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      如何選擇水性涂料潤濕劑?需要知道這幾點
      2020-09-05 16:12:05

      潤濕與潤濕劑

      潤濕通常是液體物質對固體親和能力并在固體表面浸潤、展布和滲透的一種現象。潤濕性能的好壞與固體和液體的表面張力有關,液體的表面張力越小,固體的表面張力越大,液體對固體的潤濕性能就越好,液體就能在固體表面形成很大的展布面積。潤濕能力可用液滴在固體平面上形成的接觸角θ來定量描述(如下圖),接觸角越小,液體對固體的潤濕性能越好,顯然接觸角θ=0時液體對固體有最好的潤濕能力。除了接觸角以外,液體在固體平面上的展布能力也是潤濕性能好壞的一種表現,以一定體積的液體(例如0.05mL)滴在固體基材平面上,達到平衡后測定展布的面積,潤濕性能越好展布面積也越大。



      在工業生產過程中許多程序都是與潤濕分不開的,例如色漿制造、顏料在基料中的分散、涂料涂裝、織物涂飾、油墨印刷、乳化、吸附、滲透、洗潔等等,都存在界面,都離不開潤濕。

      潤濕過程與相關相的表面和界面性質有密切關系,表面活性劑是潤濕的關鍵,對于液相物質,可以通過添加這類助劑來降低液體的表面張力,促使液體更好地潤濕固體物質,這種表面活性劑就是潤濕劑。按照潤濕的對象分,潤濕劑主要分為基材潤濕劑和顏料潤濕分散劑,前者側重于對基材和被涂表面的潤濕,為展布潤濕,后者的作用是促進顏料和填料在基料中的潤濕分散,為浸漬潤濕。

      基材潤濕劑

      在低表面能基材上涂裝時,涂料中需要添加基材潤濕劑,不僅能提高涂料在基材上的潤濕鋪展性,增強涂膜表面的光滑平整度,還能防止因基材表面張力低造成的縮孔、縮邊等不良現象,提高涂膜的附著力;臐櫇駝┑姆N類有:陰離子表面活性劑、非離子表面活性劑、聚醚改性聚硅氧烷類化合物、炔二醇類化合物等。常見的基材潤濕劑有環氧乙烷加成物、聚醚有機硅類和非離子型氟碳聚合物類化合物等,其中氟碳聚合物類化合物降低表面張力的效果最為明顯。

      然后,大家對此一直存在一個誤區,認為只要降低涂料的表面張力低,涂料對基材就會有良好的潤濕鋪展性。潤濕效能不能僅僅以其降低表面張力的效果來確定,其實涂料在基材上的展布能力更加重要。例如,烷基壬基酚乙氧基醚類表面活性劑可將水的表面張力降到35mN/m;一種非離子有機氟表面活性劑可將水的表面張力降到l7mN/m。取兩種相同量的水溶液滴到聚酯膜片,烷基壬基酚乙氧基醚的水溶液產生了鋪展潤濕,但氟助劑的水溶液成球狀體,接觸角很小不展布。聚醚有機硅類化合物是以硅氧烷為中間段,在端基分別用親水和親油的聚醚進行改性,這樣使分子即具有較強的降低表面張力的特性,又具有兩親結構,極易在界面處定向排布,具備優異的展布能力,而且價格遠低于氟碳類化合物,因而被廣泛作為金屬、木材和塑料這樣難潤濕基材的理想潤濕劑。

      此外,很多情況下靜態表面張力的數值不能對應于涂料施工時的潤濕能力,因為涂料在施工時處于應力場中,這時動態表面張力越低,越有利于潤濕,涂料在涂裝施工中不斷形成新的表面,潤濕劑在新表面上定向速度快,降低表面張力的速度也快,潤濕效果才會好,因此對表面活性劑降低動態表面張力的能力應給予關注,氟碳類表面活性劑主要降低靜態表面張力,這也是氟碳表面活性劑應用面遠不如有機硅類的原因之一。

      潤濕分散劑

      對顏料粒子的潤濕實際上是一個表面置換過程,即潤濕劑分子將顏填料表面的空氣置換移去,從而降低液/固之間的界面張力,增強顏填料親液性,以達到提高分散效率和分散穩定性目的。實際上,顏填料的潤濕、分散和穩定是三個不可分離的過程,顏料粒子在涂料中充分分散、穩定的先決條件是要能被液體介質良好潤濕。

      對潤濕劑選擇有兩個關鍵指標:潤濕劑的HLB值(親水親油平衡值)和潤濕劑降低表面張力的能力。選擇潤濕劑的關鍵是選擇與顏料的HLB值相匹配的助劑。所選擇的潤濕劑HLB值(親水親油平衡值)與被分散的顏料和填料HLB值越匹配,其分散效果越好。多數無機顏料和填料具有較高的HLB值(>13),屬于親水性顏料,一般不加或少加潤濕劑,因為加入后反而會使泡沫增加;而多數有機顏料HLB值較低(8-13),屬親油性顏料。

      目前多使用陰離子型和非離子型潤濕劑,應用于涂料配方中的潤濕劑主要是非離子型的酚基或烷基聚氧乙烯醚類。水性涂料用潤濕劑的HLB值一般在10-20之間。

      基材潤濕劑和顏料潤濕分散劑,兩者即有相同之處又有不同之處。兩者共同之處都是降低固/液界面張力,但作用條件和結果卻不同。一般來說,基材潤濕劑可當顏料潤濕劑使用,能將低表面能的顏料分散在高表面能介質中,可以增強顏料潤濕效率,縮短研磨時間,提高色漿濃度,對顏料的貯存穩定性也有一定的幫助,但顏料潤濕分散劑作基材潤濕劑使用就不一定有效。

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