1. Для чего используются выравнивающие агенты в качестве обычного средства для нанесения покрытий?
Основная функция краски — украшать и защищать. Если возникают дефекты растекания и выравнивания, они не только влияют на внешний вид, но и подрывают защитную функцию. Образование усадочных отверстий и проколов может привести к нарушению целостности лакокрасочной пленки, что снижает защитные свойства краски. В процессе строительства и формирования пленки происходят некоторые физические и химические изменения, эти изменения и природа самой краски существенно влияют на растекание и выравнивание краски.
После нанесения покрытия появляются новые границы раздела, обычно это граница раздела жидкость/твердое тело между покрытием и основой и граница раздела жидкость/воздух между покрытием и воздухом. Если межфазное натяжение на границе раздела жидкость/твердое тело между краской и подложкой выше критического поверхностного натяжения подложки, краска не сможет распределиться по подложке и естественным образом приведет к появлению дефектов выравнивания, таких как «рыбий глаз» и усадка.
Испарение растворителей в процессе сушки приводит к разнице в температуре, плотности и поверхностном натяжении между поверхностью и внутренним слоем лакокрасочной пленки, что, в свою очередь, приводит к турбулентным движениям внутри пленки, в результате чего образуются так называемые вихри. Вихри могут привести к появлению апельсиновой корки; в системах, содержащих более одного пигмента, вихри также могут привести к слоению и цветению, если существует некоторая разница в подвижности частиц пигмента, и к филигранности на вертикальных поверхностях.
Нерастворимые частицы иногда образуются во время сушки лакокрасочной пленки, что может привести к образованию градиентов поверхностного натяжения, часто приводящих к образованию усадки в лакокрасочной пленке. Например, в системах с перекрестной полимеризацией, где состав содержит более одной смолы, нерастворимые частицы могут образовываться из менее растворимых смол по мере испарения растворителя в процессе сушки. Кроме того, в составах, содержащих поверхностно-активные вещества, если поверхностно-активное вещество несовместимо с системой или если его концентрация изменяется по мере испарения растворителя в процессе сушки, что приводит к изменению растворимости и образованию несовместимых капель, также может образоваться разница в поверхностном натяжении. Все это может привести к образованию усадочных отверстий.
Присутствие внешних загрязнений во время создания и формирования пленки покрытия также может привести к дефектам выравнивания, таким как усадка и «рыбий глаз». Эти загрязнения обычно представляют собой масло, пыль, лакокрасочный туман, водяной пар и т. д. из воздуха, строительных инструментов и подложки.
Характер самой краски, например, рабочая вязкость и время высыхания, также могут оказывать значительное влияние на *окончательное выравнивание лакокрасочной пленки. Слишком высокая вязкость при нанесении и слишком короткое время высыхания обычно приводят к плохо выровненной поверхности.
Поэтому необходимо помочь краске получить хорошее выравнивание, добавляя выравнивающие агенты, внося некоторые изменения в краску во время создания и формирования пленки и регулируя свойства краски.
Для определенной системы рецептур подходящий выравнивающий агент должен быть выбран в соответствии с природой рецептуры и характеристиками, которые, как ожидается, будут достигнуты с помощью выравнивающего агента.
1.1. Лакокрасочные системы на основе растворителей
В рецептурах грунтовок и промежуточных покрытий обычно используются акриловые выравнивающие агенты. Если требуется дегазация и смачиваемость подложки, рекомендуется выбирать
акриловые выравнивающие агенты со средней или высокой молекулярной массой. В грунтовках, если требуется более сильная смачиваемость подложки, можно использовать силиконовые выравнивающие агенты и модифицированные акриловые выравнивающие агенты (такие как фтор-модифицированные акриловые выравнивающие агенты и фосфат-модифицированные акриловые выравнивающие агенты), которые значительно снижают поверхностное натяжение, а если силиконовые выравнивающие агенты и фтор-модифицированные акриловые выравнивающие агенты имеют побочные эффекты, такие как стабилизация пузырьков и влияние на межслойную адгезию, следует использовать фосфат-модифицированные акриловые выравнивающие агенты.
В рецептурах верхнего слоя и прозрачных красок, при относительно высоких требованиях к внешнему виду пленки, обычно можно выбрать низкомолекулярный акриловый выравнивающий агент, который обеспечит хорошее выравнивание, в пленке нелегко создать туманную тень. В сшитых системах отверждения часто используются акриловые выравнивающие агенты с реактивными функциональными группами для лучшего выравнивания и улучшения физико-химических свойств пленки. Силиконовые выравнивающие агенты необходимы, если требуется лучшая текучесть или если требуется устойчивость к скольжению и царапинам, в этом случае * предпочтительно использовать силиконовые выравнивающие агенты в комбинации с акриловыми выравнивающими агентами.
Следует отметить, что силиконовые выравнивающие агенты обеспечивают выравнивающие свойства и эффективно снижают склонность покрытия к провисанию при нанесении на вертикальные поверхности. Кроме того, в рецептурах красок с металлической вспышкой силиконовые выравнивающие агенты следует использовать с осторожностью, поскольку они могут привести к неравномерному выравниванию пигментов алюминиевых хлопьев и неравномерному цвету пленки краски.
1.2 Система порошкового покрытия
Процесс выравнивания порошковых красок делится на два этапа. ** На первом этапе происходит плавление частиц порошка, а на втором — плавление и вытекание частиц порошка в плоскую пленку краски. Порошковые краски не содержат растворителей и не создают градиента поверхностного натяжения в процессе формирования пленки, поэтому выравнивание в большей степени связано со смачиванием подложки.
В порошковых красках часто используются акриловые выравнивающие агенты. Если выравнивающий агент находится в жидкой форме, он обычно предварительно изготавливается в виде мастер-партии перед использованием. Существуют также акриловые выравнивающие агенты, изготовленные в виде порошков специально для порошковых покрытий, которые представляют собой жидкие акриловые выравнивающие агенты, адсорбированные на порошках кремнезема, и некоторые выравнивающие агенты более низкого класса, адсорбированные на карбонате кальция.
Если порошковое покрытие должно быть гладким и не свисать, следует использовать силиконовый выравниватель, уже есть изготовленные специально для порошковых покрытий силиконовые выравниватели. Использование силиконовых выравнивающих агентов должно быть отмечено, чтобы избежать образования усадочных отверстий.
1.3 Система покрытий на водной основе
Системы покрытий на водной основе делятся на водорастворимые и латексные.
В водорастворимой системе поверхностное натяжение системы должно быть сильно снижено, * обычно используется силиконовый выравнивающий агент и фторуглеродные соединения.
Они используются так же, как и в системах на основе растворителей. Конечно, если требуется действительно ровная поверхность, необходимы акриловые выравнивающие агенты для водорастворимых систем.
Для латексных систем механизм образования пленки совершенно иной, и вязкость не меняется при испарении растворителя. Использование выравнивающих агентов в рецептуре потенциально улучшает смачиваемость подложки краской, а акриловые выравнивающие агенты могут улучшить плоскостность пленки, но основные текучие свойства краски чаще всего контролируются и регулируются добавлением агентов для контроля реологии.
2. Почему необходимо добавлять в краску выравнивающий агент?
Присутствие внешних загрязнений в процессе нанесения и формирования пленки краски может привести к таким дефектам выравнивания, как усадка и «рыбий глаз». Эти загрязнения обычно представляют собой масло, пыль, лакокрасочный туман, водяной пар и т. д. из воздуха, строительных инструментов и подложки.
Характер самой краски, например, рабочая вязкость и время высыхания, также могут оказывать значительное влияние на *окончательное выравнивание лакокрасочной пленки. Слишком высокая вязкость при нанесении и слишком короткое время высыхания обычно приводят к плохо выровненной поверхности.
Поэтому необходимо помочь краске получить хорошее выравнивание путем добавления выравнивающего агента, внесения некоторых изменений в краску во время нанесения и формирования пленки, а также в свойства краски.
3. Почему загустевают выравнивающие средства на водной основе?
В химической промышленности выравнивающие агенты незаменимы, поскольку с их помощью достигается однородная, блестящая и гладкая поверхность. Мы все видим технологов, которые смешивают выравнивающие агенты на водной основе с натуральными загустителями, но с хорошей степенью увлажнения. Реологическая добавка — это добавка, которая изменяет реологию жидкости, например, превращает ее из ньютоновской в пластичную или псевдопластичную, или наоборот. Такими добавками могут быть полимеры, природные загустители, неорганические или органические растворители, а также различные органические или неорганические электролиты или диспергаторы.
Выравнивающие агенты используются для получения высокооднородной, блестящей и гладкой поверхности при нанесении на поверхность материалов красок, паст, покрытий и т. д. Эти выравнивающие агенты в основном представляют собой высокоэффективные поверхностно-активные вещества и полимерные электролиты, механизм действия которых заключается в диспергировании, разрушении пены, разбавлении, придании краске или чернилам высокой текучести (без изменения содержания твердых частиц в краске или чернилах) и хорошей смачиваемости поверхности (как при использовании этих выравнивающих агентов можно значительно уменьшить точечные отверстия и эффект кратера на поверхности печатных деталей.
4. Контролируемая природа акрилатных выравнивающих агентов достигается изменением молекулярной массы
Контролируемый характер акрилатных выравнивающих агентов достигается за счет изменения молекулярной массы. Совместимость гомополимера не так хороша, как сополимера, например, гомополимер акриловой кислоты обычно плохо совместим с эпоксидными, полиэфирными, полиуретановыми и другими смолами, используемыми в покрытиях, если они смешиваются с физическими методами, образуется плохое состояние поверхности несветящейся пленки покрытия, поэтому акриловый гомополимер не очень подходит для выравнивающих агентов. Идеальным выравнивающим агентом является сополимер, который может быть терполимером или модифицированным сополимером, и только сополимер может изменять *плотность и температуру стекла полимера за счет различных мономеров.
Обычно среднечисловая молекулярная масса акрилатных выравнивающих агентов контролируется между 6000-20000, молекулярно-массовое распределение относительно узкое, температура стеклования контролируется ниже -20°C, а поверхностное натяжение ниже 25-26 мН/м. Такой акриловый сополимер с ограниченной совместимостью считается хорошим выравнивающим агентом.
Акриловые выравнивающие агенты могут быть гомополимерами или сополимерами; линейными структурами или структурами с разветвленными цепями; случайными сополимерами или блок-сополимерами.