涂膜形成过程中涂料由液体变成完整、固体的涂膜,该涂膜称之为涂层。为了给出最佳的保护和装饰效果,大部分的涂料应该是光滑没有凹陷、针孔、开裂等缺陷。
出现的问题:
1.涂布不匀
2.涂膜凹陷
3.溢色
4.起泡
5.开裂
出现的原因:
1.涂布不均:也称为收缩或者拉回,是一种均匀的不润湿的效果:固体基材的表面能比液体涂料的表面张力低。产生的效果是液体涂料不能充分的润湿基材:液体收缩形成液滴,使得部分的基材是裸露的如图1所示。
2.凹陷是一种界面现象,起源于涂料↔空气界面或在基材↔涂料界面。凹陷是表面张力γ(g)的梯度导致的液体流动的结果,并且发生在涂膜形成过程中。当在液体涂料中出现低表面张力(意味着疏水,图1所示)以及和涂料的相容性有限的物质时,这种梯度就会出现。任何体系都倾向于处于最低能态。因此,液体的流动倾向于低表面张力的流动到高表张力区域并将其覆盖,如图2所示。疏水污染性的液滴,比如润滑油或者消泡剂,经常是涂料中凹陷的始作俑者。
3.溢色是一种在涂膜形成过程中由于溶剂挥发导致的涂膜缺陷。当溶剂快速挥发时,形成了很强的温度和组成上梯度变化。这种现象是形成梯度后的直接结果,发生在涂膜形成中:液体从湿膜主体流动到涂料↔空气界面上。由于溶剂在界面上挥发,涂层-空气界面附近的温度是最低的。没有很好的稳定下来的可移动颜料,在液体流动中被拉至表面。产生的溢色使得干膜中颜料的分布是不均匀的。当颜料在运动性和组成上有差异时,在涂膜整体中从涂膜的涂层↔空气界面到涂膜主体断面上产生颜料分离。如图3所示,当几种不同颜色的颜料用在同一个体系中时,溢色变得更明显。
4.泡沫可能在涂料施工之前就已经存在了。泡沫还可能是在施工过程中带入的;特别是在刷涂和喷涂过程中,容易带入空气到涂料中。涂料配方师都希望开发出的涂料在施工一完成后以及成膜过程中就没有了泡沫
主要主导泡沫形成、稳定和释放的关键因素有两个方面。首先,泡沫可以通过具有表面活性剂(肥皂)结构的助剂稳定下来。这个问题在水性涂料中特别明显。第二个重要的方面是涂料的流变。尽管粘度很高,泡沫还是有可能移动到表面而破裂。然而,由此产生的孔则可能因为粘度太高不能很好的流平,如图4所示。
解决方案:
1.一个通用观点是当基材的表面张力低或者当液体涂料的表面张力很高时,润湿就会变得相当关键。具有低表面能的基材称为疏水的,意味着基材表面不能和其上面的物质很好的相互作用。比如未改性的塑料具有低表面能。涂布不均可以有多种方式来预防。为了得到充分的润湿,必须预先满足基材是干净的。有些情况下,基材必须经过提高表面能来进行改性,这意味着基材要从疏水变成亲水,这种基材的表面处理经常适用于塑料涂覆之前的处理。另一种经常在涂料中使用的预防涂布不均的方法是通过加入润湿剂降低涂料的表面张力。
2.预防凹陷形成可以通过排除存在不相容疏水污染物。当出现了凹陷时,其中一点就是看一下体系中可能存在的消泡剂。另一点就是注意检查基材是否被污染。
3.防止涂料溢色的一种方法是使用低挥发速率的溶剂。另一种选择是通过使用合适的分散剂提高颜料粒子的胶体稳定性,还可以结合调节涂料的粘度进行。
4.预防因泡沫引起的涂膜中的起泡和针孔可以有几种方式。首先,表面活性剂的量要控制在最小,特别是在水性体系中。其次,尽可能控制不要在涂料生产、处理和施工过程带入空气。最后,体系的流变应该控制在:带入体系的空气可以在涂膜形成的第一步就逸出。需要注意的是使用消泡剂,不是万能的,还会增加凹陷产生的几率。参看“凹陷”。