Page 15 - 2025水性涂料虚拟专辑

刘木林：基材润湿剂在水性涂料中的应用研究

高表面
能基材 Siloxane 2 Siloxane 1 Twin Siloxane 3 Polystar 4 Gemini 5 （mN·m -1 ）

低表面
能基材 表面张力/

图3 不同基材 剂制备的水性涂料在高表面能和低表面
能基材上的 效果

Fig. 3 Wetting effect of water-borne coatings with different
wetting agents on high and low surface energy substrate
能在高表面能基材（水泥硅钙板）上以铺展方式润

湿。根据 Youngs 润湿平衡方程：osθ=（ - ）/ ，习
c
sg sl lg
惯上将 θ 的大小作为润湿等级的判断要素。θ 越小， 图4 不同基材 剂的水溶液和水性涂料热 前后表面张
力变化
润湿等级越高，效果越好。水性涂料容易在高表面
Fig. 4 Changes in surface tension before and after heat storage
能基材上铺展润湿，基材表面张力（ ）越小则水性涂
sg
of different wetting agents in water and coatings
料难以或根本不能铺展润湿 ，如高密度聚乙烯
（HDPE）、表面有油污钢材、含有油脂的木材等。基 由图 4 可知 ，热贮 后 ，添加 非硅类星 型聚醚
材润湿剂的加入可改变水性涂料对基材表面的润湿 Polystar 4、双子 二醇聚醚 Gemini 5的水溶液及水性
能力。一方面水性涂料中的基材润湿剂在低表面能 涂料表面张力保持高稳定性，添加硅类基材润湿剂
基材的表面形成定向吸附层，疏水基朝向基材表面， Siloxane 1、Siloxane 2、Twin Siloxane 3 的水溶液及水
亲水基朝外，可降低水性涂料与基材间的表面张力 性涂料表面张力都出现了较大幅度上升，特别是水
）；另一方面基材润湿剂降低了涂料与气体的表面 溶液表面张力上升明显 。 Siloxane 2 的水溶液从
（ sl
张力（ ），使得水性涂料的基材润湿效果增强 [10-15] 。 20. 5 mN/m 上升至 60 mN/m。在水性涂料中由于其
lg
由图 3 还可知，在低表面能基材（PE 膜）上润湿 他表面活性剂的界面排布影响，表面张力上升幅度
效果最好的是 Polystar 4 和 Twin Siloxane 3，润湿效果 均有减弱。
最差的是 Gemini 5，Siloxane 2 和 Siloxane 1 也未能对 添加不同基材润湿剂的水性涂料热贮后在高表
基材充分润湿。Siloxane 2、Siloxane 1 虽然具备很好 面能和低表面能基材上的润湿效果如图 5所示。
的降低水性涂料表面张力（ ）的能力（图 2），但基材
lg
润湿剂疏水部分不能更好地与低表面能基材表面定
高表面 Gemini 5 Polystar 4
向作用来降低 ，导致 θ 偏大，润湿等级低，涂膜状态 Siloxane 1 Siloxane 2 Twin Siloxane 3
sl 能基材
表现为缩孔、缩边、涂覆不均，润湿效果不佳。Gemini 5
制备的水性涂料表面张力 和 高，导致θ更大，涂膜 低表面
sl
lg
能基材
外观表现缩孔、缩边、涂覆不均更严重，涂料润湿效果
最差。Twin Siloxane 3、Polystar 4有更复杂的疏水结构
图5 添加不同基材 剂的水性涂料热 后在高表面能和
可定向与低表面能基材表面作用，使得在低表面能的 低表面能基材的 效果
基材表面上的 和水性涂料的表面张力 均降低，所 Fig. 5 Wetting effect of water-borne coatings with different
sl lg
以对低表面能基材以近最高等级的铺展方式进行高 wetting agents on high and low surface energy substrates
效润湿，涂膜外观表现为涂布均匀。 after heat storage
2. 3 不同基材 剂的水 液和水性涂料的 图 5 结果表明，热贮后含基材润湿剂的水性涂料

水解 性分析 在高表面能基材上仍保持了稳定的润湿效果。但在
不同基材润湿剂的水溶液和水性涂料经热贮存 低表面能 PE 膜表面，除了 Polystar 4 保持高的润湿效
后的表面张力变化如图 4所示。 果外，添加 Siloxane 1、Siloxane 2、Twin Siloxane 3 后，

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