涂料助剂作用说明书讲解课件

1、消泡剂泡沫一般来说，采用泡沫的气体含量参数来区分不同的泡沫类型E = 弹性系数A = 气泡表面积= 液体表面张力对液体施加一定的外力可以产生气泡，气泡的稳定受很多的物理和化学因素影响。气泡的稳定由液膜弹性决定，根据Gibbs弹性系数公式计算其弹性系数。要想气泡具有弹性，液体的表面张力必须随气泡表面积变化，即d/dA 0纯液体d=0，E=0，因此，纯液体不能稳定气泡。涂料体系，含表面活性剂， d/dA 0，稳定气泡。泡沫不稳定因素重力Step1：液膜液体在重力作用下流向液体体系。Step2：气泡顶部液膜厚度变薄。Step3：没有相反的作用力阻止这种排液过程，当液膜厚度达到临界厚度时，任何的液体分

2、子运动都能促使气泡破裂。泡沫稳定因素Marangoni 效应Step1：液膜液体在重力作用下流向液体体系。Step2：由于排液过程，液膜顶部变薄，表面活性剂含量减少。Step3：表面张力梯度显示顶部具有更高表面张力，液体将从表面张力低的底部回流至顶部。Step4：排液与回流达到平衡，泡沫稳定。静电效应表面活性剂通常是一头带极性或电荷亲水基团，另外一头是疏水基团，其在体系中的指向如上图所示。当排液过程发生时，带极性/电荷的一头相互靠近，由于极性/电荷相同，相互排斥，使得液体向顶部回流，二力达到平衡时使气泡稳定。消泡原理作为有效的消泡剂，必须满足以下条件：必须能够降低体系的表面张力，即比体系的表面

3、张力更低。必须不溶于体系（至少部分不溶），而且应该具有耐久性。消泡剂的液滴大小应该在于泡沫薄层厚度的范围内消泡剂在体系中分散性好消泡剂的消泡过程可以采用进入系数E和铺展系数S来描述 E0，消泡剂能够进入气泡液膜中S0，消泡剂可以在整个气泡液膜中铺展l：发泡液体表面张力d：消泡剂表面张力ld：发泡液体和消泡剂之间的界面张力为了保证S为足够大的正值，不仅要求d要小， ld也要小，即泡沫介质和消泡剂之间的界面张力要低，使其既不溶于体系中，又能很好地在气泡壁展布。两种不同的消泡机理有机硅/聚合物/矿物油的消泡机理消泡剂液滴消泡剂液滴进入气泡液膜消泡剂分子在气泡液膜中铺展消泡剂分子与液体体系不相溶，液体

4、从消泡剂分子中排开，并流向表面张力高的起泡体系当排液过程使泡沫厚度达到临界值时，破泡就会发生。疏水颗粒消泡机理泡沫破裂气泡液体不能润湿疏水颗粒气泡液体与疏水颗粒接触角90疏水颗粒进入气泡液膜消泡、脱泡与抑泡脱泡剂： 脱泡剂是分散于液体介质中的低极性物质，脱泡剂分子与液体介质之间的作用较弱，一旦两个这样的气泡相互靠近它们就会融合成一个大泡，融合后的大泡上升速度大大加快，一旦到达液面，气泡破裂后泡沫消除。非硅消泡剂相比硅类消泡剂同体系相容性更好，迁移到表面需要更长的时间，从而可以更好地帮助体系内部泡沫的融合，即非硅消泡剂偏重于脱泡。但一个好的脱泡剂并不代表是一个好的消泡剂。消泡剂：消泡剂能显著降低

5、气泡膜壁的表面张力，使存在于液面上的泡沫壁变薄，导致膜的破裂，达到消泡的目的。抑泡剂：抑泡剂极易吸附在气泡膜壁上，它排除了稳定气泡的表面活性剂，使得气泡膜的表面张力降低，泡沫壁变薄，不均匀的气泡表面自由能造成了气泡的不稳定，在气泡上浮的过程中就会被破坏掉。好的抑泡剂可抑制涂料在搅动过程中产生过量的气泡。一种好的消泡剂其实也具有好的抑泡效果相溶性与消泡性消泡稳泡气泡漆膜缺陷Optimum相容/溶解不相容/不溶解消泡剂的选择作为一种特殊化学品，消泡剂类型的选择非常重要。在选择产品前，需要明确以下问题： 应用工艺是什么，在哪里产生泡沫？ 起泡体系是什么？ 体系为水性还是非水性？（如果是水性，pH值是

6、多少？） 起泡体系的温度是多少？消泡剂在具体发泡环境下性能不同，应用时应全面测试，以便在进入市场前实现最佳性能。 消泡剂的分类 有机硅消泡剂 不含有机硅聚合物型消泡剂 有机硅/聚合物型消泡剂消泡剂的评价方法相容性目测法和透明度仪法抑泡、消泡性粘度低的鼓泡法，粘度高的比重法漆膜外观不会对漆膜产生各种不良稳定性常见消泡剂选择不当产生的问题缩孔针孔橘皮微泡展色性下降附着力丧失鱼眼流平剂流平剂原理作为有效的流平剂，必须满足以下条件： 能够降低体系的表面张力，即表面张力低于体系，并且能够帮助均匀表面张力。 与体系有限相容接触角模型 固体表面接触角表面性质表面张力体系SL SL光滑粗糙9090光滑粗糙光滑

7、粗糙自发润湿类型附着是是是是是a浸透是是是是否否展布bc否d否否引起自发润湿条件总结 a icos-1.00 是；icos-1.00否 b （S-I）L是；（S-I）L否 c i（S-I）L是；i（S-I）L否 d icos1.00 是；icos1.00否流平剂的作用原理加入流平剂后，由于其较低的表面张力与树脂的相容性有限，在漆膜干燥前期或后期迁移至漆膜的表面，在表面形成一个表面张力不随涂料成膜而变化具有非常均匀表面张力的单分子膜，从而漆膜由不平整转为平整的表面。流平剂的分类及特点有机改性聚二甲基硅氧烷 概述：此类流平剂是用聚醚，聚酯，丙烯酸酯，长链烷基或芳烷基改性的聚二甲基硅氧烷，随改性基团

8、结构，数量的不同，以及聚硅氧烷分子量的差异而在用途上有所区别，但大多数都可以强烈地降低涂料的表面张力，提高涂料对底材的润湿性，防止产生缩孔；能够减少湿膜表面因溶剂挥发而产生的表面张力差，改善表面流动状态，缩短涂膜流平时间，避免出现橘皮，刷痕，辊痕，浮色等弊病；该类流平剂还能在涂膜表面形成一层极薄且光滑的膜，从而提高涂膜滑爽性及光泽。聚醚改性有机硅的特点1）调节聚醚链段和有机硅链段比例、各链段的分子量、EO/PO不同比例的聚醚的变化及线性改性硅和梳妆改性有机硅众多的变化可以得到各种特点的聚醚改性有机硅，如稳泡性、滑度、底材润湿性，防缩孔性、流平性、重涂性等。2）不耐高温烷基和其他侧基改性的聚有机

9、硅氧烷1）较不相容，会导致体系外观浑浊；2）很低的极性，一般不会溶解于酮类，但能很好地溶解于脂肪烃、芳烃；3）迁移迅速，降低表面张力能力显著，强而快速的消泡作用，以致常常作为消泡剂使用4）比聚醚更加耐热5）由于分支数量较多，且相容性差，所以滑度表现不佳6）低相对分子质量的级别在极性差异较大的系统具有快速的迁移能力，对重涂的影响反而较聚醚类的小7）实际应用中对粉体表现出帮助排布的效果。聚酯改性有机硅1）相容性广泛2）比聚醚更加耐高温3）更低的稳泡行为4）更小的重涂问题5）滑度一般6）比聚醚改性型的后期流动控制能力更好聚丙烯酸酯共聚改性的有机硅聚合物a 结构优势在：1）性能可以自由调节，有大量的丙

10、烯酸单体可以用来调整性能2）与丙烯酸树脂，无论水性或溶剂型都能设计得到极好匹配的产品3）有机硅的负作用更加容易回避b 特点在：1）轻微的滑度2）很好的相容性3）很强的抗缩孔能力4）低稳泡性5）低重涂性问题6）很强的后期流动控制能力，这点远超聚醚改性有机硅7）更多样的改性后性能，如聚醚、有机氟、乙烯基醚等的引入。非硅聚合物消泡剂聚丙烯酸酯聚合物 堆积模型：临界相容的聚丙烯酸酯流平剂在表面前期不会均匀展布，而是在先迁移到界面，而后在波谷堆积。假如这时流平剂是改性有机硅，那么基于极低的表面张力，这个波谷就会被稳定住。而聚丙烯酸酯的表面张力并无如此大的优势，然后其聚合物链聚集于此形成一个高的表面能态，

11、如果表面张力足够大，这会形成周边的树脂往此处流动的驱动力。 特点在： 1）强的流平性 2）在许多体系能表现消泡能力和抑泡能力 3）层间附着力 4） 差的底材润湿能力 5）抗缩孔能力差氟碳改性聚丙烯酸酯流平剂 与聚丙烯酸酯流平剂相比，氟碳的引入最大的优势在于消除缩孔，前期的底材润湿，一些氟含量不高的类型还具有更好的脱泡能力。氟碳聚合物流平剂 典型牌号3M的FC4430 1）优异的底材润湿能力 2）抗缩孔 3）稳泡 4）无层间附着力流平剂结构Poly-dimethyl-siloxanes 聚二甲基硅氧烷 (CH3)3 Si O Si O Si (CH3)3CH3CH3xHammertone锤纹Le

12、veling流平Slip滑爽Defoaming消泡2 - 2745 - 230380 - 15001800 - 2900Compatible 相容 incompatible 不相容流平剂结构Organically modified polysiloxanes 有机改性聚硅氧烷 (CH3)3 Si O Si O Si O Si (CH3)3 CH3CH3Alkyl 烷基yxOrgan.modification Polyether 聚醚 (EO / PO)- Aralkyl 芳烷基- Polyester 聚酯Reactive 反应基团- Acryl- COOH- OHAlkyl 烷基mN/mCH3

13、CH2CH3(CH2)9CH3212632流平剂结构Chemistry of Acrylates 丙烯酸酯的化学结构 homopolymeres 齐聚物 statistical or blockpolymers 嵌段聚合物nR1C CH2C = OOR2 R1=- H (Acrylate 丙烯酸酯)- CH3 (Methacrylate 甲基丙烯酸酯) possible 可能的 - OH reactive groups 反应基团： - COOH R2=- Alkyl 烷基- Polyester 聚酯- Polyether 聚醚- Salt 盐流平缺陷原因（一）桔皮和发花 涂料经涂布后，当溶剂从

14、涂膜中挥发时，由于在温度、表面或界面张力以及密度上存在的差异，会形成涡动液流。在涂膜表面上的溶剂的挥发，使其粘度增加，表面温度降低。表面处得物质的比重和表面张力增加，表面处得物质因而会下沉到涂膜底部。涂膜的吓层富集溶剂，表面张力低，会突破上面的涂膜而扩展到其表面上，于是溶剂得以挥发。这一上升、扩展、下沉的程序是连续不断地重复着。因为涂膜总是力求恢复上层和下层之间的平衡的，这便导致这便导致局部的涡动液流。 这种液流会导致不规则的，边缘相接的六角形网络的形成，称之为贝纳得漩涡。清漆和色漆均会发生涡流流动，当涂料粘度低并且涂膜比较厚时特别明显，而粘度增加和涂膜厚度减少时就不太明显，在清漆和单色色漆中

15、，因贝纳德漩涡结构造成的弊病以橘皮现象显现；而在由一种以上颜料组成的色漆中，粒度大（或解絮凝程度小）和密度大的颜料在漩涡中央富集，而粒度小（或解絮凝程度大）和密度小的颜料在富集在漩涡之间的边界处。（二）缩孔 缩孔的形成是由于低表面张力的物质和体系不相溶所引起的。于液体从低表面张力区域流向高表面张力区域，形成了缩孔。随着流平的发生，因污染的程度不同而会发生缩边、鱼眼、蠕变、直至缩珠等现象。（三）厚边和画框效应流平缺陷原因（三）厚边和画框效应 厚边和画框效应常常出现在溶剂比较多和粘度较低体系中，其出现的原因如图所示 （四）打电报和鬼影 当一涂层施工在另外一具有不均衡表面张力的涂层表面时，会出现“鬼

16、影”这一特别现象。当第一道涂层含有聚硅氧烷添加剂并由于一些原因必 须部分打磨，就会出现这种漆膜缺陷。打磨后，表面会用溶剂清洗。打磨和清洗会全部或部分地将聚硅氧烷从漆膜表面清除，从而形成表面张力差异。在第一道涂层采用丙烯酸流平剂而不是聚硅氧烷，可防止这种漆膜缺陷。（五）过喷漆雾 如果第一层涂层的表面张力比第二层喷雾要高的话，第二层喷漆就会在第一层上附着显色（这在某些领域是要避免的，如工业铁桶的喷涂）；但是如果在第一层涂料中加入低表面张力的助剂，使其体系的表面张力低于第二层喷涂，则第二层喷涂难以在第一层中附着，或者容易被打磨去掉。流平缺陷原因（五）过喷漆雾流平剂的评价方法相容性 目测或采用透明度仪

17、流平性 将涂料喷涂或刷涂在表面平整的底材上，观察涂膜流平时间以及涂膜表干后是否具有上述描述的缺陷滑爽性 用滑度仪定量测试和手指对涂膜滑爽性的主观感觉不稳泡性 气体鼓泡法对涂膜附着力和重涂性的影响 将涂料刮涂或喷涂在表面平整的底材上，待涂膜干燥后，划格法测定涂膜的附着力（测定重涂性需要在实干的涂膜上再涂布一层涂膜）对光泽的影响 将涂料涂布在黑色无光漆的底材上，待涂膜干燥或固化后，用光泽仪测定涂膜光泽。分散剂颜料分散絮凝絮凝分散解絮凝理想的分散状态聚集体颜料特征Color / Shade 色相/色度Hiding Power 遮盖力Transparency 透明性 这些性能可通过颜料的完全解絮凝获得

18、润湿和分散颜料的润湿和分散过程2分散1润湿3稳定颜料的润湿和分散过程1润湿减小树脂溶液和颜料间的表面差异颜料的润湿和分散过程2分散机械搅拌破坏颜料聚集体颜料的润湿和分散过程3稳定防止颜料颗粒再次絮凝分散助剂使颜料稳定的机理Coating System 涂料体系 Stabilization Mechanism 稳定机理Solvent-Based 溶剂型 Steric Hindrance 空间位阻Water-Reducible 水稀释型Charge / Steric Hindrance 静电排斥/空间位阻Emulsion 乳液Charge 静电排斥空间位阻作用电荷相斥作用润湿分散剂的分类按分散剂结

19、构分：阴离子型 阳离子型 非离子型 两性型 电中性型 高分子型（包括高中低分子量）超分散剂按分子量分：低分子量润湿分散剂和高分子分散剂按分散体系分：溶剂型用分散剂和水性分散剂按分散对象分： 无机颜料 有机颜料炭黑颜料性质对比Property 性质Organic Pigment有机颜料Inorganic Pigment无机颜料Particle size 颗粒大小Small 小Large 大Surface area表面积Large 大Small 小Polarity极性non polar 非极性Polar 极性分散剂需要量的计算方法无机颜料：约为吸油量的10% 碳黑：约为DBP值20%有机颜料：约为

20、BET值的25-50%颜料DBP值分散剂有效份/颜料碳黑FW20015030%特黑4#11022%颜料BET值（m2/g）分散剂有效份/颜料有机红2211%酞青蓝7920%颜料吸油量分散剂有效份/颜料二氧化钛191.9%氧化铁黄353.5%为什么要用润湿分散剂？可能的涂料缺陷分散剂的评价方法漆料细度和粘度分散效率漆膜的光泽无机颜料的遮盖力有机颜料的透明性碳黑的黑度漆料的储存稳定性 出料后检测样品细度和恒温后的样品粘度，并观察样品放置一周及一个月的贮存稳定性（包括是否有沉淀物及沉淀物的状态，如沉淀物的软、硬程度、沉淀物的厚、薄程度及是否容易搅拌均匀等；是否有分层及分层物的状态、所占体积或高度等）

21、；同时检测样品贮存一周及一个月时的细度及粘度。蜡助剂蜡的来源Natural waxes天然蜡Living nature生物Fossil化石Animal动物 Bees wax蜂蜡Plants 植物Candelila waxCarnauba wax巴西棕榈蜡Lignite 煤Montan wax褐煤蜡Oil油DestillateParaffin Wax 石蜡Deposit 沉淀物Microcrystalline Wax 微晶蜡Origin of Synthetic Waxes 合成蜡的来源Synthetic合成Homopolymers均聚物Copolymers共聚物Polyethylene Wax

22、es聚乙烯蜡Polypropylene Waxes聚丙烯蜡(EVA)乙烯醋酸乙烯(EAA)乙烯丙烯酸为何要预处理蜡？Flakes 薄片Granulates 颗粒Prills 小球Powders 粉末.= Not suitableto be used inCoatings都不适用于涂料蜡助剂生产过程Wax 蜡 plates / flakes / prills / powder 板状/薄片/小球状/粉末Emulsion 乳液Wet grinding湿研磨Water 水Wet grindingPrecipitation湿磨沉淀Solvent 溶剂Without carrier无载体Micronisi

23、ng微粉化Jet Mill喷射研磨机蜡的作用机理（1）起霜效果：例如选用的蜡的熔点低于烘烤温度时，由于蜡在烘烤时熔融成液态，成膜冷却后，即在涂面上形成似霜的薄层。另外对于一些做成蜡的产品，漆料在成膜过程中向漆膜的迁移也会形成一层蜡膜。（2）球轴效果：此效应在于蜡由其本身的粒径大小与涂层膜厚相近，甚至大一些，而显露在外，使得蜡的耐刮、抗划伤性能得以实现。（3）漂浮效应：无论蜡的粒子形态，蜡在成膜过程中漂浮至涂膜表面均匀的分散开来，使得涂膜上层有蜡的保护，显现蜡的特点。蜡助剂可改善下列性能Surface protection 表面保护（如PE微粉、PE抗划伤蜡浆、PP微粉、PTFE粉）Soft f

24、eel Effect 柔软感（如PA蜡提供的柔滑感）Water repellency 拨水性（如乳化PE蜡、改性的乳化石蜡）Anti Blocking 抗粘（如高密度PE蜡等）Gloss reduction 降低光泽（几乎所有蜡粉和蜡浆都有消光性能）Texture 结构效果（PTFE和PE、PP沙纹蜡等）Rheology 流变（如氧化PE蜡和EVA蜡提供的防沉性能、PA蜡提供的防沉和防流挂性能）蜡的性能 lower 低 Polarity 极性 higher 高 1301109070150Anti-blocking抗粘Water repellency拨水性Anti-slip防滑Mech. Res

25、istance机械性能Surface slip 表面滑爽性17050Polypropylene wax 聚丙烯蜡Amide wax 酰胺蜡高密度聚乙烯蜡氧化的高密度聚乙烯蜡低密度聚乙烯蜡Carnauba wax 巴西棕榈蜡Paraffine wax 石蜡蜡助剂的评价方法在清漆体系的分散性分散后储存稳定性相容性滑度抗划伤性，硬度附着力流平性和光泽的影响流变助剂流体流变类型牛顿型流体：粘度不会随着剪切速率的变化而变化。塑形流体：粘度随着剪切速率的增加而降低，当降低剪切速率时，对应的粘度能够在切应力和切速率曲线上找到对应的点。假塑形流体：粘度随着剪切速率的增加而降低，当降低剪切速率时，对应的粘度落在

26、切应力和切速率曲线下方，形成一个闭合的环形曲线。触变型流体：粘度随着剪切速率的增加而降低，当降低剪切速率时，对应的粘度落在切应力和切速率曲线下方，形成一个闭合的环形曲线。在同一剪切速率下，随剪切时间的延长，粘度逐渐下降。膨胀型流体：粘度随着剪切速率的增加而增加。 流变剂的作用 能够改善涂料流变性能的助剂称为流变改性剂，也称为。一般的说，能够改善涂料的稳定性和涂装性，提高涂膜质量。如：防止涂料贮存过程中颜、填料的沉淀，避免涂装过程中涂料的溅落、流挂，改善涂膜的流平性能等。 流变剂分类 从流变学的观点来看，还分成触变性和假塑性，二者之间的差别在于外加剪切力撤除后体系结构恢复的速度。这一特性是涂料流

27、动和流平的主要影响因素。 假塑性：由于具有极快的结构恢复速度，在外加剪切力去除后几乎立即恢复结构粘度，因而有利于涂料的防沉降和防流挂，但用量高时会对流动和流平产生不利的影响，并进而影响涂膜质量，如刷痕过重、喷涂时雾化不良等。典型的假塑性是气相二氧化硅、可溶性蓖麻油和聚烯烃浆（对粘度影响不大，不具防流挂性）等。 触变性：变型在外加剪切力去除后能够显示实时相关的结构恢复速度，用之于涂料中即能得到满意的抗流挂性，又不会损失流动和流平性，在涂料中的应用效果优于假塑性。这类主要有有机粘土和氢化蓖麻油基有机蜡等。 各类流变剂机理及特点 有机膨润土：片状结构，层与层间形成氢键，氢键恢复时间相对气相二氧化硅略

28、慢。优势在于性价比高，使用不受温度影响，但触变形不够高，加多量后流平不好。气相二氧化硅：分子结构中含有大量的Si-OH键，当气相二氧化硅分散于基料溶液中时，相邻球形颗粒之间的硅醇基团因氢键结合而产生疏松的晶格，形成三维网络结构 。防沉降性能好，触变性高，但在储存过程中，粘度和触变有下降趋势聚乙烯蜡：把聚乙烯，低度氧化使分子链上具有醛基或羟基或羰基。这样极性化了本无极性的聚乙烯。分子间形成微弱氢键，由于分子量较大，形成分子间的缠绕，具有较好的防沉性能，由于属低度氧化，因此对粘度影响不大，不会像其他触变剂会使涂料增稠，因此也不具备抗流挂作用。对涂膜光泽，耐水性，抗腐蚀性影响小，操作上夜不像氢化蓖麻油系有明显的温度限制。聚乙烯蜡类防沉剂的制备氢化蓖麻油/改性：线性结构，结构有大量OH形成氢键。同时具有相对略大的分子量，分子间的缠绕对流变特性也具有一定的贡献。停止剪切后，粘度恢复较慢，流平好。非常好的抗流挂剂，易分散，传统的产品需要加热活化