涂膜形成過程中涂料由液體變成完整、固體的涂膜,該涂膜稱之為涂層。為了給出最佳的保護和裝飾效果,大部分的涂料應該是光滑沒有凹陷、針孔、開裂等缺陷。
出現(xiàn)的問題:
1.涂布不勻
2.涂膜凹陷
3.溢色
4.起泡
5.開裂
出現(xiàn)的原因:
1.涂布不均:也稱為收縮或者拉回,是一種均勻的不潤濕的效果:固體基材的表面能比液體涂料的表面張力低。產(chǎn)生的效果是液體涂料不能充分的潤濕基材:液體收縮形成液滴,使得部分的基材是裸露的如圖1所示。
2.凹陷是一種界面現(xiàn)象,起源于涂料?空氣界面或在基材?涂料界面。凹陷是表面張力γ(g)的梯度導致的液體流動的結(jié)果,并且發(fā)生在涂膜形成過程中。當在液體涂料中出現(xiàn)低表面張力(意味著疏水,圖1所示)以及和涂料的相容性有限的物質(zhì)時,這種梯度就會出現(xiàn)。任何體系都傾向于處于最低能態(tài)。因此,液體的流動傾向于低表面張力的流動到高表張力區(qū)域并將其覆蓋,如圖2所示。疏水污染性的液滴,比如潤滑油或者消泡劑,經(jīng)常是涂料中凹陷的始作俑者。
3.溢色是一種在涂膜形成過程中由于溶劑揮發(fā)導致的涂膜缺陷。當溶劑快速揮發(fā)時,形成了很強的溫度和組成上梯度變化。這種現(xiàn)象是形成梯度后的直接結(jié)果,發(fā)生在涂膜形成中:液體從濕膜主體流動到涂料?空氣界面上。由于溶劑在界面上揮發(fā),涂層-空氣界面附近的溫度是最低的。沒有很好的穩(wěn)定下來的可移動顏料,在液體流動中被拉至表面。產(chǎn)生的溢色使得干膜中顏料的分布是不均勻的。當顏料在運動性和組成上有差異時,在涂膜整體中從涂膜的涂層?空氣界面到涂膜主體斷面上產(chǎn)生顏料分離。如圖3所示,當幾種不同顏色的顏料用在同一個體系中時,溢色變得更明顯。
4.泡沫可能在涂料施工之前就已經(jīng)存在了。泡沫還可能是在施工過程中帶入的;特別是在刷涂和噴涂過程中,容易帶入空氣到涂料中。涂料配方師都希望開發(fā)出的涂料在施工一完成后以及成膜過程中就沒有了泡沫
主要主導泡沫形成、穩(wěn)定和釋放的關(guān)鍵因素有兩個方面。首先,泡沫可以通過具有表面活性劑(肥皂)結(jié)構(gòu)的助劑穩(wěn)定下來。這個問題在水性涂料中特別明顯。第二個重要的方面是涂料的流變。盡管粘度很高,泡沫還是有可能移動到表面而破裂。然而,由此產(chǎn)生的孔則可能因為粘度太高不能很好的流平,如圖4所示。
解決方案:
1.一個通用觀點是當基材的表面張力低或者當液體涂料的表面張力很高時,潤濕就會變得相當關(guān)鍵。具有低表面能的基材稱為疏水的,意味著基材表面不能和其上面的物質(zhì)很好的相互作用。比如未改性的塑料具有低表面能。涂布不均可以有多種方式來預防。為了得到充分的潤濕,必須預先滿足基材是干凈的。有些情況下,基材必須經(jīng)過提高表面能來進行改性,這意味著基材要從疏水變成親水,這種基材的表面處理經(jīng)常適用于塑料涂覆之前的處理。另一種經(jīng)常在涂料中使用的預防涂布不均的方法是通過加入潤濕劑降低涂料的表面張力。
2.預防凹陷形成可以通過排除存在不相容疏水污染物。當出現(xiàn)了凹陷時,其中一點就是看一下體系中可能存在的消泡劑。另一點就是注意檢查基材是否被污染。
3.防止涂料溢色的一種方法是使用低揮發(fā)速率的溶劑。另一種選擇是通過使用合適的分散劑提高顏料粒子的膠體穩(wěn)定性,還可以結(jié)合調(diào)節(jié)涂料的粘度進行。
4.預防因泡沫引起的涂膜中的起泡和針孔可以有幾種方式。首先,表面活性劑的量要控制在最小,特別是在水性體系中。其次,盡可能控制不要在涂料生產(chǎn)、處理和施工過程帶入空氣。最后,體系的流變應該控制在:帶入體系的空氣可以在涂膜形成的第一步就逸出。需要注意的是使用消泡劑,不是萬能的,還會增加凹陷產(chǎn)生的幾率。參看“凹陷”。