基材润湿基础知识

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• 若将⑶式代入⑴式，则润精湿品效课件率为：
•
Wi = ΓLG COSθ
----------
• 液体的表面張力(ΓLG )和接触角(θ)都可以测出， 采用4式就可以直接计算出润湿效率。为实验提供 了方便。但要注意修正。 4、影响颜料润湿效率的因素
• Washborre提出了测定颜料在基料中润效率的修正 公式。润湿效率除4式所示外还与颜料粒子集聚体 孔隙度的半径成正比与孔隙度的深度和基料的 粘度成反比 。如式5所示：
表面能液体润湿。这种表面活性剂就是润湿剂。
、润湿作用：是表面張力及界面張力的变化过程， 实质是一种表面置换工程。润湿作用是由液体的 表面張力（rl）、固体的表面張力（rs）和液/固 间的界面張力（rls）三者之间的关系所决定。这 三者之间的关系可用杨氐定理觧释。
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•
杨氐定理如式1所示：
• --1
г3
• Biblioteka Baidu湿效率 = K ·гF1·COSθ ———
---
--------5
•
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式中 K------常数；
Γ-----基料的表面張力；
r-------颜料粒子集聚体孔隙度的半径；
L------颜料粒子集聚体孔隙度的深度；
η----基料的粘度。
这就是说颜料附聚体易润湿分散，而凝聚体难分散。
•
润湿是使颜料粒子由疏液型的变成亲液型的，润
有利的。由于其多数在基材界面处定向，所以不
会发生层间附着力问题。低分子量的端基改性的
聚硅氧烷化合物对基材的润湿、对涂膜的展布性
都比较理想，是一种良好的基材润湿剂。
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•
（2）基材润湿剂要有良好的舖展性
•
基材润湿剂除具有降低涂膜/基材之间的
界面張力，增加涂膜对基材的润湿性和改善附着
力的作用外。还应有良好的铺展性。涂膜要获得
•
ΓSG -Γ SL
•
COSθ = —————
--
--------2
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•
ΓLG
•
①、当ΓSG ＜Γ SL，那么COSθ＜0，θ＞90°。
不润湿。θ=180°时，不润湿、不铺展，形成水珠滚动。
•
②当ΓLG ＞Γ SG -Γ SL，则1＞COSθ＞0，
θ＜90°時液体能润湿固体表面，但不能全润湿，铺展不
（1）基材润湿剂必须具备在基材上吸附
的能力，降低固/液界面張力。将0.1%的WET-245
加到水中，可使水的表面張力降到22-23mN/m左右。
在涂膜中它会优先吸附到基材的表面上，降低涂
膜和基材的界面張力，增加涂膜对基材的润湿能
力，改善或提髙涂膜对基材的附着力。因其还具
备降低液/气界面張力的能力，所以对展布性也是
• 当涂料成膜外力取消后，推动流平的力就只有表 面張力了，所以表面张力高，流平效果好。但表 面张力高对润湿不利，又防碍铺展。要调节两者 的平衡，只有依靠液/固界面张力。从6式中可知
只有rLG值小，cosθ值大，才会产生铺展润湿。只
所以流平和润湿有時是矛盾的，有時是统一的。 • 要想获得良好的流平性，就必须提髙涂料对基材
基材润湿剂及其应用机理
楊其岳
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基材润湿剂
•
1、前言
•
由于环保省资源型涂料的发展，对基材润湿
剂的需求越来越强烈。
•
环保省资源型涂料主要有各类水性涂覆料，
如水性涂料、水性墨及皮革、纸張、织物等用的
涂饰剂。除此之外还有高固体份涂料、无溶剂型 涂料等。
•
这些材料有一个共同的特奌，就是不用或者
少用有机溶剂。因此，使它们拥有一个共同的不
水取代。水的表面張力比有机溶剂髙出2倍至3倍,
对基材的润湿更加困难,尤其是对低表面能的材质
就根本无法润湿,造成涂装困难。
•
实践经验告诉我们:相对液体的表面张力,
基材的表面张力越高,液体包括涂料等涂饰材料,
对基材
• 的润湿性越理想。
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•
前面只谈了环保省资源型涂料有基材润湿
问题,这並不是说传统的有机溶剂型涂料就不存在
速度：R-6＞Wet270＞Glide410（几乎不流动）。最终流动面积270
（17.4CM2）＞R-6（16.8CM2）＞410（1.77CM2）。说明铺展润湿最
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•
在工业生产过程中许多程序是与润湿分不
开
• 的，例如颜料在基料中的分散、色浆制造、织物 涂饰,油墨印刷、涂料涂装、乳化、吸附、渗透、 洗洁等等,都离不开润湿、都存在界面、都与表面 活性剂有密切的关系。
•
基材润湿与颜料在基料中的润湿分散还不
完全相同。前者为铺展润湿，后者为浸渍润湿。
•
基材润湿是液体对固体表面的展布润湿，
第二种方法是使用基材润湿剂,降低涂覆材料的表
面 精品课件
• 張力,特别是降低涂料与基材之间的界面張力。
•
这类助剂的品种不很多有传统型的表面活
性剂,特别是非离子型的表面活性剂。聚醚改性的
聚硅氧烷或氟碳化合物。这类助剂的最大特奌是
与所有的表面活性剂一样,分子中必须含有一个亲
水基团和一个疏水基团。这种分子结构,特别有利
好。
•
③、 当ΓLG = Γ SG -Γ SL，则COSθ = 1，θ =
0°液体会完全润湿固体表面，形成良好的铺展现象。
•
当固体浸渍在溶液中，润湿应是固体的固/气界面
被 固/液界面取代的全部过程，润湿效果取决于固/液
界面張力。与铺展润湿不同不存在液/气界面。润湿效率
Wi 为：
• -- 3
W i= ΓSG －Γ SL
基材润湿问题。在低表面能的材质如PE.PP塑料上,
在被低表面張力物质如油脂污染过的材质上涂装
時,有机溶剂型涂料也会出现润湿困难问题。
•
改善润湿性一般採取两种方法：第一种方
法是进行基材表面处理，清除油污、灰垢：钢铁
表面可以採取打磨、喷沙喷凡处理,有机材质特别
是塑料可以採取电晕处理、火焰喷射处理、酸性
氧化处理等来提髙基材的表面能，增强润湿性。
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• 各种基材润湿剂降低表面張力的能力
•
(0.l%的水溶液, 25℃)
• 表面活性剂 張力(mN/m)
• 烷基壬基酚聚氧乙稀醚
• 高分子量有机硅
• 表面活性剂 31
• Tego Wet KL-245 21
• 非离子型氟碳聚合
• 物表面活性剂 17
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静态表面 35
•
2、基材润湿剂的作用机理
产生润湿的主要因素是在固/液界面上吸附的化 合物的组成，该物质在界面上的吸附密度和定向方式。固 /液接触角越小润湿效果越好。
流平，是一种运动。是涂料在基材上达到光滑 平整状态的过程。其动力应是各种能量的总和。其中主要 动力是表面张力，该力越高流动流平性越好。请参看式6：
---------6
t = η·L / r
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二、基材润湿剂的应用及其作用机理
• 1、基材润湿剂的类型 • （1）表面活性剂类，各种离子型和非离子型的传
统表面活性剂。例如DO-75、WET-500。 • （2）低分子量的硅氧烷型的表面活性剂。多数是
端基聚醚改性的小分子量的聚硅氧烷。例如WETKL-245、WET-260、270、280等。 • （3）氟碳类表面活性剂，这类表面活性剂降低表 面張力速度快、能力强、稳泡后难于消除。 • （4）其他类型产品，如炔二醇类产品等。
活性物重排过程,所以表面张力达到平衡往往需要
一定时间,这一点对含表面活性剂的水性涂料要特
别注意。达到平衡時的表面张力叫静表面张力(平
時称其为表面张力),隨時间变化的表面张力呌动
表面张力。也可以理觧为：溶液在运动状态下的
表面张力。
•
在涂料中动态表面张力低比髙更有利于颜
料润湿,涂装施工及涂精膜品课的件 形成。
材润湿剂和表面状态控制剂(流平剂)的添加量。
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•
（3）润湿与铺展的关系
•
为了验证Glide 410、Wet270、R-6（18碳脂肪酸与6个环氧乙
烷的加成物）对铺展润湿的作用，分别将其制成0.04%的水溶液。观
其外观均有发乳现象，难区伯仲。
•
各取10滴溶液滴到聚酯膜片上，观其流动铺展现象初期流动
良好的展布性？必须滿足6式要求：固/液和气/液
的界面張力之和不能大于固/气界面张力， 只有
润湿功是正数，才能具有舗展性。一个定型的配
方，基材润湿剂的用量是固定的。在成膜过程中
基材润湿剂会取向于固/液界面定向吸附，必然导
致气/液界面張力升高，对铺展有利。但表面失控
会出现表面缺陷。所以配方设计時要特别注意基
ΓSG = Γ SL + ΓLG COSθ
---------
•
式 中 ΓSG ---固/气界面张力；
•
ΓSL ---固/液界面张力；
•
ΓLG ---液/气界面张力：
• 角。
θ ----液体与固体的接触
•
各种润湿状态可由接触角来测定，接触角不同润
湿铺展的类型不同。接触角大小是由基材润湿剂在界面上
吸附
• 的形态和量来决定的。接触角可由1式导出，用2式表示：
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式中，L—为刷痕： r—表面張力
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。这只强调单纯的流动，而未考虑表面缺陷。“润湿和流平 是矛盾”这要从两方面考虑：若只降低液/固界面張力， 减小接触角，涂料会有良好的铺展润湿
这对流动和流平是有利的，润湿和流平是统一的。如果 只会大幅度的降低涂料的表面張力，对基材的润湿作用不 大这种润湿和流平便是矛盾的。这种观念来源于“能降低 表面張力便有润湿作用”其实不然能降低表面张力不一定 有润湿作用。
足之处，就是对基材润湿欠佳。其结果就会导致
涂膜展布性不佳、产生表面缺陷、附着力差等弊 病。
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•
富含有机溶剂的涂料,因有机溶剂的表面
张力比较低.所以其对基材具有较好的润湿能力。
而这些环保省资源型涂料,因不含或少含有机溶剂
其表面张力较高,所以对基材的润湿性就比较差,
极易出现上述的病态。
•
特别是水性涂料,在涂料中的有机溶剂被
如印刷、涂漆。液/气界面張力和液/固界面张力
都必须低。浸渍润湿不精品存课件在液/气界面，润湿效果
一、什么是基材润湿
•
1、润湿的定义
润湿：是指固体表面的一种流体被另一 种流体所取代的过程叫润湿。润湿有三种现象： ① 是沾湿，②是浸湿，③是铺展。
•
2 、表面活性剂是润湿的关键。它能使髙
能固体表面疏水亲油，还能使低表面能固体被髙
2、基材润湿
基材润湿属于界面问题,界面是指两相相 接触的界面。本文所指的是固相,液相和气相三者 之间相互形成的界面：固/气、固/液、气/液界面。
相邻的两相之间没有清楚的界线,而是由 界面相连。界面是由两相相互渗透紧密相椄构成 的,其厚度大约数个分子大小。
界面的性质与相邻两相截然不同，例如 纯液体的表面,在表面张力的作用下其表面积趋向 于最小；又如溶液的表面,由于从液相内部吸附溶 质,导致溶质在表面的浓度不同于液相内部的浓度。
的润湿性和控制涂料的表面張力。所以选择流平
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• 剂和基材润湿剂就特别重要。特别是高分子量的聚醚改性 的聚硅氧烷和氟碳类的流平剂，它们会快速地在涂膜表面 定向排布，但不能在基材的界面上定向排布，它虽然能降 低涂膜的表面張力，控制涂膜表面状态。但对基材润湿润 却不起作用，所以这类助剂铺展性很差，流平性不佳。润 湿和流平是矛盾的。基材润湿剂会快速地在基材界面定向 排布。导致涂料的表面张力相对变髙，使涂料迅速铺展成 膜帮助了流平。润湿和流平是统一的。但涂料中若含有未 分散好的固体粉料時，其会吸附在这些材质的表面上，吸 附了基材润湿剂的粒子在成膜过程中会形成缩孔施体，特 别是在水性清漆簿膜涂饰時极易出现缩孔。觧决办法是添 加适量的流平剂，保持涂料的表面具有适宜的表面张力。
湿剂能润湿颜料粒子还能润湿粉碎后新产生的粒子界面，
能够提髙颜料研磨粉碎的效率。而分散是指被研磨粉碎后
的颜料细小粒子能够稳定地悬地浮保持在分散媒中。不产
生沉淀、浮色、发花、分层等不良现象。由此可见，润湿
中有分散，分散中有润湿，因此才有润湿分散剂之称。
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5、铺展润湿与流平的关系
铺展润湿是表面自由能的变化。这种自由能包 括液体分 子定向吸附在固体表面上产生的吸附热和熵的变化。
•
润湿功可用6式表示
•
Ws = rS – rLS – rLG
…………7
•
将6式代入1式杨氐定理公式中可得7式
•
Ws＝rl (cosθ－1) ………… 8
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一
• 只有当Ws≥0时，才能发生铺展润湿。也就是说只 有接触角是0時，cosθ值才等于1。Ws才能等于零， 否则就不会产生铺展润湿，只会是浸湿或粘湿。
于其在液/固界面定向排布,达到基材润湿的目的。
•
涂料在髙剪切速率下,极易失掉表面张力
平衡,出现表面张力差,这种涂料若落到基材上,就
会产生涂膜病态。这就是因动态表面张力失衡,所
造成的涂装或涂膜缺精陷品课。件 必须加添控制动态表面
• 衡的基材润湿剂才能克服解决。
•
动态表面张力,纯粹液体的表面张力在运
动静止后能很快达到平衡,但溶液不同,其中存在