流平剂理论基础-王焱

IntroductionofAkzoNobelAkzoNobel阿克苏*诺贝尔BusinessUnit|Title流平剂一、粉末涂料用流平剂的种类二、流平剂的化学结构三、流平剂的流平机理流平剂的作用一、为粉末涂料在熔融阶段提供较低的表面张力，使涂层趋流成平面状态，防止和减少缩孔和桔皮情况发生。二、对被涂物表面润湿，增加二者的粘附力三、对颜料、填料及其他固体颗粒表面润湿，提高大分子树酯对其的包覆能力，提高填料的添加量以降低成本。一、流平剂的种类一、聚丙烯酸酯类流平剂用量最广泛、通用二、聚甲基硅氧烷类流平剂透明、耐温粉三、醋酸丁酸纤维素油漆、锤纹剂、皱纹剂三、其他种类

（氢化蓖麻油、聚乙烯醇缩丁醛等）有一定流平作用，但效果不如前几种好。聚丙烯酸酯类流平剂的种类及发展沿革1、1960年，美国monsanto公司modaflow、modaflowpowderI2、西德BYK-powder-flow33、1979年我国化工部涂料研究所研制PLA-14、1981年无锡化工研究院聚丙烯酸酯类流平剂产品问世5、近年来，甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸异辛酯。其中以甲基丙烯酸丁酯为主流，被广泛应用。

聚硅氧烷类流平剂的种类1、接枝型有机硅（聚醚改性）Troy(特洛尹）EX4862、接枝有机硅（芳基和烷基）：耐高温3、终端改性有机硅（聚醚、聚酯）：具有相对最强的滑爽4、反应型有机硅（通常是终端改性）：用于永久增滑5、三硅氧烷类：用于基材润湿因为用量较少，这里就不做重点介绍，如有兴趣，可以单独看“有机硅类流平剂”章节。醋丁纤维素类流平剂1、醋丁纤维素无论对于溶剂型涂料或粉末涂料均具有良好的流平及防缩孔作用,而且涂层光泽较高。实验表明丁酰基含量较高的醋丁纤维素（》50%）,流平效果较佳。2、醋丁纤维素价格较丙烯酸酯类流平剂贵，给成本造成压力，油漆行业使用更广。3、供应商：Eastman（伊兹曼）CAB-551-0.1CAB-551-0.2BusinessUnit|Title8“今日提供明日答案”---Tomorrow’sanswers,deliveredtoday.丙烯酸酯类流平剂的化学结构一、通用丙烯酸酯流平剂的合成一、丙烯酸酯的聚合采用溶液聚合。

聚合体系由单体、引发剂、溶剂三部分组成。采用均相溶液聚合，即单体和聚合物都溶于溶剂中。利用甲苯、二甲苯为溶剂，偶氮或过氧化二苯甲酰为引发剂，合成丙烯酸酯再真空干燥除去溶剂得到粘稠的液态丙烯酸酯聚合物。二、单体一般都含有一定量的杂质。一般是合成单体时未反应的原料或副反应产物；或者长期存放分解产物；或者为防止存放期聚合而加的阻聚剂等。丙烯酸酯流平剂及701光亮剂化学反应通式合成流平剂的单体特征合成流平剂的单体特征单体、溶剂、引发剂

对流平剂质量的影响一、丙烯酸酯流平剂的玻璃化温度：

与酯中醇基的特性有关，并且侧链越长越软。这种关系仅适合于8个以下的碳原子，超过8个碳原子后则碳链越长玻璃化温度越高。随着具有较高玻璃化温度的均聚物单体量增加，共聚物的玻璃化温度就会显著上升。二、溶剂对聚合度的影响：溶剂的活性表现为：控制引发剂的分介作用、链转移作用、控制生长链的构型（蜷曲、舒张）及粘度。影响链终止速度、分子量分布等。选择不同的溶剂所得聚合物的分子量也不同。三、偶氮或过氧化二苯甲酰引发剂量在受热的情况下过氧键的断裂，产生游离基而使单体发生聚合。偶氮分子结构及引发性能过氧化二苯甲酰用作分析试剂、氧化剂、漂白剂及高分子聚合引发剂

白色结晶.熔点103-106℃（分解），溶于苯、氯仿、乙醚、丙酮、二硫化碳，微溶于水和乙醇。性质极不稳定，摩擦、撞击、遇明光、高温、硫及还原剂，均有引起爆炸的危险。储存时应注入25-30%的水。故此：早期生产液流用它，后全换成安全性能更好的“偶氮”不同分子量的影响一、粉末涂料的熔融流动性来自流平剂和涂料树脂的相溶性。流平剂分子量大则相溶性差，分子量小则相溶性好，流平剂能降低体系的表面张力而促使涂料布展整个被涂物表面。分子量大趋向于消泡功能增强。二、流平剂对粉末存贮稳定性的影响：流平剂常温是液态的，软化点低于树酯和粉末涂料自身，使粉末涂料有结团倾向，使存贮稳定性下降。液流的检测指标流平剂（液态）应符合下列要求项

目指

标项

目指

标外

观无色或略带浅黄色透明粘液固体含%

≥96粘度（涂-4/25℃），s13-28闪点（开品杯法），℃

≥200BusinessUnit|Title18“今日提供明日答案”---Tomorrow’sanswers,deliveredtoday.丙烯酸酯类流平剂的流平机理什么是“表面张力”

定义两个物相相互接触时，交界处有几个分子厚度的过渡区称为界面，若其中一相为气体，这种界面通常称为表面。对于气-液界面，液体内部分子所受的力可以彼此抵销，但表面分子受到体相分子的拉力大，受到气相分子的拉力小，这种微观的受力不均匀放大到宏观的相界面，使表层分子处处存在一种张力，把作用于单位边界线上的这种力称为表面张力

粉末涂料固化后形成的表面状况，很大程度上取决于熔融和流平过程中表面张力（推动力）和体系粘度（阻力）。一方面，低的表面张力可以提供熔融粉末与底材较好的铺展，但是如果表面张力太低，又会影响流平效果，可能会产生橘皮现象。另一方面，如果不降低表面张力，熔融粉末会产生缩孔等弊病。结聚（1-3min40-60℃）熔融铺展及流平（3-7min80-120℃）固化（7min-15min130-200℃）粉末涂料的固化过程第一阶段：结聚（1-3min40-60℃）粉末在烘烤过程中，随着温度的升高，粉末涂料颗粒表面开始熔融，继而熔融的周界相互聚集。第二阶段：熔融铺展及流平（3-7min80-100℃）

1、流平阶段在这个阶段，由于流平剂本身具有很低的软化点，所以，当粉末涂料中加入流平剂以后，整个体系的软化点降低。流平剂快速迁移至熔融体系的表面，形成一层表面张力局部均一的分子层。K.Grundke等人用BASF公司的聚丙烯酸丁酯作为流平剂，用Wilhelmy平衡法测定表面张力，环氧树脂的表面张力较高，流平剂的表面张力较低，加入0.1wt%的流平剂就可以使其表面张力明显降低。表面张力与温度的关系流平剂量与表面张力的关系加入非常少量的流平剂，表面张力会急剧下降，加入量超过0.5wt%以后变化不明显

流平剂的流平机理（内因）聚丙烯酸丁酯含有酯键的支链具有一定的亲树脂性，而烷基主链则具有疏树脂性，浮于熔融粉末涂料的上层，所以流平剂的作用相当于在熔融粉末体系中加入表面活性剂。亲树脂端疏树脂端PE蜡丙烯酸正丁酯流平剂贝纳德涡流效应桔影、暗波纹、不抗污染，是高流平性表面的大敌，主要是贝纳德涡流效应引起的。由于树脂分子不均匀、分子非线性或支链度高等，导致微观粘度不均匀，进而影响表面张力不均匀，表面张力高的部位向上隆起，表面张力低的地方沉降凹下流平剂能降低体系粘度吗？一直以来人们认为：流平剂可以降低体系的熔融粘度，但是从温度和粘度变化图像可知，影响体系粘度的主要因素是温度，随着温度的升高，体系粘度急剧下降。M.Wulf等人研究发现，在环氧树脂中加入不同种类的流平剂都不能使体系粘度发生大的改变。流平剂在粉末涂料里的主要作用可以总结为：

1、降低体系开始熔融的温度，从而延长粉末涂料熔融后的流动时间，增加熔融流动性。2、降低熔融粉末涂料的表面张力并且降低表面张力对温度的变化率。3、快速迁移至表层，提供表面张力局部均一的分子层。粉末涂料的固化过程2、铺展阶段整个粉末涂料体系变为熔融态，此时流平剂已经迁移至熔融涂料的表层，所以它对粉末内部树脂和填料颜料之间的润湿效果不明显，所以需要加入另外一种软化点较高，不易快速迁移至表层的丙烯酸酯类聚合物来降低熔融涂料内部与底材、颜填料间的表面张力，从而促进熔融体系对底材的铺展和对颜填料的浸润。这种助剂即增光剂701B（又名光亮剂、湿润促进剂）。

在此过程中，随着温度升高，粉末涂料粘度急剧降低，即流平和浸润的推动力远大于由粘度产生的阻碍，所以此过程是浸润和流平的主要阶段。由于增光剂和流平剂的共同作用，熔融涂料内部的表面张力降低，所以树脂更易浸润颜填料，并且加速熔融流体内部存在的水分等挥发性物质从表面溢出（加入安息香可以加速气泡破裂溢出），溢出气泡后，涂层会在表面张力作用下，变得平整。粉末涂料的固化过程第三阶段：固化（7min-15min130-200℃）

粉末在高温下开始固化，体系粘度开始逐渐变大，在表面张力不变的情况下，流动阻力迅速变大，此时粉末基本不会发生流平。羟烷基酰胺HAA体系容易出现针孔正是因为粉末发生固化反应时才开始放出H2O，此时体系粘度开始变大，表面张力已经很难使表面变平整，固化