表面张力作用在涂料在综合项目施工中的缺陷分析及消除专项措施.doc

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1、表面张力作用在涂料在施工中缺陷分析及消除办法 涂料在施工和涂膜干燥过程中，在漆膜里会浮现各种缺陷或不完善，本文在尽量范畴内论及某些最重要缺陷，并讨论这些缺陷起因以及消除或至少将其降至最低也许办法。 涂料涂膜导致缺陷中，有许多与表面张力现象关于，看来对表面张力回顾一下是很恰当和完全必要。 在液体界面处力与其内部力有所不同，这是由于在此表面分子上力不对称分布所致，表面分子具备较高自由能，此自由能等于移动单位面积上分子表面层所需要能量。自然规律力求将这样自由能减少至最小，一种途径是采用减少液体表面积韵办法，由于一种球体能包封体积与表面积之比值最大，故表面张力就不断设法将液体形成液滴，基于同样理由，表

2、面张力驱使粗糙或不平整液体表面流动成为平滑表面，平滑表面与空气界面面积要比粗糙界面面积小，因而，当此表面变得较平滑时，其表面自由能就减少，表面张力可以用垂直于表面单位长度线上力来表达，其单位为每米牛顿，或更为普通是：mNm-1，在此前文献里，以及虽然在今天，人们还也许看到每厘米达因：ldynecm-1lmNm-1。 这种力图趋向最低表面能另一种状况，就是液体表面上分子平衡定向，将表面张力可减至最小分子链段在表面上趋向于定向化。全氟烷基可产生最低表面张力，甲基次之，依次递增表面张力为脂肪族链、芳香族环、酯类和酮类、醇类、而最后为水(水银具备还要高某些表面张力)。 全氟取代脂肪烃链在涂料领域里所涉

3、及任何一种材料表面张力中算是最低表面张力物质，下一种就是聚二甲基硅氧烷，硅氧键极富挠性(易旋转)骨架可使表面上大量甲基定向，线型脂肪烃表面张力随链长度而增长，此反映出亚甲基同甲基比在增大。普通说来，当脂肪族脂类、酮类和醇类链长度增长时，其表面张力亦增长。 水是用于涂料中挥发性构成里表面张力最大物质，加少量表面活性剂于水中，在此表面上有了烃链而产生低表面张力。 普通说来，如果存在不止一种类型分子话，那未产生最低表面能那些分子链段就出觋在液体表面，当将液体搅拌或用其她办法搅动话，在表面处分子就与液体别的某些混合，当停止搅动时，产生最低表面张力再定向就发生了，此平衡表面构成并不及时建立。当进行涂布涂

4、膜时，这些涂膜就经受相称大搅动，在控制涂装行为某些方面，重要表面张力也许不是平衡态表面张力而是动态表面张力。 在搅动停止后，要建立平衡时间因配方构成不同而异，可惜在涂料领域里，迄今还没有对各种重要体系速率进行过定量研究。在定性上，人们可以见到，对小而有挠性分子时，而它们又与体系中构成极性差别很大，此时平衡建立得最迅速；当具备最低潜表面张力基团分子为聚合物时，要达到平衡需要更长时间。然而，如此聚合物具备中档分子量且为挠性骨架时，它们就会很明显地相称快到达表面(上述提到聚二甲基硅氧烷就是一例)。低分子量丙烯酸辛酯共聚物类，广泛地用作为减少在成膜时涂膜中表面张力之添加剂，在水性涂料中，已显示出不同表

5、面活性剂在达到平衡态表面张力速率方面也存在着差别。 紧记表面张力随温度减少而增长这一条很有用，溶剂具备比涂料树脂更低表面张力，这也是一条十分对的准则。因而，当溶剂从树脂溶液涂膜中挥发出来时，表面张力就因浓度和温度两者发生变化而增长。 如果二种具备不同表面张力液体互相接触，低表面张力液体就流向并复盖高表面张力液体，这是由于可产生较低总表面自由能之故，这样流动就是一种表面张力差驱动流动，某些科技工作者建议用表面张力梯度驱动流动这一专用名词，对这种类型流动已经观测了几千年，而Carlo Marangoni，一位19世纪意大利物理学家，为这种现象提供充分有力科学理解而获殊荣。 总之，因表面张力影响而产

6、生了二种重要类型流动，表面张力驱动流动发生将液体表面积降至最小，表面张力差驱动流动发生于以较低表面张力液体复盖较高表面啦力液体，或任何其她表面。 一，涂料流平 大多数涂料施工办法是先形成粗糙湿膜，普通要让这些不平整处消失以达到外观和性能上规定。最广泛研究流平问题是刷痕流平，而不熟悉这一领域人就会立即说流平由重力作用所致，这显然不是这样，至少在较大限度上不是这种状况。如果重力是重要因素，那么涂在顶棚上漆应比涂在地板上流平得更差，然而事实不那样。 底 材 图1 刷痕横截面示意图 在图1中可看到，在刷痕凹纹湿膜厚度要比脊纹处小，当单位表面积上挥发出相似量溶剂时，在凹纹处涂层所挥发溶剂分数要比脊纹处大

7、。其成果导致凹纹处树脂溶液浓度高于脊纹处浓度，相应地在凹纹处表面张力要高于脊纹处表面张力。按Marangoni效应，涂料就从脊纹处流向凹纹处，换言之，按Overdiep提出，并用实验证明，即对挥发性溶剂来说，对流平重要驱动力不是表面张力而是表面张力差。在某些状况下，如她所证明那样，这些差别会超越最平滑阶段而导致脊纹成长。由表面张力差所驱动流动限度取决于溶剂挥发速率。 Overdiep对凹凸不平涂膜在粗糙底材上会产生什么影响特别注重，她推断，表面张力驱动流动应产生最平滑涂膜，然而，如图2a所示，在薄涂层区，其保护必受到限制，因而此种状况是不但愿有。另一方面，如图2b所示，表面张力差驱动流动倾向于

8、产生相似漆膜厚度，然而此涂膜表面循着底材粗糙度，而不是流平。Overdiep指出，最佳是对涂层进行调节，这样这二种流动都明显，以便达到折衷，有合理涂膜平滑而无极薄漆膜厚度某些，如图2c所示。这种平衡可由溶剂挥发度来加以控制，用极低挥发度溶剂，其流平将由表面张力驱动；用相对高挥发度，其重要效应将是表面张力差；用中档挥发度，则这二种现象可都重要。 良好流平 不良保护 (a) 不良流平 良好保护 (b) 可接受折衷 图2 涂料涂敷于粗糙表面可形成各种流平成果 在喷涂施工时，表面粗糙度由谷所环绕峰所构成，而不是脊纹和凹纹，由于这种效应多少会使人想起桔子外皮，即普通称之为桔皮外观，这种凸出普通要比喷涂液

9、滴大得多。 各种各样因素会对桔皮产生影响，最普通桔皮在喷涂具备高挥发速率溶剂之涂料时会遇到，普通人们可推断出，由于迅速挥发，在底材上涂膜粘度提高迅速以至导致流平不良。在某些场合，多半也许就是这种状况。 然而，在二十世纪40年代末期，发现了加很少量硅油(低分子量聚二甲基硅氧烷)实质上往往可改进喷涂挥发性漆漆膜流平。与所有流平由表面张力所致，即由高表面张力所增进这一普普通识相反，在此是加一种众所周知物质来减少表面张力，在实质上改进流平性能。始表面平滑性良好，可观测到桔皮在形成。Hahn提出，桔皮形成是表面张力差驱动流动所致。到达湿漆表面上最后雾化粒子已在喷枪与表面之间行进了较长一段距离，因而它已失

10、去 Hahn对这一现象进行理解释，当人们喷涂挥发漆时，开较多溶剂，故具备较高树脂浓度，从而有比湿涂膜主体更高表面张力，这样较低表面张力湿漆流向这些最后到达粒子边沿，将总表面自由能降至最低。即表面张力差驱动流动使桔皮徐徐形成，如果加一种表面张力减少剂，如硅油，那未它非常迅速地取向表面，则湿膜表面和最后到达雾化粒子表面张力全都均匀地低，这样就没有差别来促使桔皮产生。在这样一种漆膜中产生流平是受到加入硅油后相称低表面张力所驱动，尽管此也许是一种小驱动力，然而更为重要是，由于表面张力差所形成不规整得以避免。丙烯酸辛酯共聚物也能产生整个低表面张力，并将桔皮形成也许降至最小。 但是，咱们在观测硅油或丙烯酸

11、辛酯共聚物也许对刷涂施工涂料流平产生影响时，以证明表面张力差驱动流平所达到限度，但发现所产生这种流平是更差而没有得到改进。此实验成果在文献里没有提到，但显然，这些添加剂、不是用来增进刷涂施工涂料流平，而只是用于增进喷涂施工涂料流平。 静电喷涂涂料也许显示出表面粗糙度不不大于相应非静电喷涂表面，其成果，在以汽车面涂层为例，最后几道涂料普通不用带静电办法来旋工，即便面涂层大某些用静电喷涂施工以减少飞散漆雾。以此推测，用静电喷涂所得到较大表面粗糙度是由于带电荷最后到达粒子与地电绝缘极好表面上所致，这些最后到达粒子会保持其电荷足够长时间以处在互相排斥，这样就减少了流平机会。 二，涂料流挂 当咱们将涂料

12、用于垂直表面上，重力作用使它向下流动一段长度(流挂)。在不同位置不同漆膜厚度会产生不同限度流挂。 促使涂料流挂形成力是重力，涂料密度(P)是一种因素，普通涂料配方设计者不太考虑对涂料密度控制，但在某些状况下可避免使用高密度惰性颜料，避免涂布厚漆膜。但遮盖力支配着些漆膜最低厚度，因而，粘度成为控制流挂重要可变因素。遗憾地是以提高粘度来控制流挂却带来流平性下降问题。 咱们模仿实地施工条件下通过漆膜行为观测来预计涂料流挂倾向，但对流挂限度不具备数字基本。测定流挂办法诸多，最惯用是流挂指数刮板法，这是一种直边刮板，沿边上带有一系列间隔为6.4mm，深度差为1.6mm凹槽。向下一刮后，在样板上形成一系列

13、不同厚度涂料条纹，立即将样板放置在垂直位置，当涂料流挂时，会从一条纹向下流到另一条纹边沿。如果该涂料很容易流挂话，薄会向下流到另一条纹；如果该涂料不易流挂话、，那么仅有较厚条纹会向下流到另一条纹。 在喷涂溶剂型涂料时，通过选用恰当喷枪和对溶剂挥发速度控制，使涂料流挂性下降到最低限度同步仍可获得足够流平性。核心是控制粘度，以保证为满足流平性而设计初时低粘度，在浮现严重流挂之前粘度增大。在用刷涂或辊涂法施工时，不能采用挥发速度快溶剂，往往设计成触变型涂料体系，在粘度恢复之前容许漆膜流平，而此粘度恢复之快局限性以产生严重流挂。如盼望那样，乳胶漆较溶剂型涂料浮现流挂也许性要少，由于它们几乎总是具备触变

14、性。 在高固体份涂料中，特别是采用喷涂法施工，流挂也许是一种严重弊病，这与大多数涂料配方设计者盼望相违背。为了获得与常规涂料同样干性漆膜厚度，湿膜可少涂些。由于流挂是随漆膜厚度三次方而减少，因而人们原觉得对解决高固体份涂料流挂问题要比常规涂料更容易某些。并且从高固体份涂料中挥发掉与常规涂料相似量溶剂时，其成果是粘度增长是高于常规涂料。由于这个因素，也使人们以为采用高固体涂料应当较容易控制流挂问题。但在实践中普遍发现对高固体涂料流挂控制更困难。 浮现这种状况因素之一，是高固体份涂料在喷涂过程中(即涂料离开喷枪后，到达底材表面之前)，溶剂损失是相称少。与常规涂料相比，高固体涂料溶剂损失越少，粘度增

15、长越少，其流挂也许性越大。 热喷涂也许有助于控制流挂，当涂料喷在物体上冷却后，粘度增长会减少流挂。用超临界条件下CO2也许对控制流挂特别有效，当涂料离开喷枪口同步CO2已蒸发掉，导致粘度上升。用高速静电转杯也有助于涂料在较高粘度施工。 但是，通过对涂料中溶剂构成和各种施工手段调节，依然发现许多高固体份涂料流挂问题不能完全解决，这样就应当使涂料体系具备触变性必要。例如在体系中加入分散体具有细粒径气相SiO2、沉淀SiO2、用季铵化合物解决过膨润土或聚酰胺凝胶体，以产生触变性。研究人员试图设计这样配方：使体系恢复到高粘度状态速度控制在恰到好处，慢得足以有恰当流平，将近足以控制流挂。但是，这些试剂加

16、入提高了高剪切粘度，因而规定有恰当溶剂含量。并且这会减少涂膜光泽并在较高温度下普通不起作用。 在高固体份汽车闪光涂料中流挂问题也许特别严重，虽然是很小限度上流挂，这在白色涂料中也许是不太引人注意，但对闪光涂料来说是非常明显，由于它会影响金属片取向。并且不但愿用气相SiO2来提供触变性，由于，虽然气相SiO2低散射效率也足以减少涂料金属随角异色性。因而，开发了丙烯酸微胶构成，它运用溶胀胶体颗粒来提供触变流动，在最后成膜物中，来自于微胶聚合物折射指数基本上与交联型丙烯酸为基料聚合物折射指数是一致，因而不存在光散射来干扰金属随角异色性。据报道，在涂料中加入微胶还能提高最后成膜物强度。 高固体份涂料遇

17、到另一种问题是烘烤流挂，即完好漆膜放入烘箱后浮现了流挂。烘烤流挂是由于高固体涂料粘度对温度依赖强烈所导致。当被涂工件进入热烘箱，高固体涂料与常规涂料相比，粘度下降更明显，这样就引起流挂。烘烤流挂可以通过对烘道温度分区控制而得到改进，在低温区域加热时间长一点，使溶剂更多挥发时间，并也许产生些交联，这样漆膜在承受高温前形成较高固体或较高分子量，而粘度增长。 水性涂料与高固体份涂料相比产生流挂也许性要小些，但会浮现迟到流挂状况。水性涂料粘度重要取决于溶剂对水比率和溶剂对固体含量比率。当水和溶剂挥发后，尽管此时涂料固含量更高，但剩余水对溶剂比率可以产生较低粘度，引起流挂，这种行为取决于涂料喷涂后在晾干

18、时间内相对湿度大小。咱们已经发现水性丙烯酸磁漆流挂现象发生在临界相对湿度之上而不是之下。 三，涂膜回缩和缩孔 如果咱们把表面张力比较大涂料涂布到一种表面张力相对地比较小底材上，那么涂料不会润湿底材，在涂布时机械力也许把涂料涂布究竟材表面，但由于表面未润湿，表面张力有倾向将液态涂料拉回成球形粒子。同步溶剂在挥发，体系粘度在增长，因而涂料在拉成球形粒子之前，粘度已增大到足以使流动基本停止。这就导致一层很不均匀膜，有些区域仅一点点厚(如果有膜话)，而相邻地方异常厚，这种行为普通称为“回缩”。在水性涂料中浮现回缩取决于各种表面活性剂建立平衡表面张力速率。 在被油污染过钢板表面涂布涂料会导致回缩，最普遍

19、回缩就是在塑料表面上涂布，在某些状况下，如果脱模剂不能完全从模压塑料上移走，就要产生回缩。在表面张力小底漆上涂布表面张力大面漆时会导致回缩，如果涂膜里具有硅油或氟碳表面活性剂，那么在此涂膜上涂布时也也许产生回缩。为了防止回缩，涂料表面张力必要比底材小。 如果咱们用手拿涂有底漆样板，然后在上面涂上表面张力较大面漆，那么面漆很也许会在你手印中留下油迹上回缩，这种在底材表面张力社区域上复制图象回缩叫”透印”。咱们应注意到“透印”这个术语只是众多回缩现象中一种。 具有表面活性剂型分子涂料也会发生回缩，由于这些分子在极性非常强底材表面上会迅速定向。在这种状况下，虽然涂料表面张力比底材小，然而当表面活性剂

20、在底材表面定向后，涂料表面张力仍会比底材大。这种现象产生是由于表面活性剂中极性基团一端在底材表面缔合后，涂布涂料必要润湿是无极性一端所形成表面。 如果咱们为防止严重桔皮问题在涂料中加入过量硅油，如聚二甲基硅氧烷之类，那么其中不溶性组分小液滴会漂移究竟材表面并辅展，形成新底材表面，使涂料无法润湿，从而引起回缩。少量硅油能解决某些涂料缺陷，然而虽然过量一点点也也许使问题变得更糟。此外，聚二甲基硅氧烷中较高分子量某些是不溶于许多涂料配方中。人们已研究出如聚硅氧烷聚醚嵌段共聚物之类改性硅油，它们与许各种涂料混容，且又不太会引起令人讨厌副作用。 高固体份涂料表面张力很也许比普通涂料要大。要得到较高固体含

21、量，咱们一定要用较低分子量树脂，这就意味着象羟基这样极性基团浓度比较高，因而涂料表面张力也比寻常大，同步，予以体系最底粘度溶剂表面张力也也许相对大某些。因而，在高固体份涂料中更容易发生回缩现象。 “缩孔”是指在涂料表面产生小而园疵点，看上去就象火山口，缩孔不同于爆孔。缩孔是由于涂料内部或刚施工后涂膜湿表面沾上低表面张力污染颗粒所导致。某些表面张力小物质溶解在邻近涂膜表面中导致局部表面张力差别，由于”马兰戈尼”表面流动效应，这表面张力小涂膜某些流离颗粒试图覆盖周边表面张力大涂膜。当流动产生，溶剂挥发，表面张力差别增大，于是流动得以继续。但是随着溶剂挥发，粘度上升阻碍了流动，形成了凹坑周边有高峰特

22、性缩孔。普通，咱们可以在缩孔中央看到被污染颗粒。 咱们在施工时必要防止缩孔，施工者在施工时应尽量设法不要让表面张力小污染粒子遇到湿涂料表面。例如，人们几乎能必定地说在输送机上刚被油漆过工件附近喷润滑油或硅油会导致缩孔。但是，在多数工厂不可避免会存在某些细小污染颗粒。因而，咱们设计配方时要尽量减少产生缩孔也许性。表面张力小涂料不太会导致缩孔，由于很少数污染粒子具备更低表面张力。醇酸树脂表面张力小，因此很少存在缩孔或回缩问题。普通，溶剂型聚酯涂料比丙烯酸涂料更容易产生缩孔，由于，丙烯酸涂料表面张力较小。高固体份涂料普通表面张力较大，因此比常规涂料更容易缩孔。某些水性涂料也容易缩孔。人们曾发当前水性

23、汽车底漆上浮现缩孔事，追其根源，污染来源于生产工人脱落化妆品颗粒。 应用流平剂可以减少缩孔，少量硅油普通可以消除缩孔，但正如前所述，要谨慎选取硅油种类和用量以防止回缩。丙烯酸辛酯类共聚物（即流平剂）可有效防止缩孔，所有这些流平剂都是通过减少比大多数污染物更底表面张力来起作用。如果整个表面都达到了均匀低表面张力，那么就不存在表面张力差引起流动。 由于表面张力差别引起液面流动而导致漆膜缺陷例子尚有诸多。在涂布马口铁板时，涂料是用滚筒涂布，涂好板送上烘架并几乎是垂直地通过烘箱，在某些状况下，咱们可以看到最后完毕铁板上会形成烘架图形薄漆膜。这是由于靠在金属烘架上铁板传热最快，由于较高温度使在背面液体涂

24、料表面张力局部地减少，表面张力小物质向周边表面张力大某些流动，在原处形成薄漆膜，这种缺陷也称作“透印”。 在喷涂样板时，你也许会遇到一种效应，叫“厚边”，即涂膜在边沿最厚，而接近边沿漆膜又比平均漆膜厚。由于膜厚不同对底材相对遮盖力明显地不同。由于，在样板边沿空气流动最快，溶剂挥发也最快，从而导致边沿树脂浓度增长，温度减少，这两种因素增长了表面张力，引起接近边沿表面张力较低液体涂料流出并覆盖于表面张力大涂料上。 在一种涂料湿膜上落下另一种涂料喷涂飞散雾滴，也会引起表面张力差别流动。如果飞散雾滴涂料表面张力较低，那么在湿膜上形成缩孔；如果飞散雾滴表面张力较高，那么就会在局部形成桔皮。 在帘式喷涂施

25、工时，流动涂料帘保持完整是最核心。如果落在流动帘表面污染粒子表面张力比涂料小，那么这种差别导致流动会导致帘薄区进而形成帘洞。当这某些帘落在板材上，会导致未涂某些。减少这种问题办法是用表面张力尽量小涂料，由于帘在流动，表面张力不同于平衡时测试值。 四，涂膜发花及浮色：锤纹面漆 称为发花漆膜弊病，最易发生在具有至少二种颜料色漆中。例如，浅兰色有光磁漆会显示在较浅兰色底上有较深兰色条纹图案。图案往往是趋向六角形，但很少完整。或相反，也许是较深兰色底上有极浅兰色条纹。 涂膜这些效应是由于颜料离析所引起，这是在漆膜干燥时由表面张力差驱动对流所产生。漆膜干燥中溶剂迅速挥发会产生相称多涡流。当涂料从漆膜较低

26、层向上流动，然后再循环流回时会产生对流图案。在流回前流经表面时，溶剂挥发，浓度提高，温度下降，其成果是表面张力增长。这样所产生表面张力差驱使对流不断流动。流动图案大体上是环形，但当它们扩展时，会与其他流动图案相遇而受到压缩。如果这体系十分有规律，就会形成六角形图案具”纳德旋涡(Benard cells)”。该旋涡是以17世纪法国科学家命名，它指出六角形流动图案性质普遍性。随着溶剂继续挥发，粘度增长，颜料粒子难以移动。粘度最小、密度最低粒子继续移动，时间最长、粒度最大、密度最高粒子停止更早。产生了可观测到发花离析图案。 当一种颜料絮凝，其他颜料未絮凝，以极细粒度分散体存在时，比较容易发生发花。极

27、细粒度颜料移动最长时间，并大量被截留在对流流回相邻旋涡边界。使旋涡之间边界区较细粒度颜料浓度较高，而旋涡中央较粗粒子颜料浓度较高。如果象浅兰色涂料中，白色颜料絮凝，兰色未絮凝，将会在较浅兰色底上发现较深兰色条纹。如果是相反，兰色絮凝，白色未絮凝，可发当前较深兰色底上有较浅兰色条纹。 很明显，通过恰本地稳定颜料分散能减少发花，由于这能使颜料不絮凝。然而虽然没有絮凝也也许发花，这在使用粒度及密度极端不同颜料所产生。明显例子是极细粒度高色素碳黑与具有二氧化钛（钛白粉）制造灰色漆。不但Ti02粒度是碳黑几倍，并且其密度也约是碳黑4倍。避免如此结合而可使用大得多粒度低色素黑色，如灯黑来生产灰色漆能减少问

28、题，可大大减少产生发花也许性。 如果使用挥发较慢溶剂可减少发花，因张力差比较不易建立，如果不存在，马兰哥尼(Marangoni)流动及发花将不会发生。如果涂料浮现了发花，配方者应当一方面更改配方以消除问题，最普通是所选取颜料絮凝所引起，就应修正。第2个选取是使用助剂，正如由表面张力差所驱动其他流动现象同样，可加入少量硅油来防止发花。为避免回缩，硅油用量必要是少量。使用极稀溶液可减少发生问题也许性。鉴于挥发慢溶剂也有助于减少发花，在配制这种助剂溶液中普通使用挥发慢溶剂。 与涂膜发花多少有关现象称为浮色。涂膜浮色发生时，不存在条纹外观，但其表面颜色与所使用颜料混合物应获得是不同。例如，也许会得到一

29、种均匀灰色，但这灰色会比预期黑色及白色颜料配比更深。浮色是由于涂料中几种颜料中一种或各种在表面浓缩所引起。以为是漆膜中颜料由于密度及粒度差别或颜料中一种发生絮凝，使沉降速度不同导致分层。厚漆膜、低漆料粘度、低溶剂挥发速度任何也许使漆膜保持低粘度、持续更长时间和容许更多颜料沉降都会加重浮色。其补救办法是避免絮凝及低密度细粒度颜料(如果也许)，使用挥发速度更快溶剂及粘度较高漆料。 涂膜发花普通是要避免，机灵涂料配方者运用这个问题有目地将发花导向制造有吸引力涂料，这种涂料称为锤纹漆，由于它们有点象用一把园头锤子敲打金属片所产生图案。锤纹面漆使用量极大，特别是用于铸铁组件类需掩盖表面粗糙涂装。此类涂料

30、具有大粒度，非飘浮型铝粉颜料及透明细粒度颜料分散体普通是酞菁兰。获得锤纹效果办法之一是，喷涂一道铝粉兰色涂料，然后在湿膜表面喷涂少量溶剂。单纯溶剂液滴落下处表面张力最低。这样就建立起表面张力差驱动对流流动图案，导致发花，条纹处显示更多兰色，图案中心有更多铝粉，更少兰色。 也有称为自发锤纹涂料，配制成锤纹图案，而不必喷溅溶剂。其效应是通过在涂料中使用迅速挥发溶剂及树脂，诸如苯乙烯改性醇酸树脂，能迅速干燥。尽管锤纹面漆仍在出售，它们用途已下降，由于当前使用平滑塑料模制件，不需要掩盖粗糙表面涂料。 五，涂膜起皱：皱纹面漆 涂膜起皱一词是指涂料表面皱缩成或起皱成小峰谷。在某些状况下，皱纹图案是如此细小

31、，用肉眼观测，漆膜显示出低光泽，而不是皱纹。然而，在放大镜下，可看到表面是有光，但起皱纹。皱纹图案是宽或粗，肉眼毫无困难地可见到。 当漆膜表层粘度变得极高，而漆膜底部仍相对地呈流体，就会产生皱纹。这可以是由于表层溶剂迅速挥发，随之引起底层溶剂较迟挥发。更普通是漆膜表层比底层交联更快所引起。随后溶剂挥发或固化成果是使底层收缩而将表层拉成皱纹图案。厚漆膜比薄漆膜更易起皱，由于在漆膜中反映速度及溶剂挥发差别也许性随着厚度增长而增长。 涂膜起皱最早范例是与干性油漆漆膜有关，特别是如果某些或所有油是桐油，并仅使用钴盐作为唯一干燥剂。曝露在空气中氧气下，桐油交联相对较快，而钴盐是非常活泼用于自动氧化反映催

32、化剂，但是也是一种差透底干燥剂。这些因素有助于与底层表层固化。在表层产生较明显交联后，漆膜低层交联会导致表层收缩而起皱。在醇酸体系中，按桐油与其他干性油之比或醇酸油度以及钴与其他增进透干干燥剂如钴(或锆)盐之比，决定皱纹图案细或粗。在许多状况下，起皱是不盼望，机灵油漆人员将这缺陷变成长处，许近年来，皱纹漆大量销售，应用于办公器械。多少有点类似锤纹漆，锤纹漆遮了锻造金属部件上不平整。它们市场销售明显下降，鉴于塑料模制件已代替了许多金属铸件。 当今，普通起皱是一种不盼望弊病。如果配方不适当或应用三聚氰胺交联漆料，而在配方中使用胺来中和酸度或使用胺封闭磺酸催化剂提高储藏稳定性；在这些状况下最容易遇到

33、此类弊病。在这种涂料中，随着胺挥发性提高，遇到起皱也许性也会增长。例如，用二甲基乙醇胺中和涂料不起皱，而三乙胺导致起皱。涂料使用催化剂浓度提高导致起皱也许性增长。较高漆膜厚度会增长起皱也许性。 普通在实验室发生起皱另一类涂料，是使用游离基光引起剂紫外光固化丙烯酸酯色漆。需要高浓度光引起剂来超过颜料对紫外光吸取性，否则，紫外线受颜料及光引起剂吸取导致渗入到漆膜能量减少。从而使漆膜表层交联极快，而低层漆膜交联较慢，故导致涂膜起皱。如果固化是在惰性气体下进行，在这些体系中起皱将比空气中会更厉害。在后一种状况下，涂膜表层受氧阻聚可减少固化差别。鉴于此因素，阴离子聚合紫外光固化涂料，没有空气阻聚，涂膜甚

34、至更容易产生表面起皱。 六，爆孔 爆孔指是在涂膜表面形成水泡，在粘度增长前破裂但未流出而引成孔洞。有时，表面层粘度增长到水泡不破裂限度，这种状况也称爆孔，但更普通称为起泡。 爆孔起因于在最初晾干时，涂膜表面溶剂迅速挥发，在该膜表面相对于溶剂富余较低层形成一种高粘度层。当该涂装物件放入烘箱，在涂膜较低层溶剂挥发，产气愤泡不能迅速通过高粘度表面层。当温度进一步升高，气泡内空气膨胀，最后穿过表面层破裂。此时，涂膜粘度不久增大，涂料流回去愈合孔口不再也许。 爆孔也也许起因于一类非常厉害是状况，就是在涂层里夹带空气泡，如果膜表面粘度高，气泡留在膜里直至涂层进入烘箱。喷涂工艺比其他施工办法更也许夹带空气泡

35、。 第三种爆孔潜在因素，是由交联剂副产物挥发形成，是在表面粘度增长到挥发物气泡不能迅速穿过表面逸出稠度时产生。 爆孔形成概率是随涂膜厚度增大而增大，由于当涂膜厚度增大，有较大机会在溶剂挥发过程中形成一种大差别。一种相对也许评价办法，是对一系列会浮现爆孔涂层，测试其没有爆孔涂层膜厚度最大值(当膜制备、晾干和烘烤是在原则条件下)，这个厚度称为产生爆孔临界膜厚。 涂料喷涂愈慢，道数较多，物件进入烘箱前晾干时间较长和分段升温烘烤，使第一阶段温度相对低些，这些工艺参数能使涂膜爆孔至少。此外一种能减少爆孔概率工艺办法是，在混合溶剂中加入一种挥发慢优良溶剂，这有助于保持表面粘度低，在表面粘度变成太高之前能足

36、够让气泡通过、破裂和愈合涂膜。 水性烘漆涂膜产生爆孔特别急剧，由于，水性涂料形成爆孔临界膜厚是较低，普通为3050m左右。按普通经验，水稀释涂料比溶剂型涂料在烘烤中要控制爆孔更困难，这是由于溶剂型涂料配方，可选取品种繁多具备不同挥发率溶剂来进行调配；而水仅有一条蒸气压温度曲线，并且该曲线比任何有机溶剂陡斜。水在室温能依托与树脂分子上极性基团形成比较强氢键，而留在涂膜内，在较高温度氢键断裂而释放。水蒸发热为2260Jg，比有机溶剂373Jg(乙二醇丁醚醋酸酯)高，比较高蒸发热缓慢了水稀释涂料温度升高速率，更增长了爆孔机率。 在烘烤型乳胶漆中，Tg影响与水稀释涂料相反，爆孔更也许出当前具备较低Tg

37、乳胶聚合物中。在水分完全蒸发前，低Tg聚合物比相似状况下高Tg聚合物更也许表面聚结。 七，泡沫 施工时，油漆受究竟材振动与空气混和，产生了泡沫形成机会。在以上阐述中已提及，烘烤涂料喷涂施工涉及截留空气问题。但在室温施工乳胶漆在起泡问题上是非常严重，乳胶漆喷涂施工会导致夹带空气，而手工辊动施工甚至更加也许引起泡沫。 泡沫产生遍及一批相称大表面积，然而表面张力愈低，产生一定数量泡沫所需能量愈少。但是，泡沫在低粘度液体里是不稳定，基本上瞬间破裂，浮现泡沫稳定化是另一回事。虽然水有高表面张力，起泡比较困难，但气泡在水里较易稳定化，由于有种类繁多组分放入水里，它们将迅速迁移到气泡表面，使其稳定化。表面活

38、性剂不但减少水表面张力，助长泡沫形成，还迁移到小滴表面成为一种高粘度定向表面层来稳定泡沫。在一种乳胶漆配方里，选取任何表面活性剂或水溶聚合物作为增稠剂一种重要原则是它们对泡沫稳定化影响。 各种添加物能用于破泡，它们都取决于在气泡表面上表面张力差产生流动。如果表面上有一点其表面张力较低，液体将从那地区流走，企图覆盖邻近较高表面张力地区，但是气泡壁厚度薄了，当液体流出，壁变得更薄，因而更易破，以至在泡沫表面这点上破裂。例如，聚二甲基硅氧烷液体，即硅油，破各种泡沫非常有效，由于它表面张力比几乎任何泡沫表面低。固然，当硅油作其她用途时，问题在于少量也许好，但仅过量一点点会导致许多问题产生。 另一种消泡

39、有效办法，用于涂料不实际，但用来阐明原理是可行，即喷洒带有乙醚雾滴，当乙醚液滴触到气泡表面，它瞬时挥发，温度下降，局部表面张力提高，邻近液体急速去覆盖表面张力高地区，气泡壁变薄导致破裂。 有一点请注意，某些公司出售专利消泡系列产品，及提供实验仪器和她们产品样品。但涂料配方用设计者一定要用会产生泡沫涂料来评价此类消泡产品，并要测定该涂料成膜后综合性能指标。尽管在一种相对简朴系统中，也许预测破泡添加物，对乳胶漆这种预测是困难，由于乳胶漆各种组分也许是在泡沫界面。水性涂料涂膜表面缺陷缩孔防治1.引言随着社会发展，涂料应用已经越来越广泛，在都市建设和美化中，涂料成为装扮都市三大要素之一，即花草、灯光、

40、色彩涂料。但在涂料应用中会遇到各式各样问题，漆膜产生针孔、缩孔是最常用问题之一，它会导致建筑物表面浮现缺陷、影响光泽和耐沾污性，减少涂层屏蔽性，使建筑物整体效果大打折扣，严重影响涂料使用寿命。本文要简介了乳胶漆缩孔形成和防止，以及缩孔问题解决。2.缩孔形成涂膜表面缺陷重要是凹陷、针孔、以及边角缩边或厚边等现象。涂膜表面凹陷有两种状况，一种是圆形凹陷、一种六角多边型凹陷。涂膜表面浮现凹陷是由表面张力梯度导致，由于涂料构成变化和温度变化导致表面张力不均，流体由低表面张力处流向高表面张力处，成果在流体表面形成凹陷，也称为 Maragoni 效应，最后浮现边沿隆起、中心下陷成圆形缩孔，或边沿隆起、中心

41、下陷为六边形槽贝纳尔多旋涡。缩孔中心有低表面张力物质存在，其与周边涂料存在表面张力差，这个差值就是缩孔形成动力，促使周边液体流体向四周背离它(缩孔污源)而流开成凹陷-缩孔。涂料在施工干燥过程中形成缩孔，有涂料自身问题和基材清洁问题，由于涂料自身有低表面张力液滴存在、或被涂饰表面因污染存在有低表面张力区，导致表面张力不均匀， 涂料在表面张力差作用下，由低表面张力处流向高表面张力处，成果形成一种个中心凹陷孔洞-缩孔。咱们将表面张力不均匀归为缩孔形成内因。其实涂料自身某些性质， 如涂料粘度、触变性、涂料干燥速度以及涂膜厚度等，能加剧或削弱涂料流体流动能力， 从而会加剧或削弱缩孔限度，咱们将这些因素归

42、为缩孔外因。内因是缩孔必然条件，外因可以恰当控制或加剧缩孔限度。涂料施工后，干燥成膜过程中，表面溶剂挥发，表面聚合物浓度增高，涂料粘度增高，都会导致表面张力和表面密度超过本体，形成凹陷。总来说，较厚涂膜( 4 mm)液体涂层，重要是密度梯度驱使流动(图 1a)，较薄液体涂层是表面张力梯度控制流动(图 1b)，形成一种个缩孔。(a) 密度梯度引起 (b) 表面张力梯度引起图 1 贝纳尔多涡流示意图3.涂漠缩孔危害涂漠是一张半透膜，可以透过液体水和蒸汽水，溶解在水中各种气体(CO2、SO2、O2 等)、可溶性盐类物质等可以进出这张半透膜。水蒸汽只有 10-7 mm，液体水为几十微米到几种毫米。水和

43、水汽进出涂膜通道是涂膜上构造气孔和针孔、缩孔，以及涂膜表面因各种因素形成裂缝。涂膜构造气孔与成膜物质化学构造和所处状态关于，构造气孔大小尺寸普通在 10-6 10-4 mm，构造气孔透过水蒸气是很容易，透过液体水分子汇集体， 就比较困难。高交联密度涂膜构造气孔小，成膜物质所处环境温度在其玻璃化温度 Tg 如下， 成膜物中主成膜物质分子链节运动很小，构造气孔小，而环境温度高于成膜聚合物 Tg 后， 分子链节运动变得容易，链节间距离加宽，构造气孔变大，通透性加强。由于涂料自身存在表面张力不均匀小分相，或基材被污染等问题，导致涂料施工过程中涂料对基材润湿不良，成果涂膜表面浮现针孔和缩孔。针孔尺寸在

44、10-3 10-1 mm，缩孔尺寸大小能达几毫米甚至几十毫米。缩孔很容易透过液体水，在毛细作用下针孔成为水流通通道。针孔和缩孔存在不但影响涂膜外观，涂装验收难以通过，更严重是影响涂漠防水渗入功能，缩孔存在，减少涂膜封密性，水进出涂膜变得更容易。涂膜通透性加强，水分渗入最后会导致墙体湿度增长、室内潮湿、滋生霉菌，涂膜变色，起泡、脱落、泛碱， 涂膜加速老化等。4.涂膜缩孔影响因素4.1.消泡剂影响乳胶漆中使用了乳液、润湿剂、分散剂、消泡剂、增稠剂等，原料中具有表面活性物质或表面活性剂，容易生成气泡。泡沫阻碍颜填料分散、减少设备运用率、延长生产周期，严重带来涂膜缺陷、针孔和缩孔。涂料生产好后第二次使

45、用，施工工具带进空气，涂料润湿基材置换出基材空隙中空气，这些空气在表面活性物质作用下成为气泡，因而要使用消 泡剂消除这些气泡。消泡剂表面张力应不大于消泡液体表面张力，在消泡体系中溶解度尽 量小，有良好分散性。不能与体系中其他物质反映，不影响颜填料及乳液稳定性，有很强扩散能力，不能影响涂料性能。消泡剂选取最重要是干膜性能选取。为保护涂料生产和施工正常，使用消泡剂，从涂料成分与性能关系分析，虽然消泡剂对涂料及涂膜性能影响很小，但它是一种表面活性剂，表面张力低于涂料体系，普通其 HLB 值在 3 左右，它不溶解于涂料体系，但可以微小液滴形式分散在涂料体系中，其最佳液滴直径大小就是气泡壁壁厚。消泡剂液

46、滴过大或过小都会影响到涂料性能，消泡剂液滴过小(消泡剂过度分散)消弱了消泡性能；过大，则涂料体系中有表面张力低于本体涂料液滴存在，导致涂膜缩孔现象。因而，关于消泡剂引起缩孔重要是消泡剂自身存在相容性欠佳，或分散性欠佳，消泡剂在涂料体系中分散颗粒过大，或消泡活性物质容易汇集成较大消泡剂微滴。选用醋丙、醋叔和苯丙乳液制备三个 PVC 40%有光涂料，光泽在20 45% (苯丙光泽 20%)，选用三种不同消泡剂：含少量硅矿油 Foamaster NXZ、分散性较好 Foamaster 111 以及分子级消泡剂 FoamStar A10。从表 1 成果看，普通消泡剂不具备光泽潜力，容易产生缩孔，分子级

47、消泡剂 FoamStar A10 相容性最佳，可明显减少漆膜缩孔。表 1 亲水涂料体系中消泡剂缩孔比较注：涂料体系：乳液 = 40%，粉体 = 39%，PVC 40%涂料，玻璃板基材，湿涂膜厚度 100 m；缩孔定级：5 没有缩孔，1 膜严重缩孔。3.2. 沾污影响涂料体系由于微小分相存在，导致缩孔第二个因素，也是涂料生产常用问题，水性乳胶漆用原材料污染-无机颜填料粉体污染，使用污染粉体生产涂料，同步又使用某些矿物油类消泡剂，它们也许互相吸附汇集在一起，加剧了缩孔限度，污染严重者在研磨漆浆时形成大大小小絮状油污浮当前涂料表面(如图 2)，严重损害涂料质量，较轻微细小油点看似小气泡浮在漆浆表面。涂膜表面缩孔，20 倍放大镜下是粉、油混合物，如图 3 所示；轻微者涂膜表面开裂，由于有松散粉末团队存在，与周边本体涂膜膨胀系数不同样。图 2 浮絮状油污 图 3 油污施工问题导致涂膜缩孔，普通是被涂基材污染，涂漆前基材清洗不彻底，基材上存在油渍、污渍等，导致被污染处表面张力低于其周边涂料表面张力，涂料在被污染处无法铺展而导致缩孔。5. 缩孔防止与解决减少涂膜缩孔重点在防止，设计合理性强涂料生产配方、控制涂料制造工艺，严格控制涂料原料检测，可以减少缩孔发生几率。缩孔已经导致，要彻底解决普通比较困难，需要内外因结合控制缩孔限度。5.1 涂膜缩孔防止涂膜缩孔防止可以通过选