文档介绍:-
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涂料流平机理及流平剂的使用
*文涛
中南大学土木工程学院土木工程材料研究所,****,410075
摘要:湿漆膜的运动可用三个模型进行描述:(1) 在底材-
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由式1-2可知,并不能通过测定一个添加了流平剂后的树脂溶液的表面*力来评价一个流平剂的好坏。流平剂对的影响才具有决定意义,这固然与该流平剂自身的表面*力有关。例如有机氟具有比有机硅更低的表面*力,一旦这个结构成功地迁移至界面,它会表现出比有机硅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*力值,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*德华力,和偶极力不同,因此即便流平剂的互相之间很接近,仍然在不同的体系表现出不同的。[5]
流平阶段
展布之后,未固化涂料不可避免的会留下刷痕、条痕、皱纹和凹槽,理想地不考虑其它流平性不良现象,刚刚涂刷完的涂层尚未开始流平的瞬间的横截面放大后可用图3的正弦波模型表示。根据吉布斯函数判据,界面吉布斯函数有自动减少的趋势。若图示波浪形表面流平则涂料表面积减少,涂料表面吉布斯函数减少,这一过程在表面*力的作用下是自发的。因此可以确定表面*力是涂料流平的推动力。在表面*力的作用下,涂料逐渐收缩成最小面积而形成平面的过程叫做流平。
正弦波模型
涂料展布后的初期,溶剂挥发较少,体系粘度较低,漆膜较厚,漆膜表面各处的表面*力值较均匀。此时湿膜截面可用图3所示的边缘曲线为正弦曲线截面模型表示。设平均涂层厚度为,条痕幅度为a,控制条痕的线性尺寸为波长,条痕的破面的周边曲线按正弦波剖面处理,忽略表面*力梯度的影响。按照这种近似的处理可得流平过程的方程式[7]:
1-3
式中:a0为初始幅度;at为经过时间t时的幅度;为涂层的平均厚度;波长;表面*力,dyn/cm;粘度,P;t时间,s;尺寸单位为cm。式1-3给出了表面*力、粘度、条痕的几何图形以及达到一定流平度所需的时间等影响的关系。
图3 条痕横截面示意图
25℃时水的表面*,乳胶漆由于颜料分散湿润剂以及乳化剂的存在,其表面*力一般在(25~55)dyn/cm。虽然表面*力在流平中是重要的推动力,但大幅增加涂料的表面*力是不现实的,其只能视作一常量,另一方面厚度
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和条痕波长对流平的影响是相当大的,前者为3次方,后者为4次方。例如,其它值都相等,涂层厚度增加一倍流平时间消减1/8。波长增加一倍流平时间则增加16倍。
假定流平过程是一个逐步的过程,则可把流平过程设想为条痕幅度以逐步的、连续的、相对很小的部分进行缩减来考虑流平过程。对每一次部分缩减而言,若把诸平均值作为有关变量的话,式1-3可简化为下式-Rhodes & Orchäd方程[5]:
1-4
由式1-4可知当其它值一定时,条幅流平到一定值所需时间与粘度值成正比。粘度值