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潤濕劑的原理及應用
一、潤濕劑的概念
潤濕劑分子結構的基本特征是,分子的一端具有親水基團(鏈段),另一端具有疏水基團(鏈段)的化學物質。通俗的說,即分子分別具有親水性和疏水性的一類化學物質。
當樹脂是水性樹脂時,小編理解的潤濕機理(主要針對水性樹脂)如下:
機理:當把水性樹脂涂覆在基材表面時,其中一部分潤濕劑在涂層的底部,它與被潤濕的表面接觸,親油鏈段吸附在固體表面,親水基向外伸向水中。把水和基材的接觸,變成了水和潤濕劑的親水基團接觸,形成了以潤濕劑為中間層的夾層結構。使水相更容易鋪展,從而達到潤濕的目的。另一部分潤濕劑,存在于液體的表面,其親水基伸向液體水中,疏水基團暴露在空氣中,形成單分子層,降低了涂層的表面張力,促使涂層更好的潤濕基材,從而達到潤濕的目的。
二、什么是液體的潤濕性能
潤濕性能是液體物質對固體物質親和性能的一種衡量。主要表現形式有:a、對固體表面的浸潤;b、在固體表面的鋪展;c、在固體表面的滲透。
簡單的說,潤濕性能好的液體容易在固體表面鋪展,容易滲透到固體表面的縫隙當中。
三、影響液體潤濕性能的內在因數
潤濕性能是一種相對的表現形式,也就是說和液體和固體的本身特性有關,其中最重要的是液體和固體的表面張力的相對大小。液體表面張力越小,固體的表面張力越大,液體對固體的潤濕性能就越好,液體就能夠在固體表面很好的鋪展。
四、液體潤濕能力的衡量
液體潤濕能力的大小可以用液體在固體表面上鋪展后,所形成的接觸角θ來衡量。其中接觸角θ越小,液體對固體的潤濕性能就越好,θ等于零時,其潤濕性能最佳。其中θ=90°是一個重要的參數,因為θ<90°時,液體可以自發的在固體表面鋪展浸潤;而θ>90°時,液體不能再固體表面自發鋪展浸潤。
接觸角可以通過以下公式來計算:cosθ= (γs-γsl)/γl
其中:
γs 為固體的表面張力。
γl為液體表面張力。
γsl為液體和固體表面的界面張力。γsl相對γs 和γl很小,有時計算可以忽略。
除了用接觸角θ來衡量潤濕性能以外,鋪展系數也可以用來表示潤濕能力大小。其物理意義為一定體積的液體能夠在固體表面浸潤的面積,以cm2/g表示。液體的潤濕性能越好,其浸潤面積越大。鋪展系數用S表示,計算公式為:S=γs -γsl-γl;當S大于零時,液體可以自發的在固體表面潤濕。
、影響潤濕能力的因素
1、液體和被潤濕固體的化學結構及組成。主要影響表面張力的大小而影響潤濕能力。
2、固體表面的粗糙程度。例如θ<90°,表面粗糙度增加會使接觸角減少而使潤濕性能提高;θ>90°時,表面粗糙度增加時接觸角變大而難以潤濕。
3、固體表面的污染程度。固體表面污染一般不利于潤濕。所以在涂料涂覆前要對基材進行除污處理。
4、表面活性劑。在液體中添加表面活性劑可以有效的降低表面張力而有利于潤濕。
5、溫度對物質的表面張力產生直接影響,這一點應在實際工作中考慮。
、理論應用
由上面的基本理論可以得出,涂料能否對基材產生潤濕作用,取決于涂料的表面張力。當涂料的表面張力等于或者小于固體基材表面張力時,才會很好的在固體表面進行鋪展。
在實際工作中對潤濕劑的選擇也有了衡量標準,我們應當選擇能夠有效的降低涂料的表面張力的潤濕劑,來提高材料的選擇性。
、常見物質的表面張力表
材料 表面張力[mN/m{dyn/cm}]
72.2
已二醇 48.4
鄰二甲苯 30.0
已二醇單乙醚醋酸酯 28.7
醋酸正丁酯 25.2
松香水 24.0
正丁醇 24.6
甲基異丁基酮 23.6
甲乙酮 24.6
三聚氰胺樹脂(HMMM型) 58
環氧樹脂(Epikote828) 45
聚甲級丙烯酸甲脂 41
65%豆油脂肪酸醇酸樹脂 37
無油醇酸樹脂 47
Modaflow流平劑 32
馬口鐵(未打膜/已打膜) 35~45
磷化處理過的鋼 40~45
37~45
醇酸樹脂底漆 70
玻璃 70
 
 
 聚合物 Yc(達因/厘米)
脲醛樹脂 61
纖維素 45
聚丙烯腈 44
聚氧化乙烯 43
聚對苯二甲酸乙二醇酯 43
尼龍66 42.5
尼龍6 42
聚砜 41
聚甲基丙烯酸甲酯 40
聚偏氯乙烯 40
聚氯乙烯 39
聚乙烯醇縮甲醛 38
氯磺化聚乙烯 37
聚醋酸乙烯酯 37
聚乙烯醇 37
聚苯乙烯 32.8
尼龍1010 32
聚丁二烯(順式) 32
聚乙烯 31
聚氨酯 29
聚氯化乙烯 28
聚乙烯醇縮丁醛 28
丁基橡膠 27
聚偏二氯乙烯 25
聚二甲基硅氧烷 24
聚三氟乙烯 22
硅橡膠 22
聚四氟乙烯 18.5
聚全氟丙烯 16.2
聚甲基丙烯酸全氟辛酯 10.6
 

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