流平剂(1)

面能垒要远低于在ＰＴＦＥ表面需要克服的能垒。所以，并 不能通过测定一个添加了流平剂后的树脂溶液的表面张 力来评价一个流平剂的好坏。流平剂对’，ｒ（ｙ ｓＬ）的影响才具 有决定意义，这固然与该流平剂自身的表面张力有关，例 如有机氟具有比有机硅更低的表面张力，—旦这个结构成 功地迁移至界面，它的确表现出更强大的底材润湿能力。 在上述示例中，如果在水里添加了氟碳聚合物流平剂，这 时的’，ｓ。就将急剧降低；然而反观有机硅系的流平剂，不 同改性的结构具有非常近似的表面张力值ｙ。，在实际应用 中的表现却大不相同，这就必须通过Ｆｏｗｋｅｓ方程来理解： 因为有机硅的改性方法不同，导致它在界面介入时的范德 华力’，。，和偶极力’，—不同，因此即便流平剂的礼互相之 问很接近，仍然在不同的体系表现出不同的ｙ１（’，ｓｔ）。
线，而且与液面相切； （２）户的单位是牛顿（Ｎ），或者是达因（ｄｙｎ）。它与那根接
触界线的长度￡成正比：Ｆ－－＿ｙ￡，’，５表面张力系数，蹴是
界线的长度。当￡是单位长度时，’，就是表面张力。所以， 我们常看到表面张力是一种力，其单位却常被记作Ｎ／ｍ，或 者ｄｙｎ／ｃｍ。
１．２接触角模型 在我们的应用实际中，最多讨论的情况是固一液’气二
３．２改性的聚＝甲基硅氧烷 硅油被工业化时，所有的公司立即意识到它需要被改
性，并尝试了许多的方法。最重要的方法是在Ｓｉ—Ｈ加成
框效应（ＵＳ ２８９４９３１），这是一个作为流平剂概念的应用。
３１５９６６２／３２７１３６２／３７１４２１２／３７１５３３４），利用不饱和双键端
还有—个关于表面张力的概念就是表面张力的梯度。
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纳德漩涡、涨边、缩边、刷痕、长波问苎警瓮垩翟象望妻 弦波形的波长；＇７一液体的黏度：’，一液体的表面张力。
兰０擎拿翌耋。。霎型鎏三型主皇，霉兰型望要夸竺二量篓 式。ｚ，很；观巍表述出一些基某的流动参数，诸如黏
图３流平剂与表面活性剂的介入模型 常见物质的表面张力，如表１所示。
表１物质的表面张力数据
口。口矾刑
删力稀释剂
／（ｍＮ·ｍ一１、
口。口孙仰
揪力
／（ｍＮ·ｍ一１、
树脂 口。口碥俐
删力
／（ｍＮ·１１１—１、
底材
。孙表－爵长力
明种
／（ｍＮ·Ｉｌｌ一１、
水
７２．８
乙二醇４８．４
醋酸丁酯
２５．３
醋酸乙酯
２４．０
丙二醇甲酗舜羁碴目
２６．４
二甲苯
２９．３
甲苯
２８．５
低芳烃溶齐｜ｌ；由 甲基异｜丁。基酮
甲乙酮 环己酮 异丙醇 正丁醇
丙酮
２５．０ ２３．６ ２４．６ ３４．Ｏ ２３．０ ２４．６ ２３．５
全甲醚化氨基杈｛月鼠ＨＭＭＭ） 环氧树脂 聚酯树脂 聚丙烯酸酯
长油醇酸树脂 短油醇酸树脂
５８．Ｏ ４７．０ ４１．０ ３５．０ ２６．０ ２９．０
竺２三竺苎兰剂煮墨？ｉ堂混合物）对最上层界面上苎垩
相分子有作用，然而这个作用不等于内部液相分子对界面
图２接触角模型 ＂赤Ｌ－Ｌ；，。奇／卜Ｉ模型中，水平方向是我们关心的。抛开复杂的…
表面能公式ｉ’；＆基森矗解这些力…：
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１碍豫ｒ
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ｙｓ＝固体的固有表面张力＝液滴流动的主要动力。 礼＝液体的表面张力＝总是趋于收缩液体的表面，是 展布流动的阻力和液滴收缩的动力。 ｙ，＝液固界面的表面张力＝总是液体运动的阻力，不 论液体是趋于展布，还是趋于收缩，它总是一个必须克服 的能垒。即便在ｙｓ＞＂时，液滴的接触角＜９００，液体能 够润湿固体表面但是不一定能充分自行展布；只有在’，ｓ ＞’，。＋－ｙ。时，液体才能充分展布。 还有一个因素就是固体表面的粗糙度，粗糙的固体表 面能帮助诱导液体自行展布。因为实际上在液体于粗糙表 面流动时，重力也参加进来推动液体的流动。 可以理解的是，固体、液体的固有表面张力由它们自 身的分子结构决定，所以从分子结构出发可计算出这个物 质的表面张力。而固液界面的表面张力就来源于它们相互 之间的作用，杨氏（Ｙｏｕｎｇ）认为，，－就是固体和液体各自的固 有表面张力之间的差异。当然这是个非常数学的假定。这 个假定在理想条件下测量和计算固体表面张力时很有用， 但是与实际情况却不甚相符。
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本文讨论流平剂的结构理论与应用的联系，文献部分 采用较多专利，考虑到绝大多数商用产品背后都有专利支 持，所以未专门于最基础的理论专著。
图１表面分子与界面的结合力与内部的差异导致表面张力
所以，表面张力实质上是作用力的差异造成的，其根 源还是分子间作用力，最终表现出来的使界面收缩的力称 为表面张力Ｆ
（１）在液体界面上任意取一根直线，睡直于这根直
了解了表面张力概念体系之后，很容易理解为什么已 知树脂的表面张力低于底材，而底材是粗糙的，还是可能 遇到流平展布问题，那就是因为’，。的存在。而我们添加流 平剂对，，ｔ影响显著，因而能够帮助流平。这个原理能够解 释很小的流平剂添加量下，如果检测树脂溶液Biblioteka Baidu表面张 力，几乎很难看见其表面张力强烈降低，但是实际上，液 体的展布能力的确大大加强了。这要归功于流平剂迁移到 界面，使ｙｔ大大降低，如图３所示。
相共存时的表面张力关系。最常见的模型就是接触角，如 图２所示。
１关，表咖张力 １．１表回张力
讨论流平剂，首先需要理解表面张力。如Ｉｍｌ所示， 处于液体内部的分子保持着平衡状态，它受到的所有角度 的：ｈｉ完全相同。液体表面由于缺少相同的分子而处于一 种不平衡状态。表面分子所处的这种不平衡态导致表面张 力形成。如果是气液界面，气相的分子（实际情况常常是气
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王志军（埃夫科纳助剂有限公司，上海２０００５１）
擒要：介绍了流平剂的工作原理、主要流平剂品 种以及应用。 关键词：流平剂；添加剂；助剂；应用理论
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一，它是一个基本的因素，但并不是全部。
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聚有机硅氧烷可用作各种材料，但最主要是用作助
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剂嘲，目的是起消泡作用：ｓｈｅｌｌ（壳牌）公司（ｕＳ ２３７５００７）最 早报告了聚甲基或乙基的硅氧烷可以用在引擎油里消泡。 同时这个结构的低表面张力、不相容性成为共识。不久后
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湿膜后期一）－Ｅ材上展布结束后的流平，粉末涂料的熔融流 ＝一二’二～一～～………。…
一
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１成衣回张７］为恃彳止即聚苗韧芡沉半剂，兀县是聚网旆酸酣
要凳竺三妻量动乏：ｌ要望至兰尘凳竺烹：。表覃耋奎苎烹，囊凳÷兽震享慧芝萎蔷蓦攀萎鬟笔蠹霍嚣纳德
量ｊ！望警罂：．銎型中兰翌孽覃篓力鼍乎＿个恒量耋要：， ……苦ｊｊ王鼻哥’ｄ筹趸釜簇≤辜翁ｊ幂主．姜磊。臻夏，其间 因望套苎麓堂芝至呈，。呈量多当塾ｉ５－芝ｄｙ…ｎ／ｃ．ｍｏ，要竺兰表面县劣、；高另、。；乏茹美：。蠡矗茎磁蕃莉；呙集荔 兰翟竺厚蠲１分别有４次方和３次方的关系，相比之下要重 羞；簖矗是善主姜拓百：。善；『；≥蒿采毒葙三晶茹，。斋主葙
玻璃 预处理钢板 聚氯乙稀
聚乙烯 聚丙烯 聚四氟乙烯
７０．０ ４５．Ｏ ３９．８ ３３．２ ２８．０ １９．Ｏ
ｙＩ如此重要，就有必要介绍Ｙｏｕｎｇ—Ｇｏｏｄ—Ｇｉｒｉｆａｌｃｏ 一Ｆｏｗｋｅｓ方程：
ｙ－＝’，ｓ【暑’，。＋孔一２［（’，ｓｏ礼ｏ）＋（’，”礼一）］ 式（１） 这是略简化变动的等式，原始的Ｆｏｗｋｅｓ方程主要用于 解决确定固体表面张力（自由能）的问题。Ｆｏｗｋｅｓ等人在２０ 世纪６０年代研究了这个领域雎３，提出普遍存在的范德华力 和偶极力在固液界面扮演着重要角色。式中’，。就是表征范 德华力的分量；ｙ，就是表征偶极力的分量。根据Ｆｏｗｋｅｓ方 程固液界面的表面张力就可以如式１近似地计算。一些物 质的范德华力和偶极力的分量值如表２所示。 利用表２的数据可计算得到水一玻璃、水一聚四氟乙烯 （ＰＴＦＥ）两种固液界面的’，ｒ（ｙｎ）： ’，水朔一０．８ ｍＮ／ｍ：’，木一ｅ＝４１．５ ｍＮ／ｍ 它的意义在于：水如果在玻璃表面流动需要克服的表
液相分子的作用，其差异导致了表面张力。固液界面也是 如此。
０引言
钱逢麟先生领衔主编的《国内外涂料助剂品种手册》 兼收并蓄，网罗了几近所有主要助剂公司的主力牌号，其 结构品种之庞杂至今仍然让人觉得如临深渊，难以见底。 多年从事助剂行业工作最深刻的体会就是：理论本应该指 导实践，但是助剂的应用理论经常落后于实践；结构决定 性能，助剂却经常先得确定性能然后才知道这个结构是什 么助剂。所以助剂的应用理论，是一门有待建立的课程。 由于各助剂公司对自己的助剂究竟是何种聚合物或复配 物，都当作机密处理，各家公司也只针对自家产品作一些 专项的应用测试，加上在许多情况下工程师追求立刻解决 问题，并不太执着于原理，导致在助剂领域只有堆积罗列 的应用经验，没有较完整的成体系的应用理论。这导致助 剂的应用理论体系始终很难建立起来。