BYK流平剂(Leveling agents)
BYK流平剂详解
干燥以后 贝纳德旋涡 流平性差 好的流平性
溶剂挥发导致表面张力的不同。为了克服局部表面张力的不同，我们只能降低表面张力。 助剂: 有机硅流平剂
表面流动控制
Levelling - SFC Wood 流平-表面流动控制
流平-表面流动控制
贝纳德旋涡
高表面张力 低表面张力
Levelling - SFC Wood 流平-表面流动控制
用于水性体系的有机硅助剂
水性分散体 水性UV
基材润湿 (含助溶剂) 基材润湿 (不含助溶剂)
Byk 346 / 345
Byk 346 / 345
Byk 348
Byk 348
表面流动, 滑爽性
Byk 333
Byk 341
Byk 333
Byk 341
Levelling - SFC Wood 流平-表面流动控制
有机硅助剂
是有机改性的聚二甲基硅氧烷
会向表面迁移
降低表面张力
提高表面滑爽性
Levelling - SFC Wood 流平-表面流动控制
相容性的有机硅
•Byk 373 •Byk 325 •Byk 331 •Byk 300 在无溶剂型UPE和UV中防止镜框效应, 不降低表面张力 用于高光 PU, UPE 和 UV面漆, 不稳定气泡 用于高光 PU, UPE 和 UV面漆, 好的滑爽性 用于亮光，哑光面漆的著名产品
BYK® -356/355 BYK® -359/357 BYK® -361/358 低 极性
BYK® -381 高
Levelling - SFC Wood 流平-表面流动控制
0
丙烯酸酯流平剂
是有机改性的丙烯酸酯聚合物
会迁移到漆膜表面
BYK标准表格面助剂
BYK表面助剂一．有机硅助剂，丙烯酸酯流平剂1．聚甲基烷基硅氧烷与聚二甲基硅氧烷对照，前者拥有较高的表面张力，对表面滑爽性影响较小，可作为消泡剂用，如 BYK-077。
2．若是需要较高的滑爽性，有机硅表面活性剂可与合适的用于水性系统的有机硅助剂BYK-307一起使用。
3．含有二甲基结构的有机硅能降低表面张力如BYK-306，310，333，341344，307。
有机硅表面活性剂（极性-聚醚/非极性-硅氧）BYK-346，345，348特别使用于水想系统。
4．低表面张力会形成短波结构的涂膜表面（BYK-306），二高表面张力会形成长波结构的表面（BYK-320，331），BYK-330是所有有机硅助剂最有效防范气流敏感的产品。
5．聚丙烯酸酯助剂主要用于提高流平，BYK-359/357，BYK-356/355是不同样极性的聚丙烯酸酯，主要设计用于不同样涂料系统供应最正确的流平性。
BKY-354因分子量高拥有更大的不相容性，它还供应优异的脱泡收效。
BYK-380，381由于高极性适用与水性系统，BYK-380也可用于非水性的配方，BKY-390严格说不是一个流平剂，它溶剂型烤漆系统供应防爆泡收效，一般和其他丙烯酸酯助剂一起使用。
6．聚二甲基硅氧烷是最有效降低表面张力的物质，如BYK-306，307，333，310，可看作抗缩孔助剂。
聚丙烯酸酯只略微影响表面张力，故一般不用作抗缩孔助剂。
7。
若是是增进滑爽性为主要目的，可以考虑BKY-306，307，341，333，310。
8。
在食用混溶性较好而用可能产生稳泡问题的特别情况下，应用表面张力较高的产品代替（如，甲基烷基改性的产品：BYK-320，322），它们是拥有消泡性质的有机硅流动助剂。
若是必定使用真切的消泡剂，那只能使用混融性较差的BYK-077（一个商品，如未经改性的甲基烷基聚硅氧烷）。
若是拥有足够的补相容性，聚丙烯酸酯（如BKY-354）也拥有消泡性。
BYK流平剂简介
BYK-310 是耐热的有机硅助剂，即不同于常规（聚醚改性的）有机硅助剂，在 150°C/302°F 到 230°C /446°F 间无热分解，因此在烘烤体系的再复时，不发生附着力损失和表面缺陷。 (注：在 150°C/302°F 以上烘烤常规有机硅时，上述缺陷会因其分解而产生。) BYK-310 的有效物质列于 21 CFR (食品与药物) 中第 175.300 节，间接食物助剂、粘合剂和 涂料组分内。用量不宜超过 0,1% (按购入形式基于总配方用量)，膜厚不宜超过 12 μm。
BYK-322 是在烘温高至 250°C 仍热稳定的有机硅助剂。它仅稍微降低表面张力，一般不稳定 泡沫，甚至有消泡作用。含有 BYK-322 的涂料，在重涂时并不降低附着力。
产品参数 包装:25kg 产品简介 BYK-323 轻微降低表面张力的有机硅表面助剂 BYK-323 的消泡作用(即，无或仅稍微稳定泡沫)取决于涂料体系的极性。它耐温高至 250° C，当重涂复时不降低层间附着力。在木器和家具涂料中，BYK-323 用于无光面漆和多层涂料 体系中的消光剂定向。即使在难以消光的高固体聚氨酯，酸固化和不饱和聚酯涂料中使用 BYK-323 不会引起光泽增加，并获得消光剂的最佳定向。在淋涂体系中，BYK-323 提供稳定的 幕。在工业涂料中，BYK-323 有助于消光剂和金属闪光漆中铝粉的定向。
产品简介 BYK-300
中等程度降低表面张力的有机硅表面助剂
BYK-300 作为标准的表面助剂，在涂料工业中可用于所有溶剂型体系。 产品参数
包装:25kg 产品简介 BYK-301
中等程度降低表面张力的有机硅表面助剂
BYK-301 其活性物质与 BYK-300 相同，它的溶剂是乙二醇丁醚，故尤宜用于水性涂料。 产品参数
BYK333 流平剂说明书 涂布造液流平剂
欧共体安全资料表依据欧共体91/155/EEC指令制订
欧共体安全资料表依据欧共体91/155/EEC指令制订
商品名称：BYK－333 修订日期：2002.07.30 共4页第2页供应商: BYK-CHEMIE GmbH
紧急电话：Gefahrgutbüro GmbH,D.Kropshofer,+49 6132 84463
欧共体安全资料表依据欧共体91/155/EEC指令制订
商品名称：BYK－333修订日期：2002.07.30 共4页第3页供应商: BYK-CHEMIE GmbH
紧急电话：Gefahrgutbüro GmbH,D.Kropshofer,+49 6132 84463
欧共体化学品安全资料表依据欧共体91/155/EEC指令制订
商品名称：BYK－333 修订日期：2002.07.30 共4页第4页供应商: BYK-CHEMIE GmbH
紧急电话：Gefahrgutbüro GmbH,D.Kropshofer,+49 6132 84463
1）欧洲危险货物公路运输协议和国际危险货物铁路运输法规2）国际危险货物海运法规和国际海事组织
3）国际民航组织-技术命令和国际航空运输联盟-危险货物法规。
BYK助剂
MAP: 丙二醇甲醚醋酸酯 DPM:一縮丙二醇甲醚 PM:丙二醇甲醚 TPM:三丙二醇甲醚(註)以上資料是敝公司累積的經驗，有關應用於各種塗料上，謹請嚴密的試驗後才採用，又此一覽表上沒有記載的產品歡迎查詢。
MAP: 丙二醇甲醚醋酸酯 DPM:一縮丙二醇甲醚 PM:丙二醇甲醚 TPM:三丙二醇甲醚(註)以上資料是敝公司累積的經驗，有關應用於各種塗料上，謹請嚴密的試驗後才採用，又此一覽表上沒有記載的產品歡迎查詢。
表面調整劑(詳細資訊請參照技術資料及MSDS)MAP: 丙二醇甲醚醋酸酯 DPM:一縮丙二醇甲醚 PM:丙二醇甲醚 TPM:三丙二醇甲醚(註)以上資料是敝公司累積的經驗，有關應用於各種塗料上，謹請嚴密的試驗後才採用，又此一覽表上沒有記載的產品歡迎查詢。
水系用APEO-FREE:不含烷基酚環氧乙烷加成物 PVC:顏料體積濃度(註)以上資料是敝公司累積的經驗，有關應用於各種塗料上，謹請嚴密的試驗後才採用，又此一覽表上沒有記載的產品歡迎查詢。
平坦平滑劑(詳細資訊請參照技術資料及MSDS)溶劑型用平坦平滑劑水系用防氣泡突沸、平坦平滑劑(註)以上資料是敝公司累積的經驗，有關應用於各種塗料上，謹請嚴密的試驗後才採用，又此一覽表上沒有記載的產品歡迎查詢。
其他助劑(註)以上資料是敝公司累積的經驗，有關應用於各種塗料上，謹請嚴密的試驗後才採用，又此一覽表上沒有記載的產品歡迎查詢。
粉體塗料用流平助劑(詳細資訊請參照技術資料及MSDS)註)以上資料是敝公司累積的經驗，有關應用於各種塗料上，謹請嚴密的試驗後才採用，又此一覽表上沒有記載的產品歡迎查詢。
工業蠟助劑註)以上資料是敝公司累積的經驗，有關應用於各種塗料上，謹請嚴密的試驗後才採用，又此一覽表上沒有記載的產品歡迎查詢。
(註)以上資料是敝公司累積的經驗，有關應用於各種塗料上，謹請嚴密的試驗後才採用，又此一覽表上沒有記載的產品歡迎查詢。
OPTIFLO產品系列是SUd-Chemie公司的流變學專家新開發的，專門用於水性塗料的非聚氨酯締合型酮流平劑。
BYK涂料助剂简介
流平和表面流动控制助剂
流平和表面流动控制原理 流平和表面流动控制助剂
29/06/97 BYK-Chemie,Shanghai 17
流平
施工时
表面流动控制
施工时
表干后
无流平剂 有流平剂
无表面流动控制剂
表干后
有表面流动控制剂
29/06/97 BYK-Chemie,Shanghai 18
流平公式--表面张力是流平的驱动力
消泡剂
消泡原理 消泡剂的分类
29/06/97 BYK-Chemie,Shanghai 35
STOKES方程式
气泡越小 上升速度越慢 粘度越大 气泡上升速度越慢
r2 V~
h
V = 气泡上升速度 r = 气泡半径 h = 介质粘度
29/06/97 BYK-Chemie,Shanghai 36
排液效应-纯液体自动消泡
膜壁厚度约10纳米时泡沫破裂
29/06/97 BYK-Chemie,Shanghai 37
表面活性剂对气泡的稳定作用
疏水基 〔非极性
亲水基 <极性
29/06/97 BYK-Chemie,Shanghai 38
静电斥力使气泡稳定
气泡膜壁
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
液体流出
+
+
+
+
+
+
+
+
流平剂_2_王志军
的有机硅改性。Wacker 也在 1991 年得到一个聚二甲基硅
氧-聚丙烯酸酯接枝梳状共聚物的专利 US 5061762。楠本
Kusumoto 在 2003 年报告了自己的有机硅-丙烯酸酯大单
体与丙烯酸酯共聚得到流平剂，其中的有机硅丙烯酸酯见
式(25)。
式(25)
AFCONA 的 Matin Philipoom 是 Ciba-EFKA 在 2006 年 申请的国际专利 WO2006/125731A1 的发明人之一，这个技 术采用了丙烯酸单体、有机硅丙烯酸酯大单体、全氟烷基 单马来酸酯单体的三元共聚物作为流平剂。
许多带有酯键封端的有机硅用于化妆品的保湿助剂。 而在涂料油墨助剂领域，BYK 的 US 4812518 和 Shin-Etsu 的 US 5179142 专利有过专门明确的技术报告。在 BYK 的 报告中，有各种有机封端，都是从—ROH 封端的聚二甲基 硅氧烷开始，接着可以用马来酸酐酯化得到—COOH，或者 用异佛二酮二异氰酸酯得到端—NCO。然而更有实际意义 的是从—OH 开始的己内酯(或其他内酯)扩链，可以是主链 如式(14)、式(15)，也可以在侧链如式(16)。
20
涂料技术与文摘 Coatings Technology & Abstracts
Байду номын сангаас料讲坛
Coatings Lecture
式(28) 式(29)
对症使用。
4 非硅系聚合物流平剂
4.1 聚丙烯酸酯类流平剂
聚酯或聚醚的(甲基)丙烯酸酯见式 32。
引发剂
丙烯酸单体
烷基
聚丙烯酸酯
式(32)
式(30)
式(31) 同样，除了基本的聚二甲基硅氧烷外，烷基和混合聚 醚可以调整相容性，从低极性脂肪烃体系直至水性体系都 可以适应，而全氟烷基(Si—C 键连接)或者全氟烷基醚(Si —O 键连接)把有机氟引入。它既可以调节成消泡剂，又可 以调节成流平剂，具有更低的表面张力，相容-临界相容不相容的过渡能力，以及滑度、底材润湿等通常流平剂需 要的性能。它比聚醚改性的有机硅更能抗缩孔，在倾向于 不相容时能更强地消泡也更容易缩孔。问题是假如过于相 容了，又会非常稳定气泡，而且一旦稳定了就很难消除。 所以这是一个比较敏感的助剂，通常会在较特殊的用途选 用作主流平剂，例如对抗涂装线上的沾污导致的缩孔。 综上所述，聚二甲基硅氧烷的改性方法众多，各自成 为一个体系，这里不能尽述，例如基于聚酯、聚醚的 OH 封端、COOH 封端的部分可以继续制得反应性的有机硅助 剂，这些反应型的助剂可以是端 NCO 的，也可以是端丙烯 酸酯双键的；有机硅的改性还可以利用单端基的聚丙烯酸 酯与直链聚二甲基硅氧烷直接制得的主链嵌段；如果采用 氨基封端的聚二甲基硅氧烷则能通过 Michael 加成反应得 到烷基氨官能团的聚二甲基硅氧烷，最近的报道中有基于 聚二甲基硅氧烷的超支化聚合物核心配合边缘的有机改 性，这些都能够作为助剂使用。所以它们的体系庞大繁杂， 并没有绝对的好坏高下，而是在于了解它们的性能特征，
用于胶黏剂BYK助剂指南
强烈降低表面张力，不稳泡 强烈降低表面张力，不稳泡 氟类表面活性剂的替代品，降低静态和动态表面张力 降低表面张力，特别适用于幕帘式涂布施工，改善粘弹性
BYK-3400 的非无硅版本 降低动态表面张力，特别适用于高速施工
聚丙烯酸酯
*不挥发份大于94% 第一推荐
过程的动态表面张力，却并非快速施工 工艺的首选。另一方面，BYK-DYNWET 800 在所有速度都可以几乎同样程度的降低 表面张力。
BYK-3410 是另一款用于降低静态和动 态表面张力的不含有机硅的表面活性剂。 此外，它具有多个非直接食品接触的应 用许可。
如果底材与胶粘剂的表面张力仅有很小 的差别，可以使用丙烯酸酯类流平剂。 例如 BYK-381 不仅提供优异的流平性， 同时也确保良好的底材润湿。
技术信息 AS-TI 4
有机硅表面活性剂降低静态表面张力
30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20
X 0.30 %
空白 X 0.50 %
BYK-347
BYK-348
BYK-349
图表3
表面张力（单位：mN/m）
使用助剂
空白
+ 0.30 % 32.7
+ 0.50 %
BYK-347
+ 有机硅表面活性剂
有机硅表面活性剂：应用领域
BYK-347 BYK-348 BYK-349
0%
5%
BYK-349
26.7 25.4
图表4
+ 表面活性剂 图表5
15 %
助溶剂比率 图表6
3
技术信息 AS-TI 4
不含有机硅的表面活性剂 BYK-DYNWET 800 是不含有机硅的表面 活性剂，专门用于降低动态表面张力。 降低动态表面张力可以快速的生成新的 表面，对高速施工工艺（印刷，幕帘涂 布）特别有帮助。在图表7中，借助气 泡压力式表面张力测试仪测定表面张 力。低气泡频率对应低速施工过程，而 高气泡频率对应高速施工工艺。尽管有 机硅表面活性剂能降低静态或慢速施工
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Paint 油漆
CH3 (CH3)3Si O Si CH3 O
CH3 Si O
CH3 Si CH3 O Si CH3 O
CH3 Si CH3 O
CH3 Si O
CH3 Si CH3 O Si CH3 O
CH3 Si CH3 O Si(CH3)3
Substrate 底材
, Page 14, Peter van Dam, BYK-Chemie, PGM Surface Additives
内聚力越大，表面张力越高
Water
水
73 mN/m =
23 mN/m =
strong cohesive forces
强内聚力
hydrocarbons
烃
no cohesive forces
没有内聚力
, Page 4, Peter van Dam, BYK-Chemie, PGM Surface Additives
10 µm
, Page 12, Peter van Dam, BYK-Chemie, PGM Surface Additives
Reduction of surface tension with organic modified siloxanes 有改性有机硅氧烷降低表面张力
mN/m 30 29 28 27 BYK-320
Crater (contamination from outside) 缩孔（受外因影响）
Paint 油漆(30 mN)
Particle/粒子 Droplet/液滴 Dirt 污垢 (28 mN)
Substrate 底材 32 mN
, Page 18, Peter van Dam, BYK-Chemie, PGM Surface Additives
Crater (contamination of the substrate) 缩孔（底材被污染）
Paint 油漆(30 mN)
Droplet/Dirt 液滴/污垢 (28 mN)
Substrate底材 32 mN
, Page 19, Peter van Dam, BYK-Chemie, PGM Surface Additives
, Page 16, Peter van Dam, BYK-Chemie, PGM Surface Additives
Surface EffectsQ 表面效果 Causes for and overcoming of surface defects 表面缺陷的原因和解决办法
, Page 17, Peter van Dam, BYK-Chemie, PGM Surface Additives
Typical surface tensions* 各物质的表面张力
Solvents 溶剂
Resins 树脂
Subtrates 底材
80
70 mN/m 60 50 water-borne 水性 40 30 20 Xylene 二甲苯 white spirit 白电油 Alkyd resin 醇酸树脂 Acrylate 丙烯酸 Untreated steel 无处理钢材 SMC-Polyester 聚酯 Polypropylene 聚丙烯 Water 水
CH3 Si O Si (CH3)3
Si O
Organic Modification
Alkyl
Alkyl CH3 CH2CH3 (CH2)9CH3
mN/m 21 26 32
芳烷基
有机改性
y
, Page 7, Peter van Dam, BYK-Chemie, PGM Surface Additives
Surface Additives 表面助剂
Silicones and Acrylates 有机硅和丙烯酸 Peter van Dam
Topics 主题
- Surface tension theory 表面张力理论 - Silicones to improve substrate wetting 有机硅促进底材润湿
SolventSolvent Evaporation Evaporation 溶剂挥发 溶剂挥发
Wet paint with silicone = 30 mN/m Wet Paint with silicone = 29 mN/m paint without silicone = 29 mN/m Paint without silicone = 33 mN/m 涂料不含有基硅 Substrate = 31 mN/m 底材
表面活性剂
70
65
Surface tension mN/m
60 55 50 45 40 35
30
25 20 15 10 5 0 0 1 10 100 1000 10000 Water Air Surface
表面 张力
Concentration mg/L
含量
, Page 10, Peter van Dam, BYK-Chemie, PGM Surface Additives
Objectives when formulating coatings* 涂料配方的目标 - excellent flow and levelling 优异的流动性和流平性 - sufficient substrate wetting 充分的底材润湿 - no crater 没有缩孔
- are directly related to the surface tension of this coating 直接关系到该涂料的表面张力 - organic modified silicones and acrylates influence the surface tension in such a way to improve these properties 改性有机硅和丙烯酸酯通过改变表面张力改善以上特性。
Crater formation 缩孔的形成
Paintdroplet into wet paint 涂料滴进湿膜中
left: same surface tension 左：相同表面张力 right: droplet with lower surface tension 右：液滴表面张力更低
, Page 20, Peter van Dam, BYK-Chemie, PGM Surface Additives
Surface tension 表面张力
• Molecules in liquids have a relatively high mobility 分子在液体中能相对的高速移动 • Inbetween the molecules there are cohesive forces 分子间存在着内聚力 • The higher these cohesive forces are, the higher the surface tension will be
Melamine resin 氨基树脂
Phosphatized steel 磷化钢材
, Page 15, Peter van Dam, BYK-Chemie, PGM Surface Additives
Substrate wetting and interfaces during coating application 涂料施工中的底材润湿和界面状况
Orientation of organic modified siloxanes 改性有机硅定向
CH3 (CH3)3Si O Si CH3 O CH3 Si O CH3 Si CH3 O CH3 Si O CH3 Si CH3 O CH3 Si O CH3 Si CH3 O CH3 Si O CH3 Si CH3 O Si(CH3)3
, Page 2, Peter van Dam, BYK-Chemie, PGM Surface Additives
Definition of surface tension 表面张力的定义
, Page 3, Peter van Dam, BYK-Chemie, PGM Surface Additives
, Page 6, Peter van Dam, BYK-Chemie, PGM Surface Additives
Organic modified siloxane 有机改性硅氧烷
CH3 (CH3)3 Si O
• Polyether 聚醚 (EO / PO) • Aralkyl 芳烷基 • Polyester 聚酯 • reactive 反应型 - Acrylic 丙烯酸 - COOH 羧酸 - OH 羟基
- Acrylic levelling additives 丙烯酸酯流平剂 - Silicone surfactants 有机硅表面活性剂 - Dynamic surface tension reduction 降低动态表面张力 - Acrylated and OH-functional products 丙烯酸酯和羟基改性产品 - Silclean for easy to clean surfaces 表面易清洁产品
CMC (critical micelle concentration) in solutions containing surfactants 溶液中含表面活性剂的临界胶束浓 度
Surfactant:
75
Hydrophobic 憎水 (tail) 尾 Hydrophilic 亲水(head) 头
, Page 5, Peter van Dam, BYK-Chemie, PGM Surface Additives
Polydimethylsiloxane 聚二甲基硅氧烷
CH3 (CH3)3 Si O Si O Si (CH3)3
CH3 x Compatible 相容 x 2 - 27 Flow 流动 45 - 230 Surface slip 表面滑爽 Incompatible 不相容 380 - 1500 Defoaming 消泡 1800 - 2900 Hammertone 锤纹