有機矽流平劑

有機矽流平劑的流平原理：表面張力是塗膜流平的主要動力，但表面張力差，卻是產生塗膜表面缺陷的主要根源。提高塗膜的表面張力，達到表面張力平衡，這對塗膜的流動和流平是非常有益的，但卻辦不到。所以人們只好採用降低塗膜的表面張力來消除表面張力差，控制塗膜的表面狀態，消除表面缺陷。

基本介紹

• 中文名：有機矽流平劑
• 主要動力：表面張力
• 產品類別：矽油等
• 套用行業：塗料行業等

流平原理

表面張力是塗膜流平的主要動力，但表面張力差，卻是產生塗膜表面缺陷的主要根源。提高塗膜的表面張力，達到表面張力平衡，這對塗膜的流動和流平是非常有益的，但卻辦不到。所以人們只好採用降低塗膜的表面張力來消除表面張力差，控制塗膜的表面狀態，消除表面缺陷。如消除貝納爾渦流，防止發花和橘皮的產生。消除塗膜表面的表面張力梯度差，防止縮孔和波紋的產生。降低塗料與基材的界面張力，增強塗料的展布性，改善附著力，減少或消除因基材而造成的縮孔。矽油和有機改性聚矽氧烷是塗料行業使用較早、套用較為廣泛的一種表面狀態控制劑，基本可以消除因表面張力差而產生的表面缺陷。

產品類別

矽油

通常使用的矽油有聚二甲基矽烷和聚甲基苯基矽氧烷。塗料、油墨中套用的是聚二甲基矽氧烷。聚甲基苯基矽氧烷雖然相容性好，但不具備表面狀態控制能力，所以在流平劑中基本不使用，多用於耐高溫方面。

聚二甲基矽氧烷

雖然具備良好的表面狀態控制能力，但有許多缺點，相容性不好，會影響塗膜的光澤，還會經常出現縮孔、層間附著力問題等。聚二甲基矽氧烷分子量不同，其相容性和用途也不同。有機改性聚二甲基矽氧烷與矽油相比有明顯的優越性，既保留了矽氧烷的優點，又用改性物克服了它的缺點，發揮了許多特殊功能效應。改性矽氧烷的性能及用途，關鍵是矽氧烷的分子量、類型、改性化合物的類別及在分子中的位置，改性的途徑是很多的。

聚醚聚酯改性有機矽氧烷

屬於梳狀結構的有機聚矽氧烷。 n+m約為50-250，分子量控制在1000-150000之間。其相容性是依靠聚醚和聚酯來調整的，鏈越長相容性越好。這類中聚醚改性的最多，通常使用環氧乙烷和環氧丙烷。隨乙氧基含量的增加，其與水的相容性也隨之提高，因此也完全可以合成水溶性的矽氧烷類的流平劑。環氧乙烷和環氧丙烷可以單獨使用，也可以混合使用，用其來控制親水、親油性。如果同時含有乙氧基和丙氧基，就製成了水油兩用的矽氧烷類的流平劑，例如：MONENG-1080、1090系列產品。

分子量越大，其表面狀態控制能力就越強，增滑性、抗粘連性就越好，例如：MONENG-1070、1071系列產品。

改性用的聚酯或聚醚與矽氧烷聯結有兩種方法：一種矽氧鍵；另一種是矽碳鏈，一般來講，前者的熱穩定性和耐水性不如後者好。

用聚醚、聚酯改性矽氧烷與樹脂的相容性得到了很大的改善，降低表面張力，控制表面流動的能力、增滑性、抗縮孔、抗粘連的效果也都很好，個別產品還有層間附著力問題。尤其是聚醚改性的聚矽氧烷，熱穩定性不好，容易穩泡。在套用時一定要注意這些產品的負面影響。

烷基改性有機矽氧烷

前面提到了聚醚改性的聚矽氧烷有些不足之處；烷基改性的聚矽氧烷恰恰具備了這些方面的優點。

這一系列聚矽氧烷產品也屬於梳狀結構。這類產品的分子量比較小，在10000左右， n+m約為30-50.用烷基改 性的目的主要為了提高熱穩定性、相容性和不穩泡性，甚至有消泡功能。但隨改性烷基鏈的增長，其降低表面張力的能力也隨之下降。烷基鏈長度與表面張力的關係見表1-1

表1-1 烷基鏈長度與表面張力的關係

改性的烷基鏈	——CH3	——CH2——CH3	——（CH2）9 CH3
表面張力/（mN/m)	20.6	26.2	31.4

一般碳鏈控制在C1-C14之間，所以分子量不太大。

上面介紹了聚二甲基矽氧烷的三種改性方法，改性方法不同，改性劑的用量和結構不同，其產品的性能也不同，三種不同改性方法生產的流平劑，其耐熱性也截然不同。MONENG-1060有機矽改性聚矽氧烷具有很好的耐熱性，耐熱溫度200-220℃的溫度範圍內使用。

端基改性有機矽

賦予優異滑爽性的端基改性有機矽 為了賦予塗膜良好的滑爽性，摩能化工推出了一些終端改性的有機矽。

反應型的流平劑

在輻射固話的塗料、油墨體系中，存在基材潤濕不良、不夠滑爽、易刮傷、流平性差的缺陷。針對這些問題，摩能化工公司提供了一系列的反應性的有機改性聚矽氧烷丙烯酸型流平劑，有MONENG-1073、1074等產品，前者相容性好，滑爽性差。後者相容差，滑爽性好。

由結構式中可見改性的有機物是丙烯酸酯，用其調整它的流動性和相容性，她的滑爽性是由矽氧烷來決定的。丙烯酸基團的雙鍵可以參加游離基的聚合反應，與樹脂一起形成塗膜牢固的錨定在塗膜的表面上。

套用

由上述可知，有機矽類流平劑的改性方法不同，改性材料不同，結構不同，分子量不同，用途也各異。因此在套用時要注意以下幾點。

依據問題選擇流平劑

矽類流平劑沒有什麼問題都能解決的“萬能型”。如果選擇不當會帶來負面影響。如要消除表面張力差，最好選擇降低表面張力強的、聚醚改性的聚矽氧烷，不要選擇烷基改性的聚矽氧烷。要求耐高溫烘烤的。就不能選擇聚醚改性的，要選擇烷基改性或聚酯改性的。要求長期具有滑爽性，不能選擇添加性的，要選擇反應型的，要求改善界面關係，降低界面張力，最好選用小分子量的聚醚改性的基材潤濕劑。

層間附著力問題

這類流平劑雖然經過改性，相容性和附著力問題都得到了改善，但有的還存在問題，遷移性差的流平劑，待塗膜完全乾硬後再塗第二層就容易出問題。此外過熱烘烤，破壞了流平劑的結構，極易出現附著力的問題。要選擇改性劑終端不含活性基的、遷移性好的有機矽流平劑。最著名的MONENG-1071流平劑具有良好的遷移性，塗完第二層，它很快由第一層的表面遷移至第二層的表面，兩層之間沒有流平劑薄膜存在，所以它不影響層間附著力。MONENG-1071控制表面狀態能力強，滑爽性高，通用性好，性價比高。

另外改善附著力還可選擇小分子量的流平劑，因為，短鏈的矽氧烷，不易在氣/液界面形成連續不斷的膜，所以增加了面漆和底漆的接觸面積，改善了層間附著力。

穩泡性

幾乎降低表面張力越強的流平劑穩泡性就越強，特別是聚醚改性的聚矽氧烷，極易在氣/液界面處定向排布，在塗料中的空氣，被流平劑給“包裹”著形成了氣泡。在套用時要特別注意，可以選擇不穩泡的或低穩泡的。MONENG-7003就是一款低穩泡的產品。強烈降低表面張力，潤濕基材。

熱穩定性

在加熱固話型塗料中使用時，一定要注意流平劑的耐熱範圍，烘烤溫度要在流平劑的耐熱範圍內，否則流平劑在過熱烘烤時會產生分解，導致塗膜產生縮孔、重塗困難、光澤下降等負面影響。底漆或二道底漿，最好使用不降低表面張力的烷基改性的聚矽氧烷，面漆可採用能夠重塗的聚酯改性的聚矽氧烷，例如：MONENG-1060。

用量及添加方法

用量要視需要而定，總的建議添加量為漆量的0.01%-1.0%，究竟多少為宜，這樣視配方組成、溶劑的溶解力、樹脂的相容性、助劑之間的相互作用關係等因素而定。添加量不足效果不明顯，添加量過大會產生細皺紋，甚至縮孔。所以用量一定要適中。

面漆和罩光清漆最好選用有機矽流平劑配合丙烯酸酯類流平劑一起使用，例如：MONENG-1071+MONENG-1152。MONENG-1071有機矽流平劑稀釋成12.5%加0.3-0.5%，MONENG-1152加0.2-0.3%效果極佳。

為消除刷痕和輥痕，最好不要使用降低表面張力的流平劑，可用丙烯酸類流平劑或烷基改性的流平劑，儘量保持塗料的表面張力對流平是有幫助的，添加量為0.3-0.5%也可配合溶劑型流平劑一起使用。

其他流平劑

流平劑還有氟碳類和高沸點溶劑類。氟碳流平劑具有最高表面活性，可將塗料的表面張力降至16-18mN/m,因此具有最強的表面狀態控制能力。概括來講，有機矽流平劑所具備的功能，氟碳類流平劑全部具備，比有機矽類流平劑更好的降低表面張力能力更強，表面狀態控制的效果就更好。但也有其負面作用，像層間附著力，穩泡性更難以克服。其價格也特別昂貴，影響了它的套用。

溶劑類流平劑多是高沸點溶劑的混合物，其主要作用機理是減緩溶劑揮發速率、降低塗料粘度、改善流平劑。但其與環保、防流掛控制、快乾要求是相違背的，所以人們使用也不多。