Page 16 - 2025水性涂料虚拟专辑
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刘木林：基材润湿剂在水性涂料中的应用研究
因为水解的影响导致水性涂料对PE基材的润湿效果 Gemini 5 Siloxane 2 Siloxane 1 Polystar 4 Twin Siloxane 3
相比热贮前（图 3）有不同程度的下降，这是由于硅类
基材润湿剂中的硅原子体积大，易极化，又有 3d空轨
道可供成键，加上 Si O 键自身极性较大，易与质子
酸、无机酸 、碱金属氢氧化物、水及醇等发生反应，
基材润湿效果会随着时间延长、温度、pH 提高而显著
下降 。Siloxane 2 由于还存在 Si—O—C 易水解基
[15]
团，热贮 7 d 后接近完全水解。Siloxane 1 通过改变自 图6 不同基材 剂在水中的 泡性表现
Fig. 6 Bubble inhibition performance of different wetting agents
身硅氧烷分子结构并采用 Si—C 型的聚醚连接使得
in water
水解稳定性得到一定的提升，但水解反应还是引起
的两液-气界面相互靠 ，一方面基材润湿剂疏水基
了较大的表面张力上升；Twin Siloxane 3 双子有机硅
排列紧密，另一方面聚醚链段由于氢键作用相互缠
聚醚是将传统的单链有机硅表面活性剂通过共价键
绕，加之聚醚长链空间位阻的存在，它们之间又相互
连接在一起，提高了有机硅聚集能力，减少水分子与
排 。这种既吸引又排 的交互作用，提高了气泡
Si—O—Si 键的接触来减少水解反应，但通过表面张
壁的黏弹性，产生稳泡效果。聚醚有机硅类基材润
力数据变化得知水解反应还是明显存在 。 湿剂 Siloxane 1 和 Siloxane 2 表现出低的表面张力和
[16]
2. 4 不同基材 剂的水 液和水性涂料的
线型基材润湿剂的稳泡特点，水溶液抑泡性相对较
泡能力分析 差。Twin Siloxane 3、Gemini 5 具有双子疏水支链，减
不同基材润湿剂水溶液抑泡性实验结果 弱了相邻分子间的吸引力，在气-液界面形成可压
见图6。 缩、易透气的扩展膜，因而本身不易形成稳定泡沫，
由图 6 可知，双子 二醇聚醚 Gemini 5 水溶液抑 水溶液具有一定的抑泡性 [18-19] 。Polystar 4 表面张力
泡性最好，其次是双子有机硅聚醚 Twin Siloxane 3 水 相对较高，可能结构中不易存在稳定的黏弹性液膜
溶液。根据 布斯（Gibbs）原理，体系总是趋向处于 界面层，水溶液也具备一定的抑泡性。
较低的表面能状态，因此低表面张力可使泡沫体系 将不同的基材润湿剂添加至水性涂料中进行抑
能量降低，有利于泡沫的稳定 。另外，线型基材润 泡能力评价，抑泡能力由涂料的密度大小来评判，密
[17]
湿剂由线型疏水基和亲水聚醚链段构成，当气泡膜 度越小，抑泡能力越好，反之亦然。结果见表1。
表1 不同基材 剂制备的水性涂料的
Table 1 Density of waterborne coatings prepared with different wetting agents
项目 Siloxane 1 Siloxane 2 Twin Siloxane 3 Polystar 4 Gemini 5
密度/（g·mL ） 1. 132 1. 132 1. 132 1. 134 1. 131
-1
由表 1 可以发现，添加不同基材润湿剂的水性
涂料密度没有明显区别，说明这 5 种基材润湿剂对 3 结 语
水性涂料的抑泡性影响相差不大。一方面是由于水 不同类型的基材润湿剂在水性涂料中因为受到
性涂料中的泡沫界面已经不是单一的基材润湿剂分 缔合效应及界面排布等因素影响，其对水性涂料表
子因不对称亲水亲油部分形成的界面层液膜，而是 面张力的影响比对水溶液的影响有所下降。水性涂
由水性涂料体系中的树脂、增稠剂、粉料等原料因搅 料对基材表面的润湿效果受到基材表面张力（ ）、水
sg
拌夹带空气起泡形成的泡沫界面层的液膜体系，基 性涂料表面张力（ ）和水性涂料与基材间的表面张
lg
材润湿剂在泡沫界面层中的排列比例大幅减小。另 力（ ）三方面的影响，而 和 均会受基材润湿剂
sl lg sl
一方面由于水性涂料中含有消泡剂，消泡剂可以在 结构的影响。硅类基材润湿剂因硅氧烷疏水端结构
界面层中扩散。原有的稳定黏弹性抗扰动泡沫界面 而对 降低效果明显，疏水端为碳链的双子 醇结
lg
层薄膜被低表面张力和减少黏弹性的消泡剂 构对 降低效果最差，星型聚醚及双子有机硅聚醚
lg
破坏 [20-21] 。 基材润湿剂因为双子有机硅结构和星型结构更容易
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