涂料的流动与流平——流平剂

流平剂是人们经常使用为人所熟悉的一种界面活性剂。之所以称其为界面活性剂，不是因其结构，而是因其在界面处发挥作用而得名的。它与树脂溶媒相容受限，被排挤至气/液界面处，发挥了表面活性作用。使涂料的表面张力处于平衡状态，克服了因表面张力差而造成的表面缺陷。

1.流平剂在涂料中的作用

涂料性能有许多缺陷和不足之处，单纯使用树脂、颜料、溶剂是无法解决的，必须使用一些添加剂。流平剂是这些添加剂中不可缺少的一种。

①防缩孔

涂膜表面产生缩孔是常见的弊病。产生缩孔的原因是表面张力不平衡造成的。产生缩孔的物质，其表面张力一定比涂膜低，被称之为缩孔施体。涂膜的表面张力一定比缩孔施体高称其为缩孔受体。原因有以下几种：

几种树脂混拼时，当溶剂配合适宜时可以相溶甚至能形成透明的涂膜。但当溶剂配合不当时，在溶剂挥发过程中有的树脂会析出，产生胶粒变成缩孔施体。

外界物体污染，空气中低表能的飘浮物，烘道中的硅胶粒子等落到涂膜表面上。

涂料中混含有低表面能的物质如不溶性油、硅油、胶粒等材质。

基材表面张力不平衡，有个别地方被低表面能的物质污染或者基材的表面能过低。

在含未经润湿分散剂处理的颜料或亚光粉的涂料中，添加基材润湿剂，这时基材润湿剂会吸附到裸露的粒子表面，就会形成缩孔施体。在水性亚光漆中经常发生此种弊病。

克服缩孔的较好办法是使用基材润湿剂配合有机硅类表面状态控制剂。有些底漆不必或不能使用流平剂，单独使用基材润湿剂就可以达到防缩孔的目的。比如HY-5030、HY-5057有机硅流平剂。

②防桔皮、防止颜色发花、防止消光漏光及发花

产生这些弊病的根本原因是溶剂挥发涂膜表层和下层的表面张力不平衡，下层低，上层高。另外表层的密度大于下层，下层富含溶剂的涂料以靠表面张力将其推向表面，而重力又导致表层涂料向下沉，这便产生了下沉、扩展、上升的涡流运动。结果会形成不规则的边缘相接的六角形网格。称其为“贝纳尔”涡流。网格中心新上来富含溶剂的涂料表面张力低，推其向边缘运动，在此堆积形成小丘状，这便是桔皮。这种运动也会导致颜色和颜料含量不同。这便是造成色漆发花，亚光漆亚粉排布不均匀造成漏光和消光发花的主要原因。

Marangoni运动是产生这些弊病主要根源，只要降低涂膜的表面张力，那么下层的涂料就不能被推到表面，就产生不了上述的弊病。所以添加能控制表面状态的，可以降低表面张力的，有机硅类流平剂是较好的方法。如果有机硅类助剂解决不了问题，这时再考虑选择有机氟类助剂。但要注意成本和稳泡性。

③防止波纹

波纹的产生也是表面张力不均衡造成的。但要注意是立面喷涂还是平面喷涂。平面喷涂时，涂膜干燥速度不均，快干地方的表面张力高于慢干地方，这时表面张力就会推动慢干地方的涂料向快干地运动，产生左右方向的波纹。这可以用降低表面张力的有机硅类流平剂解决。但当立面喷涂产生上下波纹时，一般不要用降低表面张力的流平剂解决，否则会越加越严重。

这是因为涂料下坠，下面的表面张力高于上面，所以推动涂料由下向上运动，重力下沉这就产生了上下波纹。越加降低表面张力的流平剂，下面表面张力越依，向上推动的力越强，波纹越强。较好的办法是添加不降低表面张力的流平剂。

Tego基材润湿剂：HY-6083、HY-6085、HY-6086等，有效份100%，会迅速在固/液界面定向、能大幅度地降低表面张力（或界面张力）和提高与基材的附着力同时还不影响上涂层的层间附着、有助于流平作用。

2.流平剂的类别

流平剂严格地说可分成表面状态控制剂和流动与流平促进剂。另外高沸点的混合溶剂能够延长涂料的开放时提供了流动与流平效果，也可作为流平剂使用。

表面状态控制剂它能降低涂料的表面张力，能起到防止缩孔、波纹、贝纳尔涡流、发花、桔皮等弊病。控制表面状态。

因表面状态控制剂是降低表面张力的界面活性剂。所以有些具有稳泡的不良影响。但也有些不稳泡或少稳泡的表面状态控制剂。一般而言，降低表面张力较強的聚醚改性的聚硅氧烷，比烷基、芳基改性的聚硅氧烷更加稳泡。不降表面张力或少降表面张力的烷基、芳基改性的聚硅氧烷还有帮助消泡的作用。

丙烯酸树脂类流平剂它不降低表面张力，有促进涂膜流动与流平的功能，可以促使刷痕、滚痕、压痕的消失。流动和流平剂还能控制或阻止Marangoni（马拉高尼）效应的产生。不稳泡，多数有助消泡作用。

①树脂类流平剂

这类助剂有丙烯酸树脂、脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、CAB、聚乙烯醇缩丁醛等。用量多且广泛的为人们所熟悉的是线性丙烯酸树脂。它的上浮性依靠分子量大小来调节，与树脂的相容性靠分子结构来调整。

这类流平剂有丙烯酸均聚物、共浆物、改性化合物。均聚物大分子量的，相容性差，表面迁移速度快，控制表面能力强，有消泡作用。共聚物、与树脂相容性好，迁移速度慢，表面控制能力不如均聚物。改性化合物、有用硅改性的和氟改性的，改性的目是为了获取丙烯酸和改性物的共同特性。採用均聚丙烯酸改性的控制表面能力要比共聚物的好。

②有机硅类流平剂

这是当前使用多较为重要的一类流平剂。在涂料工业中应用已有近百年的历史，广为人知。不过在以前使用的都是低粘度的硅油，主要是消泡，熬树脂时防止涨锅，防止色漆发花。近年由于改性聚硅氧烷的问世，硅油有被淘汰的危险。

改性聚硅氧烷品种繁多，应用广泛。有烷基、芳基改性聚硅氧烷：聚醚、聚酯改性聚硅氧烷。其中聚醚改性普便，应用面广，有多用助剂的美名。改性方法主要是控制硅氧链段和改性链段的比例，调节其性能。有梳状的側链改性、有端基改性、有側链端基同时改性。改性化合物有聚氧乙基和聚氧丙基化合物，乙氧基亲水，丙氧基亲油。

这类助剂较为大家所熟悉的有HY-5030、HY-5057等。

③氟碳化合物

这类化合物降低表面张力强，其结构多数是在氟碳链接烯丙基再接其他改性化合物，或者氟碳链嵌接乙氧基再接其他盐类化合物。如磷酸盐，就成了水性用的阴离子化合物。其合成方法跟碳氢化合物表面活性剂差别不大。

3.流平剂的应用

上面已对流平剂能解决的问题和流平剂的类别作了介绍。下面主要想谈等应用技术上的一些问题。

①良好的流动与流平促进作用

流平是依靠表面张力的收缩力，所以表面张力高对流平是有促进作用的，当涂膜表面受外力造成的痕跡时，要使其流平。一般不要选择降低表面张力的流平剂，应选择丙烯酸类流平剂。它不降低表面张力还有促进流动与流平的作用。

②防缩孔

缩孔是因表面张力失衡造成的，缩孔施体的表面能是要比涂料低得多，要克服缩孔就要选择低表面张力的流平剂，并不是所有流平剂都有效。它对增滑、抗划伤、防发花、防桔皮、提高亚粉的排布性也有作用。

③增加光泽提高显影性

罩光清漆、实色高光漆都需要光泽高显影性好。这时要特别注意选择流平剂。大家都知道有机硅类流平剂有短波效应，会影响光泽。丙烯酸类流平剂有长波效应，对显影性有影响。如若将有机硅流平剂和丙烯酸类流平剂配合使用，两者互相刻制，就达到了完美的境界。

④不影响层间附着力

丙烯酸类不会影响层间附着力，有机硅类大部份会有影响。如果将改性物的锚定基封闭，增强其迁移性就不会影响附着力。另外可以选择烷基或芳基改性的有机硅流平剂。