流平劑是一種常用的涂料助劑，它能促使涂料在干燥成膜過(guò)程中形成一個(gè)平整、光滑、均勻的涂膜。流平劑種類很多， 不同涂料所用的流平劑種類也不盡相同。
流平劑概述
涂料施工后，有一個(gè)流動(dòng)及干燥成膜過(guò)程，然后逐步形成一個(gè)平整、光滑、均勻的涂膜。涂膜能否達(dá)到平整光滑的特性，稱為流平性?？s孔是涂料在流平與成膜過(guò)程中產(chǎn)生的特性缺陷之一。在實(shí)際施工過(guò)程中，由于流平性不好，刷涂時(shí)出現(xiàn)刷痕，滾涂時(shí)產(chǎn)生滾痕、噴涂時(shí)出現(xiàn)桔皮，在干燥過(guò)程中相伴出現(xiàn)縮孔、針孔、流掛等現(xiàn)象、都稱之為流平性不良，這些現(xiàn)象的產(chǎn)生降低了涂料的裝飾和保護(hù)功能。
影響涂料流平性的因素很多，溶劑的揮發(fā)梯度和溶解性能、涂料的表面張力、濕膜厚度和表面張力梯度、涂料的流變性、施工工藝和環(huán)境等，其中重要的因素是涂料的表面張力、成膜過(guò)程中濕膜產(chǎn)生的表面張力梯度和濕膜表層的表面張力均勻化能力。改善涂料的流平性需要考慮調(diào)整配方和加入合適的助劑，使涂料具有合適的表面張力和降低表面張力梯度的能力。
流平劑機(jī)理
涂料干燥成膜過(guò)常見(jiàn)的缺陷有縮孔、桔皮、刷痕、滾痕、流掛等。
縮孔是指涂膜上形成的不規(guī)則的，有如碗狀的小凹陷，使涂膜失去平整性，常以一滴或一小塊雜質(zhì)為中心，周圍形成一個(gè)環(huán)形的棱。從流平性的角度而言，它是一種特殊的“點(diǎn)式”的流不平，產(chǎn)生于涂膜表面，其形狀從表現(xiàn)可分為平面式，火山口式，點(diǎn)式，露底式，氣泡式等。
常用的防縮孔流平劑
溶劑類流平劑主要是高沸點(diǎn)溶劑混合物。溶劑型涂料僅借助增加溶劑以降低粘度來(lái)改善流平性，將使涂料固體分下降并導(dǎo)致流掛等弊?。换蛘弑３秩軇┖?，只加入高沸點(diǎn)溶劑以圖調(diào)整揮發(fā)速度來(lái)改善流平，干燥時(shí)間也相應(yīng)延長(zhǎng)。故此兩方案均不理想。只有加入高沸點(diǎn)溶劑混合物，顯示各種遞增特性（揮發(fā)指數(shù)、蒸餾曲線、溶解能力）較為理想。溶劑類流平劑主要成分是各種高沸點(diǎn)的混合溶劑，具有良好的溶解性，也是顏料良好的潤(rùn)濕劑。常溫固化涂料由于溶劑揮發(fā)太快，涂料粘度提高過(guò)快妨礙流動(dòng)而造成刷痕，溶劑揮發(fā)導(dǎo)致基料的溶解性變差而產(chǎn)生的縮孔，或在烘烤型涂料中產(chǎn)生沸痕、起泡等弊病采用這類助劑是很有效的。另外采用高沸點(diǎn)流平劑調(diào)整揮發(fā)速度，還可克服泛白弊病。相容性受限制的長(zhǎng)鏈樹脂常用的有聚丙烯酸類、醋丁纖維素等。它們的表面張力較低，可以降低涂料與基材之間的表面張力而提高提高涂料對(duì)基材的潤(rùn)濕性，排除被涂固體表面所吸附的氣體分子，防止被吸附的氣體分子排除過(guò)遲而在固化涂膜表面形成凹穴、縮孔、桔皮等缺陷；此外它們與樹脂不完全相混容，可以迅速遷移到表面形成單分子層，以保證在表面的表面張力均勻化，增加抗縮孔效應(yīng)，從而改善涂膜表面的光滑平整性。聚丙烯酸酯類流平劑又可分為純聚丙烯酸酯、改性聚丙烯酸酯（或與硅酮拼合）、丙烯酸堿容樹脂等，純聚丙烯酸酯流平劑與普通環(huán)氧樹脂、聚酯樹脂或聚氨酯等涂料用樹脂相容性很差，應(yīng)用時(shí)會(huì)形成有霧狀的涂膜。為了提高其相容性，通常用有較好混容性的共聚物。
相容性受限制的長(zhǎng)鏈硅樹脂常用的有聚二甲基硅氧烷，聚甲基苯基硅氧烷，有機(jī)基改性聚硅氧烷等。這類物質(zhì)可以提高對(duì)基材的潤(rùn)濕性而且控制表面流動(dòng)，起到改善流平效果的作用，當(dāng)溶劑揮發(fā)后，硅樹脂在涂膜表面形成單分子層，改善涂膜的光澤。改性聚硅氧烷又可分為聚醚改性有機(jī)硅，聚酯改性有機(jī)硅，反應(yīng)性有機(jī)硅，引入有機(jī)基團(tuán)有助于改善聚硅氧烷和涂料樹脂的相容性，即使?jié)舛忍岣咭膊粫?huì)產(chǎn)生不相容和副作用，改性聚硅氧烷能夠降低涂料與基材的界面張力，提高對(duì)基材的潤(rùn)濕性，改善附著力，防止發(fā)花，桔皮，減少縮孔，針眼等涂膜表面病態(tài)。
氟系表面活性劑，其主要成分為多氟化多烯烴，對(duì)很多樹脂和溶劑也有很好的相容性和表面活性，有助于改善潤(rùn)濕性、分散性和流平性，、還可以在溶劑型漆中調(diào)整溶劑揮發(fā)速度。
涂料配方中為何要使用流平劑
涂料的主要要功能是裝飾和防護(hù)，如果出現(xiàn)流動(dòng)和流平缺陷，不僅影響外觀，同時(shí)也有損防護(hù)功能。如形成縮孔造成漆膜厚度不夠、形成針孔會(huì)導(dǎo)致漆膜的不連續(xù)性，這些都會(huì)降低漆膜的防護(hù)性。
涂料在施工和成膜過(guò)程中，會(huì)發(fā)生一些物理、化學(xué)變化，這些變化及涂料本身的性質(zhì)，將顯著影響涂料的流動(dòng)和流平。
涂料施工后，會(huì)出現(xiàn)新的界面，一般情況下為涂料與底材之間的液/固界面和涂料與空氣之間的液/氣界面。如果涂料與底材之間的液/固界面的界面張力高于底材的臨界表面張力，涂料就無(wú)法在底材上鋪展，自然就會(huì)產(chǎn)生魚眼、縮孔等流平缺陷。
漆膜干燥過(guò)程中溶劑的揮發(fā)會(huì)導(dǎo)致在漆膜表面與內(nèi)部之間產(chǎn)生溫度、密度和表面張力差，這些差異進(jìn)而導(dǎo)致產(chǎn)生漆膜內(nèi)部的湍流運(yùn)動(dòng)，形成所謂Benard旋渦。Benard旋渦會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生桔皮；在含不止一種顏料的體系，如果顏料粒子的運(yùn)動(dòng)性存在一定差異，Benard旋渦還很可能導(dǎo)致浮色和發(fā)花，垂直面施工會(huì)導(dǎo)致絲紋。
漆膜的干燥過(guò)程中有時(shí)會(huì)產(chǎn)生一些不溶性的膠粒，不溶性膠粒的產(chǎn)生會(huì)導(dǎo)致形成表面張力梯度，在漆膜中經(jīng)常導(dǎo)致縮孔的產(chǎn)生。例如，在交聯(lián)固化型體系中，配方含有不止一種樹脂，在漆膜的干燥過(guò)程中，隨著溶劑的揮發(fā)，溶解性較差的樹脂就可能形成不溶性膠粒。另外，在含有表面活性劑的配方中，如果表面活性劑與體系不相容，或在干燥過(guò)程中隨著溶劑的揮發(fā)，其濃度發(fā)生變化導(dǎo)致溶解性發(fā)生變化，形成不相容的液滴，也會(huì)形成表面張力差。這些都可能會(huì)導(dǎo)致縮孔的產(chǎn)生。
涂料在施工和成膜過(guò)程中，如果存在外界的污染物，也可能會(huì)導(dǎo)致縮孔、魚眼等流平缺陷。這些污染物通常是來(lái)自空氣、施工工具和底材的油污、塵埃、漆霧、水汽等。
涂料本身的性質(zhì)，如施工粘度、干燥時(shí)間等，也會(huì)對(duì)漆膜的終流平產(chǎn)生顯著影響。過(guò)高的施工粘度和過(guò)短的干燥時(shí)間，通常會(huì)產(chǎn)生流平不良的表面。
因此，必須通過(guò)添加流平劑，通過(guò)對(duì)涂料在施工和成膜過(guò)程中發(fā)生一些變化及涂料性質(zhì)進(jìn)行調(diào)整，幫助涂料獲得一個(gè)良好的流平。
流平劑的種類
流平劑大致分為兩大類。
一種是通過(guò)調(diào)整漆膜粘度和流平時(shí)間來(lái)起作用的，這類流平劑大多是一些高沸點(diǎn)的有機(jī)溶劑或其混合物，如異佛爾酮、二丙酮醇、Solvesso150等。
另一種是通過(guò)調(diào)整漆膜表面性質(zhì)來(lái)起作用的，一般人們所說(shuō)的流平劑大多是指這一類流平劑。這類流平劑通過(guò)有限的相容性遷移至漆膜表面，影響漆膜界面張力等表面性質(zhì)，使漆膜獲得良好的流平。根據(jù)化學(xué)結(jié)構(gòu)的不同，這類流平劑目前主要有三大類：丙烯酸類、有機(jī)硅類和氟碳化合物類。
●丙烯酸流平劑
丙烯酸流平劑包括純丙烯酸流平劑和改性丙烯酸流平劑。
純丙烯酸流平劑包括傳統(tǒng)的非反應(yīng)性丙烯酸流平劑和新型含管能團(tuán)的反應(yīng)性丙烯酸流平劑。這是一類分子量不等的丙烯酸均聚物或共聚物，這類流平劑僅輕微降低涂料的表面張力，但能夠平衡漆膜表面張力差異，獲得真正平整的、類似鏡面的漆膜表面。如果分子量足夠高，這類流平劑還具有脫氣和消泡的作用。傳統(tǒng)的非反應(yīng)性丙烯酸流平劑的缺點(diǎn)是高分子量產(chǎn)品，可能會(huì)在漆膜中產(chǎn)生霧影，低分子量產(chǎn)品，又有可能降低漆膜表面硬度。含反應(yīng)性官能團(tuán)的丙烯酸流平劑能很好的解決這一矛盾，提供良好流平性的同時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生霧影也不降低表面硬度，有時(shí)還會(huì)提高表面硬度。
改性丙烯酸流平劑主要的品種為氟改性丙烯酸流平劑和磷酸酯改性丙烯酸流平劑。與純丙烯酸流平劑不同，改性丙烯酸流平劑可以顯著降低涂料的表面張力，這樣就會(huì)在具有流平性的同時(shí)具有良好的底材潤(rùn)濕性。
●有機(jī)硅流平劑
有機(jī)硅流平劑有兩個(gè)顯著特性。一是可以做到顯著降低涂料的表面張力，提高涂料的底材潤(rùn)施能力和漆膜的流動(dòng)性、消除Benard旋渦從而防止發(fā)花。降低表面張力的能力取決于其化學(xué)結(jié)構(gòu)。另一個(gè)顯著特性是能改善涂層的平滑性、抗掛傷性和抗粘連性。這類流平劑的缺點(diǎn)是存在穩(wěn)定泡沫、影響層間附著力的傾向，有些還對(duì)施工環(huán)境如烘爐產(chǎn)生污染。其結(jié)構(gòu)目前主要有三類：聚二甲基硅氧烷、聚甲基烷基硅氧烷、有機(jī)改性聚硅氧烷，以有機(jī)改性聚硅氧烷為重要，純聚二甲基硅氧烷由于與涂料體系的相容性差，現(xiàn)已很少使用。
●氟碳化合物類流平劑
氟碳化合物類流平劑的特點(diǎn)是高效，但價(jià)格昂貴，一般在丙烯酸流平劑和有機(jī)硅流平劑難以發(fā)揮作用的時(shí)候使用，然而也存在穩(wěn)定泡沫、影響層間附著力的傾向。
流平劑的應(yīng)用
對(duì)于一個(gè)確定的配方體系，應(yīng)根據(jù)配方的性質(zhì)和希望流平劑所達(dá)到的性能，來(lái)選擇合適的流平劑品種。
1、溶劑性涂料體系
在底漆和中層漆配方中，通常采用丙烯酸流平劑。如果需要脫氣性和底材潤(rùn)濕性，宜選擇中等分子量或高分子量丙烯酸流平劑。在底漆中，如果需要更強(qiáng)的底材潤(rùn)濕性，可考慮選用能顯著降低表面張力的有機(jī)硅流平劑和改性丙烯酸流平劑（如氟改性丙烯酸流平劑和磷酸酯改性丙烯酸流平劑），如果有機(jī)硅流平劑和氟改性丙烯酸流平劑出現(xiàn)穩(wěn)泡、影響層間附著力等副作用，應(yīng)采用磷酸酯改性丙烯酸流平劑。
在面漆和透明漆配方中，對(duì)漆膜外觀要求相對(duì)較高，一般可選用低分子量丙烯酸流平劑，這樣將獲得良好的流平性，在漆膜中也不易產(chǎn)生霧影。在交聯(lián)固化型體系，選用含反應(yīng)性官能團(tuán)的丙烯酸流平劑常常獲得更好的流平性，同時(shí)提高漆膜的物理化學(xué)性能。如果需要漆膜具有更好的流動(dòng)性或需要滑爽性和抗刮傷性，有機(jī)硅流平劑是必需的，這種情況下是有機(jī)硅流平劑和丙烯酸流平劑配伍使用。
應(yīng)當(dāng)指出的是，在垂直面施工時(shí)，有機(jī)硅流平劑提供流平性能的同時(shí)，可有效降低涂層的流掛傾向。另外，在金屬閃光漆配方中，應(yīng)慎用有機(jī)硅流平劑，因?yàn)榭赡軐?dǎo)致片狀鋁顏料的不均勻排列而出現(xiàn)漆膜顏色不均。
2、粉末涂料體系
粉末涂料的流平過(guò)程分為兩個(gè)階段。個(gè)階段是粉末粒子的熔化，第二個(gè)階段粉末粒子熔化后流動(dòng)成為平整的漆膜。粉末涂料不含溶劑，在成膜過(guò)程不會(huì)產(chǎn)生表面張力梯度，流平更多的是與底材潤(rùn)濕有關(guān)。
粉末涂料常采用丙烯酸流平劑。如果流平劑呈液態(tài)，一般要預(yù)先制成母料才能使用。也有制成粉體的丙烯酸流平劑，專門用于粉末涂料，這類產(chǎn)品是將液態(tài)的丙烯酸流平劑吸附在二氧化硅粉體上，一些低檔流平劑用碳酸鈣吸附。
如果粉末涂料需要滑爽性和抗掛傷性，就要采用有機(jī)硅流平劑，已有制成粉體的專門用于粉末涂料的有機(jī)硅流平劑。使用有機(jī)硅流平劑要留意避免形成縮孔。
3、水性涂料體系
水性涂料體系分為水溶性體系和乳膠體系。
在水溶性體系中，需要強(qiáng)烈降低體系的表面張力，常用的是有機(jī)硅流平劑和氟碳化合物類流平劑，所起作用與它們應(yīng)用于溶劑型涂料體系相同。當(dāng)然如果需要真正平整的表面，用于水性體系的丙烯酸流平劑是必需的。而對(duì)于乳膠體系，成膜機(jī)理則完全不同，粘度也不隨溶劑的揮發(fā)而改變。配方中采用流平劑會(huì)可能提高涂料的底材潤(rùn)濕性，丙烯酸流平劑可以提高漆膜平整度，但涂料的主要流動(dòng)性能，更多的是通過(guò)添加流變控制劑來(lái)進(jìn)行控制和調(diào)整。
