基材润湿基础知识

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润湿性简介和概述

简介和概述：润湿性测试
固体材料的表面能和润湿性对科学家及工业技术人员提出了挑战，直到这些性能可以被测量出来。

最根本的问题是不存在直接测量的工具：现有大量的试验数据几乎都是基于液体反应或者液体与固体接触，通常是在空气中或者测试液体的饱和蒸汽中。

因此，测试液体的性质对结果的影响肯定不亚于被测固体的性质。

甚至气相也会有显著的影响，尽管通常不那么明显。

有两种方法广泛应用于科学和工业中。

这两种方法分别是：1.达因测试，记录在ASTM Std. D2578和所有ACCU DYNE 测试产品说明中，它是基于乙二醇单乙醚和甲酰胺混合溶液的润湿性。

2.接触角测试，此种方法依赖于测试液体(通常是试剂级水)在固体表面形成的接触角的测量。

每种方法都有其优点，而且它们的测试结果之间有很强的相关性，但要意识到极性、酸碱度、气相或固相溶解度的不同会对两种测试方法的相关性产生重要影响。

额外因素诸如液体的蒸发速率，固体的表面形貌，液体与固体结合面的添加剂或污染物也会影响测试结果。

图1展示了临界表面张力（数据来源于达因测试及齐斯曼图，基于一系列不同表面张力测试液体的接触角）与水作用于一系列高分子聚合物表面的接触角的关系，包括38种聚合物的鉴定。

在工业方面，这两种测试最常见的用途是确定电晕、火焰、或等离子表面处理的功效。

润湿剂增稠剂的基本原理及其在乳胶漆中的应用

润湿剂增稠剂的基本原理及其在乳胶漆中的应用
润湿剂是一种表面活性剂，具有降低液体表面张力的作用，帮助液体
更好地渗透、湿润和分散固体颗粒。

润湿剂的基本原理是通过改变界面的
表面张力和界面活性，降低液体与固体表面间的接触角，使其更容易湿润
固体颗粒。

在乳胶漆中，润湿剂的应用有助于提高漆膜的附着力、均匀度和封闭
性能，改善乳液的调制过程和涂料的性能。

具体来说，润湿剂在乳胶漆中
的应用主要体现在以下几个方面：
1.提高颜料分散性：乳胶漆中的颜料往往是以固体颗粒的形式存在，
润湿剂能够使颜料颗粒更好地分散在漆液中，提高颜料的分散性和稳定性。

有效的颜料分散有助于提高漆膜的光泽度和色彩饱和度。

2.改善流平性：润湿剂具有降低表面张力的作用，可以使涂料更容易
在基材上均匀流布，并减少涂料在涂装过程中的表面张力影响，从而改善
漆膜的平整度和光洁度。

3.增加涂层附着力：润湿剂可以提高漆液与基材表面的接触性和附着力，减少润湿能力差的固体颗粒与基材间的间隙，提高涂层与基材的结合
力和附着力。

4.调节乳液粘度：在乳胶漆的制备过程中，润湿剂还可以起到增稠的
作用，调节乳液的粘度和流变性能，提高漆膜的稠度和厚度。

5.提高乳液稳定性：润湿剂还可以通过降低表面张力和粒子间的吸附力，提高乳液的稳定性，防止颗粒的沉降和分层现象的发生。

综上所述，润湿剂在乳胶漆中的应用主要是为了改善颜料分散性、涂
料流平性、涂层附着力和乳液稳定性，从而提高乳胶漆的性能和涂装效果。

需要注意的是，润湿剂的添加量应根据具体的乳胶漆配方和使用条件进行
合理控制，以避免对漆膜的物理性能和抗冲击性能产生负面影响。

tego基材润湿

Slide 10
实验部分
Creating essentials
实验的目的是评价不同的化学结构对基材润湿效果的影响
n
极性链段
非极性链段
• 极性链段: 聚醚改性链段 • 非极性链段：聚碳氢化合物或聚硅氧烷
Slide 11
实验部分 – 测试方法
评价：
• 对静态和动态表面张力的影响 • 气泡的形成—稳泡倾向 • 喷涂施工时的成膜性
有机表面活性剂 • 非常好的动态性能，非常适用于快速涂布施工的场合，例如：高速
印刷。 • 非常小的稳泡性，或者甚至有消泡性能。
有机硅表面活性剂 • 非常好的抗缩孔性 • 对润湿低表面能的基材非常有效，如塑料基材 • 在很低的漆膜厚度下可以形成封闭的漆膜 • 可以帮助提高对木孔的润湿
Slide 24
TEGO公司基材润湿剂产品介绍
Slide 8
提高基材润湿效果的方法
Creating essentials
基材
钢材铝材聚酯基材聚乙烯聚丙烯石蜡聚四氟乙烯 (PTFE)
表面能 (mN/m)
~ 50 ~ 40
43 36 30 26 20
液体
水乙二醇丁醚甲苯异丙醇正辛烷六甲基二硅氧烷异戊烷
表面张力 (mN/m) 73 30 29 22 21 16 15
油墨。
Slide 4
基材润湿的定义
Creating essentials
基材润湿被定义为：基材表面的空气被液体涂料或油墨取代 • 这个过程对涂料或油墨的成功涂覆至关重要
不良的基材润湿效果
好的基材润湿效果
Slide 5
基材润湿的定义
基材润湿可以用接触角Θ 来描述:

如何克服基材的润湿问题

1.基材润湿的定义基材的润湿是指基材表面吸附的空气被液态的漆或油墨材料取代的过程。

这个过程对涂料和油墨的成功施工是很重要的。

在低能量表面上润湿是很困难的，像低表面能基材、被脏粒子或类似油脂的液体污染物玷污的基材。

在这类情况下，就有因润湿不够而导致的缺陷，如裂纹或收缩，甚至会引起漆膜附着力很差。

甚至在基材的表面能相对较高的情况下，如果应用过程速度很快，润湿可能成为一非常关键的因素。

以高速印刷或辊涂施工为例，润湿的过程必须非常快以取得良好的施工效果。

如果基材的润湿太慢，油墨的不平整，印刷缺陷甚至很差的油墨转移现象都会发生。

在静态的状态下，液滴在基材上的接触角Q决定了润湿的好坏（见图2）。

当接触角较小时，润湿良好。

在公式中，gs是基材的表面能，gl是涂料的表面能，而gsl是涂料和基材的界面能。

相应的能量g是分子在空气界面或液体内的能量与固态能量差。

当接触角Q大于0时，厚度不够的漆膜可能润湿不充分。

然而，足够厚的漆膜还是能够保证涂层的均一。

理想化的涂料与基材的接触角应该是0。

通常，液体都有一扩散系数S（大于等于0）。

注意：为保证表面被润湿，S必须为正值。

从上述关系我们可得知以下结论：表面能（gs）相对高的基材容易在其上施工。

表面能（gl）相对低的液体容易润湿。

特别当液体的表面能低于基材的(gI < gs)时，润湿良好。

常用溶剂的静态表面张力从14 mN/m（异戊烷）到73 mN/m（水）不等。

现在的水性涂料体系中，在低表面能的基材上的润湿问题特别严重。

静态表面张力的测量测量液体表面张力的最有名的是du Nouy 环法。

铂金－iridium 环放入待测液体中，再慢慢把环拉出，在环的界面生成一空气薄层。

将环拉起所需的力就是液体的表面张力（见图3）。

这方法尤其适用于测量表面活性剂溶液和溶剂性清漆的表面张力。

在色漆体系中，由于颜料的存在阻碍lamella的稳定，测得的数据不可靠。

动态表面张力的测量在动态条件下，表面活性剂的流动性显得尤其重要。

润湿和粘附的名词解释

润湿和粘附的名词解释润湿和粘附是两个在科学和工程领域中经常被提及的概念。

本文将为读者解释润湿和粘附的涵义，并深入探讨其应用和相关原理。

润湿是指一种物质或者液体在接触到固体表面时的扩散能力。

当一滴液体滴在固体表面上时，它能否在表面上扩展和均匀分布，与固体形成接触角决定了其润湿性。

接触角是液体与固体之间的夹角，可以分为三种类型：大于90度的为非润湿、小于90度的为润湿、等于0度的为完全润湿。

不同物质和材料之间的接触角大小不同，形成了润湿性的差异。

润湿液体的性质在许多领域中都有着广泛的应用。

在医疗行业，润湿性好的材料可用于制造人工关节和心脏支架等医疗器械。

此外，对于电子设备而言，具备良好润湿性的材料能够提高电连接的可靠性。

同时，在微处理器制造和涂层技术方面，润湿性也是一个重要的考虑因素。

因此，深入了解润湿的原理以及如何调整润湿性是一项重要的科学任务。

与润湿相关的是粘附，它是指两个不同物体之间的结合能力。

粘附现象广泛应用于胶水、胶带、涂层材料等领域。

粘附的力量取决于黏附剂和表面间的各种相互作用力，例如物理吸附、化学吸附和压力。

粘附剂的选择非常重要，尤其是在工业生产中。

例如，在汽车工业中，粘合技术可用于玻璃、塑料和金属之间的结合，以提高汽车的强度和安全性。

类似地，在建筑业中，粘合剂被使用在不同建材的结合上，例如墙体和地板之间的粘接。

科学家和工程师们经常在研究粘附现象时着眼于提高粘附力量和持久性。

他们通过不同的方法来改善粘附性能，例如通过材料选择、粘附剂的调整以及表面处理。

为了更好地理解粘附原理，研究人员还利用纳米技术和表面化学等学科的进展，来解析粘附过程中的分子间相互作用。

总结起来，润湿和粘附是科学和工程领域中关键的概念。

了解润湿性和粘附性对于很多领域的进步和创新都至关重要。

通过深入研究润湿和粘附的原理、发展新的材料和技术，我们可以不断改进产品的性能，推动科技的发展。

因此，对这两个概念的理解和应用有助于我们更好地解决实际问题，带来更大的进步和发展。

材料表面润湿性及在材料工程中的意义

材料表面润湿性及在材料工程中的意义润湿性是材料表面的重要特性之一，通过静态接触角来表征，影响润湿性的因素主要是材料表面的化学组成和微观结构，主要通过表面修饰和表面微造型来改变材料表面润湿性。

润湿性已经直接应用到了生产和生活中，构建超疏水表面和润湿性智能可控表面是现阶段的研究热点，对于建筑、涂饰、生物医学等领域都有重要的意义。

润湿是自然界中最常见的现象之一，如水滴在玻璃上的铺展，雨滴对泥土的浸润等等。

润湿性是材料表面的重要特性之一，并已经成功运用到人类生活的各个方面，例如润滑、粘接、泡沫、防水等。

近年来，随着微纳米技术的飞速发展以及仿生学研究的兴起，对于固体表面润湿性的研究越来越引起了人们的重视，具有超疏水表面的金属材料具有自清洁作用，从而提高其抗污染、防腐蚀的能力;而在农药喷雾、机械润滑等方面却又要求液体具有良好的亲水性，所以对于材料表面润湿性的研究在材料工程中具有重要的意义。

为了调控材料表面的润湿性，人们通过接枝、涂层、腐蚀等众多方法从化学组成和微观结构两个方面对材料进行了改性，并取得了良好的结果。

1、润湿性润湿是指液体与固体接触，使固体表面能下降的现象，常见的润湿现象是固体表面上的气体被液体取代的过程。

例如在水干净的玻璃板上铺展，形成了新的固/液界面，取代原有的固/气界面，这个过程的完成与固体和液体的表面性质以及固液分子的相互作用密切相关[1]。

润湿作用实际上涉及气、液、固三相界面，在三相交界处自固-液界面经过液体内部到气-液界面的夹角叫接触角，以θ表示，通常通过Young方程计算得到，该方程是研究液-固润湿作用的基础。

一般来讲，接触角θ的大小是判定润湿性好坏的判据。

若θ=0，液体完全润湿固体表面，液体在固体表面铺展;0<θ<90°，液体可润湿固体，且θ越小，润湿性越好;90°<θ<180°，液体不能润湿固体;θ=180°，完全不润湿，液体在固体表面凝聚成小球。

BYK公司基材润湿剂原理PPt

Wetting and Dispersing Additives
Controlled flocculating
Deflocculating
6/13/2019, Page 27, Wetting and Dispersing Additives
Classification
lower Molecular Weight higher
complete pigment
6/13/2019, Page 6, Wetting and Dispersing Additives
Color Change due to Flocculation
Blue
more greenish
Red
more bluish
6/13/2019, Page 7, Wetting and Dispersing Additives
• flocculated
Low gloss Poor transparency/hiding High viscosity
Left:
• deflocculated
High gloss Good transparency/hiding Low viscosity
Deflocculation - Flocculation
Phthalocyanine blue pigment in water:
No (very slow) wetting.
With wetting additive:
Immediate wetting.
Pigment Stabilization
TiO2 / Water flocculated
6/13/2019, Page 10, Wetting and Dispersing Additives

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г3
• 润湿效率 = K ·гF1·COSθ ———
---
--------5•精品课件式中 K------常数；
Γ-----基料的表面張力；
r-------颜料粒子集聚体孔隙度的半径；
L------颜料粒子集聚体孔隙度的深度；
η----基料的粘度。
这就是说颜料附聚体易润湿分散，而凝聚体难分散。
•
润湿是使颜料粒子由疏液型的变成亲液型的，润
有利的。由于其多数在基材界面处定向，所以不
会发生层间附着力问题。低分子量的端基改性的
聚硅氧烷化合物对基材的润湿、对涂膜的展布性
都比较理想，是一种良好的基材润湿剂。
精品课件
•
（2）基材润湿剂要有良好的舖展性
•
基材润湿剂除具有降低涂膜/基材之间的
界面張力，增加涂膜对基材的润湿性和改善附着
力的作用外。还应有良好的铺展性。涂膜要获得
第二种方法是使用基材润湿剂,降低涂覆材料的表
面精品课件
• 張力,特别是降低涂料与基材之间的界面張力。
•
这类助剂的品种不很多有传统型的表面活
性剂,特别是非离子型的表面活性剂。聚醚改性的
聚硅氧烷或氟碳化合物。这类助剂的最大特奌是
与所有的表面活性剂一样,分子中必须含有一个亲
水基团和一个疏水基团。这种分子结构,特别有利
速度：R-6＞Wet270＞Glide410（几乎不流动）。最终流动面积270
（17.4CM2）＞R-6（16.8CM2）＞410（1.77CM2）。说明铺展润湿最
•
润湿功可用6式表示
•
Ws = rS – rLS – rLG
…………7
•
将6式代入1式杨氐定理公式中可得7式
•
Ws＝rl (cosθ－1) ………… 8
精品课件
一
• 只有当Ws≥0时，才能发生铺展润湿。也就是说只有接触角是0時，cosθ值才等于1。Ws才能等于零，否则就不会产生铺展润湿，只会是浸湿或粘湿。
基材润湿剂及其应用机理
楊其岳
精品课件
基材润湿剂
•
1、前言
•
由于环保省资源型涂料的发展，对基材润湿
剂的需求越来越强烈。
•
环保省资源型涂料主要有各类水性涂覆料，
如水性涂料、水性墨及皮革、纸張、织物等用的
涂饰剂。除此之外还有高固体份涂料、无溶剂型涂料等。
•
这些材料有一个共同的特奌，就是不用或者
少用有机溶剂。因此，使它们拥有一个共同的不
活性物重排过程,所以表面张力达到平衡往往需要
一定时间,这一点对含表面活性剂的水性涂料要特
别注意。达到平衡時的表面张力叫静表面张力(平
時称其为表面张力),隨時间变化的表面张力呌动
表面张力。也可以理觧为：溶液在运动状态下的
表面张力。
•
在涂料中动态表面张力低比髙更有利于颜
料润湿,涂装施工及涂精膜品课的件形成。
足之处，就是对基材润湿欠佳。其结果就会导致
涂膜展布性不佳、产生表面缺陷、附着力差等弊病。
精品课件
•
富含有机溶剂的涂料,因有机溶剂的表面
张力比较低.所以其对基材具有较好的润湿能力。
而这些环保省资源型涂料,因不含或少含有机溶剂
其表面张力较高,所以对基材的润湿性就比较差,
极易出现上述的病态。
•
特别是水性涂料,在涂料中的有机溶剂被
精品课件
•
在工业生产过程中许多程序是与润湿分不
开
• 的，例如颜料在基料中的分散、色浆制造、织物涂饰,油墨印刷、涂料涂装、乳化、吸附、渗透、洗洁等等,都离不开润湿、都存在界面、都与表面活性剂有密切的关系。
•
基材润湿与颜料在基料中的润湿分散还不
完全相同。前者为铺展润湿，后者为浸渍润湿。
•
基材润湿是液体对固体表面的展布润湿，
（1）基材润湿剂必须具备在基材上吸附
的能力，降低固/液界面張力。将0.1%的WET-245
加到水中，可使水的表面張力降到22-23mN/m左右。
在涂膜中它会优先吸附到基材的表面上，降低涂
膜和基材的界面張力，增加涂膜对基材的润湿能
力，改善或提髙涂膜对基材的附着力。因其还具
备降低液/气界面張力的能力，所以对展布性也是
好。
•
③、当ΓLG = Γ SG -Γ SL，则COSθ = 1，θ =
0°液体会完全润湿固体表面，形成良好的铺展现象。
•
当固体浸渍在溶液中，润湿应是固体的固/气界面
被固/液界面取代的全部过程，润湿效果取决于固/液
界面張力。与铺展润湿不同不存在液/气界面。润湿效率
Wi 为：
• -- 3
W i= ΓSG －Γ SL
湿剂能润湿颜料粒子还能润湿粉碎后新产生的粒子界面，
能够提髙颜料研磨粉碎的效率。而分散是指被研磨粉碎后
的颜料细小粒子能够稳定地悬地浮保持在分散媒中。不产
生沉淀、浮色、发花、分层等不良现象。由此可见，润湿
中有分散，分散中有润湿，因此才有润湿分散剂之称。
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5、铺展润湿与流平的关系
铺展润湿是表面自由能的变化。这种自由能包括液体分子定向吸附在固体表面上产生的吸附热和熵的变化。
表面能液体润湿。这种表面活性剂就是润湿剂。
、润湿作用：是表面張力及界面張力的变化过程，实质是一种表面置换工程。润湿作用是由液体的表面張力（rl）、固体的表面張力（rs）和液/固间的界面張力（rls）三者之间的关系所决定。这三者之间的关系可用杨氐定理觧释。
精品课件
•
杨氐定理如式1所示：
• --1
产生润湿的主要因素是在固/液界面上吸附的化合物的组成，该物质在界面上的吸附密度和定向方式。固 /液接触角越小润湿效果越好。
流平，是一种运动。是涂料在基材上达到光滑平整状态的过程。其动力应是各种能量的总和。其中主要动力是表面张力，该力越高流动流平性越好。请参看式6：
---------6
t = η·L / r
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二、基材润湿剂的应用及其作用机理
• 1、基材润湿剂的类型 • （1）表面活性剂类，各种离子型和非离子型的传
统表面活性剂。例如DO-75、WET-500。 • （2）低分子量的硅氧烷型的表面活性剂。多数是
端基聚醚改性的小分子量的聚硅氧烷。例如WETKL-245、WET-260、270、280等。 • （3）氟碳类表面活性剂，这类表面活性剂降低表面張力速度快、能力强、稳泡后难于消除。 • （4）其他类型产品，如炔二醇类产品等。
• 当涂料成膜外力取消后，推动流平的力就只有表面張力了，所以表面张力高，流平效果好。但表面张力高对润湿不利，又防碍铺展。要调节两者的平衡，只有依靠液/固界面张力。从6式中可知
只有rLG值小，cosθ值大，才会产生铺展润湿。只
所以流平和润湿有時是矛盾的，有時是统一的。 • 要想获得良好的流平性，就必须提髙涂料对基材
水取代。水的表面張力比有机溶剂髙出2倍至3倍,
对基材的润湿更加困难,尤其是对低表面能的材质
就根本无法润湿,造成涂装困难。
•
实践经验告诉我们:相对液体的表面张力,
基材的表面张力越高,液体包括涂料等涂饰材料,
对基材
• 的润湿性越理想。
精品课件
•
前面只谈了环保省资源型涂料有基材润湿
问题,这並不是说传统的有机溶剂型涂料就不存在
材润湿剂和表面状态控制剂(流平剂)的添加量。
精品课件
•
（3）润湿与铺展的关系
•
为了验证Glide 410、Wet270、R-6（18碳脂肪酸与6个环氧乙
烷的加成物）对铺展润湿的作用，分别将其制成0.04%的水溶液。观
其外观均有发乳现象，难区伯仲。
•
各取10滴溶液滴到聚酯膜片上，观其流动铺展现象初期流动
基材润湿问题。在低表面能的材质如PE.PP塑料上,
在被低表面張力物质如油脂污染过的材质上涂装
時,有机溶剂型涂料也会出现润湿困难问题。
•
改善润湿性一般採取两种方法：第一种方
法是进行基材表面处理，清除油污、灰垢：钢铁
表面可以採取打磨、喷沙喷凡处理,有机材质特别
是塑料可以採取电晕处理、火焰喷射处理、酸性
氧化处理等来提髙基材的表面能，增强润湿性。
的润湿性和控制涂料的表面張力。所以选择流平
精品课件
• 剂和基材润湿剂就特别重要。特别是高分子量的聚醚改性的聚硅氧烷和氟碳类的流平剂，它们会快速地在涂膜表面定向排布，但不能在基材的界面上定向排布，它虽然能降低涂膜的表面張力，控制涂膜表面状态。但对基材润湿润却不起作用，所以这类助剂铺展性很差，流平性不佳。润湿和流平是矛盾的。基材润湿剂会快速地在基材界面定向排布。导致涂料的表面张力相对变髙，使涂料迅速铺展成膜帮助了流平。润湿和流平是统一的。但涂料中若含有未分散好的固体粉料時，其会吸附在这些材质的表面上，吸附了基材润湿剂的粒子在成膜过程中会形成缩孔施体，特别是在水性清漆簿膜涂饰時极易出现缩孔。觧决办法是添加适量的流平剂，保持涂料的表面具有适宜的表面张力。
于其在液/固界面定向排布,达到基材润湿的目的。
•
涂料在髙剪切速率下,极易失掉表面张力
平衡,出现表面张力差,这种涂料若落到基材上,就
会产生涂膜病态。这就是因动态表面张力失衡,所
造成的涂装或涂膜缺精陷品课。件必须加添控制动态表面
• 衡的基材润湿剂才能克服解决。
•
动态表面张力,纯粹液体的表面张力在运
动静止后能很快达到平衡,但溶液不同,其中存在
良好的展布性？必须滿足6式要求：固/液和气/液
的界面張力之和不能大于固/气界面张力，只有
润湿功是正数，才能具有舗展性。一个定型的配
方，基材润湿剂的用量是固定的。在成膜过程中
基材润湿剂会取向于固/液界面定向吸附，必然导