涂料界面原理與應用

1、1涂料界面原理與應用劉引烽編著第五章顏料分散及涂料粘結第五章顏料分散及涂料粘結第二節(jié)潤濕性與分散性第二節(jié)潤濕性與分散性2第二節(jié)潤濕性與分散性第二節(jié)潤濕性與分散性一、顏料的表面特性一、顏料的表面特性二、液體對固體的接觸角二、液體對固體的接觸角三、潤濕性三、潤濕性四、分散性四、分散性漆料漆料對顏料表面的潤濕、顏料的分散、涂料在基材漆料漆料對顏料表面的潤濕、顏料的分散、涂料在基材表面的涂布與固液界面有關。表面的涂布與固液界面有關。針對液體對固體的潤濕性和固體在液體中的分散性。進針對液體對固體的潤濕性和固體在液體中的分散性。進行固液之間的界面關系討論。行固液之間的界面關系討論。3一、顏料的表面特性一、

2、顏料的表面特性l顏料的表面特性：顏料的表面特性：分散度較高固體顆粒，比表面積大較高表面能團聚現象表面原子價或分子力場不飽和較強的吸附能力粒子的極度分散與破碎，增加了表面積，同時也增加表面的微觀棱角，使其吸附能力大大增強。l顏料的吸附能力表征：顏料的吸附能力表征：吸油量 定義：定義：在定量的粉狀顏料中，逐步將油滴人其中，使其均勻調人顏料，直至滴加的油恰能使全部顏料浸潤并粘在一起的最低用油量，折算成百分含量就是吸油量。影響因素：影響因素： 顏料的吸油量和顏料顆粒間的空隙度、比表面積大小、顆粒形狀、顏料表面狀態(tài)等因素有關。意義：意義：吸油量是顏料應用于涂料的一個重要指標，吸油量大的顏料比吸油量小的顏

3、料在調配同樣稠度的漆漿時，要耗費較多的漆料。4二、液體對固體的接觸角 coslslslslscos( F B):接觸角滯后接觸角滯后（表面污染、表面不均）（表面污染、表面不均） 5三、潤濕性 鋪展?jié)櫇?浸漬潤濕 粘附潤濕 coslslslslscos)cos1 (coslllslslsGcoslssliG)cos1 (coslllslslaG = 0 G 0 90o G 0Any G 06 Wenzel方程 鋪展?jié)櫇?浸漬潤濕 粘附潤濕 1coscos)cos1 (/ )(lslslsAAAAGcos/ )(lssliAAAG)cos1 (/ )(lslslaAAAAGcos 1/ G 0co

4、s 0時，時，粗糙度粗糙度 更潤濕更潤濕cos 0時，時，粗糙度粗糙度 更不潤濕更不潤濕表面粗糙度的影響表面粗糙度的影響7樹脂的表面（低能）潤濕性-液固界面 固體臨界表面張力 臨界表面張力c測定 八溶劑法： 混合溶劑法時）（1coscosslsclsls2211xxx為組分在表面層中的摩爾分數為組分在表面層中的摩爾分數 圖圖5-215-21液體在液體在PTFEPTFE表面潤濕時的表面潤濕時的ZismanZisman圖圖8一般加入的雜原子越多，潤濕性就越好。固體的潤濕性與其組成元素有關，一般有下列順序:9l金屬及其氧化物、玻璃、陶瓷等高能表面具有很大的表面能，容易被潤濕，也極易被污染。l暴露在一

5、般環(huán)境下的高能固體表面往往會覆蓋一層吸附的水膜或有機雜質膜，從而轉變成低能表面。l有些有機液體在高能固體表面上發(fā)生吸附后，非極性烴基朝向空氣定向排列，致使其臨界表面張力比液體本身的表面張力還低，其結果是這類液體不能在自身單吸附膜上鋪展。這種現象通常稱為自憎現象。l底材被低能物質所污染，在涂膜時就容易形成縮孔等弊病。 4.高能表面的潤濕性101.分散功四、分散性112.絮凝功體系自由能變化為：體系對外做功為:固液表面張力相等，則沒有絮凝的趨勢；表面張力匹配，則顏料分散好。而為了使涂膜能在顏料上鋪展，則應使涂料的表面張力剛好稍低于顏料粒子的表面張力，這樣可避免浮色。123.絮凝與反絮凝絮凝絮凝力來

6、決定絮凝力大于零顏料粒子可由強烈吸引到很弱吸引，絮凝程度由高到低絮凝力等于零顆粒之間相互排斥，顆粒間處于反絮凝狀態(tài)絮凝力小于零絮凝到反絮凝的轉化微絮凝狀態(tài)可以兼顧涂料各方面性能；輕微共絮凝還可避免漂浮和嚴重沉淀。體質顏料可以用作其他顏料的共絮凝劑，是控制白色顏料和彩色顏料間的分散狀態(tài)差異、改善涂料質量的有力工具。134.顏料的分散性潤濕熱越大，分散功越大，絮凝功越小，則顏料的分散性越好。固體顏料與液體分散介質間表面張力必須匹配，既要有良好的潤濕能力，又不能有較大的界面張力。沉淀體積的大小作為分散性的判據：由于分散性好的粉末在介質中容易沉淀為細密沉淀狀態(tài)，結果沉淀體積小;而分散性不好的粉末沉淀時

7、因易形成絮凝結構的松散沉淀，沉淀體積較大。l顏料的表面處理及改性：有機顏料分散于水中：處理的目的是使之帶有一定的極性，從而增加其在水中的潤濕熱，提高分散性，同時降低其界面張力，減小絮凝的趨勢。無機顏料分散于有機溶劑中：在其表面接枝一些非極性官能團，以降低粒子間的相互作用，降低其絮凝趨勢。無機顏料分散于水中：極性的固體粒子雖然能被極性介質所潤濕，分散性好，然而由于極性介質會潤滑粒子的沉降途徑，促進粒子的沉降過程，最終將產生細密的沉淀。在體系中通過增稠劑來提高體系的黏度，減小其沉降速率，同時對顏料顆粒表面進行表面處理，適當降低極性，減小水與無機顏料間過強的相互作用，使之更易于分散，提高分散穩(wěn)定性。

8、14粉狀粒子被潤濕液體弄濕時，互相間會豁附得很緊，這種現象就是毛細黏著。 平板間的毛細黏著球形粒子間的毛細黏著5.顏料粒子毛細黏著15l 毛細壓力在乳膠粒子成膜過程中起著十分重要的作用。隨著水分的不斷揮發(fā)，乳膠漆中的粒子相互間越來越靠近。當乳膠粒子相互接觸時，粒子間受到較強的毛細壓力作用，有相互擠集的趨勢，并相互大力擠壓。由于乳膠粒子具有較強的變形能力，在毛細壓力作用下乳膠粒子發(fā)生變形，并把水分進一步排擠出來。該過程繼續(xù)進行，最終使乳膠粒子相互合并而成膜。l毛細壓力嚴重妨礙了粉狀粒子的分散。粒子被潤濕液體弄潮后，相互間粘接得很緊，如果是親水的微粒，則在潮濕的環(huán)境中，水蒸氣會促進粉末間的附著。分散時，如果成團的顏料突然浸進分散介質，結果可能是成團的顏料外層被潤濕，并有效地封閉了內核，使之不能進一步與分散介質接觸，陷在內部的空氣也阻止了分散介質通過毛細管浸透作用而進一步進人干核。因此，在分散操作時，必須遵守正確的混合方法。而在貯存過程中，也要考慮豁著結塊的問題。16置換顏料堆積空隙中空氣的方法是將顏料投人液體漆料中，這樣液體從底部進入顏料堆的通道和空間，被置換的空氣被排斥由頂部逸出。通過毛細管的濕潤只能慢速進行，而且即使在最有利的條件下也