涂料文集
水性涂料涂膜表面缺陷——缩孔的防治
唐 燕 陈素平 胡志滨
( 深圳海川科技有限公司上海实验室 201209)
吴晓天 (Cognis 香港有限公司 )
摘要:阐述了引起水性涂料漆膜缩孔的影响因素与缩孔的防治措施。
关键词:缩孔;表面张力差;消泡剂
0 引言
随着社会的发展,涂料的应用已经越来越广泛,在城市的建设和美化中,涂料成为装扮城市的三大要素之一,即花草、灯光、色彩涂料。但在涂料的应用中会碰到各式各样的问题,漆膜产生针孔、缩孔是 最常见的问题之一,它会导致建筑物的表面出现缺 陷、影响光泽和耐沾污性,降低涂层屏蔽性,使建筑 物的整体效果大打折扣,严重影响涂料的使用寿 命。本文介绍了乳胶漆缩孔的形成和预防,以及缩孔问题的处理。
1 缩孔的形成
涂膜的表面缺陷主要是凹陷、针孔、以及边角的缩边或厚边等现象。涂膜表面凹陷有两种情况,一种是圆形凹陷、一种是六角多边型凹陷。涂膜表面出现的凹陷是由表面张力梯度造成的,由于涂料组 成的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,结果在流体表面形成凹陷,也称为 Maragoni 效应,最终出现边缘隆起、中心下陷成圆形的缩孔,或边缘隆起、中心下陷为六 边形槽的贝纳尔多旋涡。缩孔中心有低表面张力的物质存在,其与周围的涂料存在表面张力差,这个差值就是缩孔形成的动力,促使周围的液体流体向四 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,有涂料本身的问题和基材清洁的问题。由于涂料本身有低表面张力液滴的存在、或被涂饰表面因污染存在有低表面张力区,造成表面张力的不均匀,涂料在表面张力差的作用下,由低表面张力处流向高表面张力处,结果形成一个个中心凹陷的孔洞——缩孔。我们将表面张力的不均匀归为缩孔形成的内因。其实涂料本身的一些性质,如涂料粘度、触变性、涂料干燥速度以及涂膜厚度等,能加剧或减弱涂料流体的流动能力,从而会加剧或减弱缩孔的程度,我们将这些因素归为缩孔的外因。内因是缩孔的必然条件,外因可以适当控制或加剧缩孔的程度。
涂料施工后,干燥成膜过程中,表面溶剂挥发, 表面聚合物的浓度增高,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。总的来说, 较厚涂膜 (> 4 mm ) 的液体涂层,主要是密度梯度驱使流动 ( 图 1a ) ,较薄的液体涂层是表面张力梯度控 制流动 ( 图 1b) ,形成一个个缩孔。
图 1 贝纳尔多涡流示意图
2 涂漠缩孔的危害
涂膜是一张半透膜,可以透过液体水和蒸汽水,溶解在水中的各种气体 (CO2 、O2 、 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个毫米。水和水汽进出涂膜的通道是涂膜上的结构气孔和针孔、缩孔,以及涂膜表面因各种原因形成的裂缝。涂膜的结构气孔与成膜物质的化学结构和所处的状态有关,结构气孔大小尺寸通常在 l0 -6~ 10 -4 mm,结构气孔透过水蒸汽是很容易的,透过液体水分子聚集体,就比较困难。
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