在涂料成膜过程中，随着涂膜的铺展和溶剂的挥发，涂层的界面特性也不断发生改变，所引起的物料流动将对涂膜的完整性产生影响。研究这些动态过程对涂料表面特性的影响，分析其成因，将有助于对涂层表面进行控制，防止涂膜缺陷的形成，如常见的漆膜缩孔现象。漆膜缩孔的原因较多，必须根据产品的实际情况和涂装工艺进行详细的分析和反复的试验，才有可能找到真正的原因，从而确定预防措施。对缩孔缺陷应以预防为主，加强涂装现场管理，把隐患消灭在萌芽状态。对于已经发生的缩孔缺陷，应从涂料配方、涂装工艺、涂装环境等各个方面分析解决。一、涂膜缩孔形成的原理。      缩孔是涂膜表面出现的各种不规则凹陷的总称，从形状上可分为平面式、火山口式、点式、露底式和气泡式等，通常以一滴或一小块杂质为中心，周围形成一个环形的棱。出现这种现象与缩孔施体的低表面张力有关。如果其表面张力较高，则不太可能形成缩孔。      1、在涂料配方中，如果各组分表面张力不匹配，就有可能产生缩孔。在涂膜涂布的过程中，由于产生了巨大的新成表面，因而涂料内部具有低表面张力的组分将移动至表面层，并且带动部分物料向周边迁移。这种低表张成分所带动的物料流动就有可能形成缩孔。若体系的黏度很小，体系能很快流平；若体系的黏度很大，表面吸附和物料流动过程很慢，则形成缩孔的可能性较小。只有在黏度适中偏低的时候，才会产生缩孔。     2、外界的物理扰动也使涂膜表面组成发生变化，造成涂膜表面的表面张力分布不均匀，低表面张力部分将向高表面张力处迁移，并带动部分漆料一起迁移，从而产生局部的流动而导致缩孔的形成。如果液膜足够厚，则液体可以从底部补充进人凹陷处，使缩孔弥合。但若液膜较薄，没有液体可以补充，则将形成永久性缩孔。      3、在涂层干燥过程中，如果因溶剂挥发而产生表面张力梯度，也有可能造成缩孔。设溶剂的表面张力为γ1，成膜物质的表面张力为γ2，底材的表面张力为γs。若γ1＜γs＜γ2，当涂料涂布时，开始涂料的表面张力γc=γ1＜γs，则涂膜可以铺展；随着溶剂的挥发，涂膜的表面张力逐渐提高，当漆表面张力γc达到γs甚至超过γs时，即有可能产生缩孔。但若此时体系的黏度已很高，表面张力不足以拉破涂层时，就可以避免缩孔；而若γ2＜γ1＜γs，当高表面张力的溶剂挥发时，由于成膜物质的表面张力低于底材，因此不会对流平产生影响，且表面组成中，溶剂的含量少，它的挥发不会产生显著的表面张力梯度，产生缩孔的可能性不大。       4、外来污染物造成缩孔。若外来污染物的表面张力γ3＞γc，则它不会在湿涂膜表面铺展，因此不会造成表面张力梯度；而若污染物是低表面张力物质，则它在高表面张力的涂层上铺展，并取代原表面，这种不规则流动就会造成缩孔。当表面存在表面张力梯度时，缩孔的形成还取决于涂料本身的流动性。在湿涂膜上表面张力梯度的作用下，流体由一点向另一点流动时，就会产生缩孔。而在缩孔区域内，如果流动量大，还可能形成露底缩孔。要减少缩孔产生的概率，就应该使涂料的流动性小，而流动性的大小又取决于涂膜厚度、涂层黏度及表面张力梯度。二、实际生产过程中缩孔产生原因。      缩孔总是由于表面张力梯度造成的，而表面张力的形成主要是由于涂料施工过程中，涂膜中含有低表面张力的活性物质，要想在减少缩孔，必须杜绝涂膜施工过程中的活性物质污染。总结缩孔产生的原因可能有以下几种。       1、涂料配方中各组分的表面张力不匹配，体系中低表面张力组分如各种表面活性剂含量过多、溶剂表面张力低于其他物质的表面张力等，均容易造成缩孔；       2、底材本身表面张力太低或涂料表面张力太高造成涂料对底材润湿不良；       3、底材上有油污，造成局部表面张力过低，使涂料润湿涂布不良；       4、涂料施工的工艺要求不合理，如低表面张力物质未消除即进行喷涂、喷涂膜厚要求过薄、喷涂设备的空气压力/空气流量太低（雾化和成形空气）、不同颜色品种油漆混合生产时，低表面张力漆雾在高表面张力漆上造成污染；       5、在汽车涂装施工过程中，不可避免的要有人的操作，从电泳的加料、PVC喷涂、到打磨、擦净、油漆喷涂、油漆调整等等，员工衣物、手上的低表面张力物质在操作过程中被带到车身上会导致缩孔；        6、原漆及稀释料在包装运输或贮存等过程中混入了油、水、尘埃等杂质；        7、湿膜过厚、黏度过小等原因。三、谈谈缩孔的预防。       防止缩孔的形成需要认识产生这种弊病的原因。如果由外来缩孔施体所致，则需小心防止表面污染；若缩孔是涂膜自发产生的话，则需重新调整配方。如果是溶剂的表面张力过低造成的，则可以通过添加具有低表面张力的表面活性剂和具有良好相容性的表面控制剂来降低液膜的表面张力，如比较常见表面控制助剂是有机硅流平剂，使其低于缩孔施体的表面张力。但需注意的是，如果低表张表面控制助剂添加量过多，则会因体系中表面张力不匹配而适得其反。因为在涂料涂布过程中会形成大量新鲜表面，会从体相中吸附表面活性剂；同时，大量的表面活性剂可能与涂料产生不相溶性，在涂料干燥过程中，其浓度发生变化，超出其溶解度，生成少量不溶的液滴，就会导致缩孔，如涂料中加入过量硅油就易产生缩孔。有机硅化合物的表面张力与所用涂料的差别很大，有时即使被稀释到很低的浓度时也会引起缩孔。

      炭黑的黑度和着色力高，在涂料工业中是不可缺少的黑色颜料。色素炭黑主要应用在建筑、汽车、铁路车辆和船舶用涂料中，并可作为调色颜料应用于灰色及其他颜色的涂料中。炭黑的主要的作用有如下几个方面。      1、炭黑可用来提高涂料吸收光线的能力。涂料配方中炭黑的加入会降低涂料颜色明暗度。在炭黑被用为唯一的颜料或用于加深色度时，这一特性可用来达到所需的黑度。充分分散的炭黑色相为中性至蓝相，而分散不充分的炭黑呈棕色相。       2、影响涂料的光泽。涂料的光泽是其表面粗糙状态的反映。已固化涂膜的表面粗糙状态受漆料、溶剂、润湿剂、颜料品种，颜色的表面化学性、颜色浓度以及分散程度的影响。炭黑是一种漆料的吸收剂，通常导致光泽降低。炭黑需要的漆料越多，光泽下降的趋势越大。因此，提高光泽的方法是要选择一种具有良好分散性，需要漆料量低的炭黑。       3、影响涂料的流动性。一般来说，提高颜料的比表面积，结构性及浓度，均会导致涂料粘度的增加。炭黑的颗粒性以及它对分散漆料的亲和性会使漆料本身的粘度上升，使体系成为非牛顿型。经表面处理后的炭黑能降低粘度改善涂料的流动性。       4、提高涂料的耐久性。涂料能承受暴露在使用环境中的能力称之为耐久性。炭黑对所有波长的光线都具有极高的吸收性，因此能使涂膜具有优异的紫外线耐久性。细颗粒炭黑比粗颗粒炭黑能吸收更多的紫外光，在要求紫外光保护性能时，使用细炭黑更好；增加炭黑用量，也能提高紫外线吸收性，从这一性能来说，炭黑亦是一种优良的紫外线吸收剂。        我们再来讨论下涂料用色素炭黑的一些重要指标。        1、黑度。黑度是涂料用炭黑的主要指标，当用于黑色涂料的着色时，如黑色汽车面漆，要求所用炭黑黑度愈高愈好。而当将炭黑用于调色时，黑素太高添加量太少，反而容易引起不同批次的涂料产品产生色差，故要求使用黑度较低的炭黑。        2、着色力。着色力，即着色强度，是将白色或彩色颜料和炭黑混合时，炭黑的着色能力，也就是炭黑使混合物系光吸收作用提高的程度。这一特性取决于炭黑和颜料的配量比和炭黑本身的性质，当配量比一定时，某一炭黑的着色能力即为其着色强度，在涂料行业中称为着色力。炭黑粒径小时，结构低，着色力就较高，然而当粒子小于20nm时着色能力不再上升，甚至下降。       3、色相。“炭黑粒子”随粒径减小而减弱的光反射还会影响其色相。用细粒径炭黑进行表层黑色着色产生淡蓝色相，它能进一步增强高色度视觉印象；用粗粒径炭黑着色则会产生棕色色调。除粒径外，炭黑的结构也会对色调产生影响，结构较高的炭黑和粒子较粗的炭黑会产生相似的影响。        4、光泽。当色素炭黑粒径减小或结构提高时炭黑的吸油量增加，会使涂料的粘度提高，在同样的炭黑浓度下，涂层表面自由漆料（成膜物质）减少，因此光泽降低。当炭黑表面含氧基团或挥发分增多时，炭黑在联结料中的润湿性提高，粘度降低，涂层表面自由漆料增多，光泽将会提高。        5、分散性和分散稳定性。涂料炭黑聚集体大小一般在20到数百纳米之间，在漆料中不容易分散。炭黑在漆料中的分散状态对涂料的性能影响很大。炭黑在涂料，特别是和其他颜料如钛白粉等混合使用时，由于其相对密度、聚集体直径、形状和表面化学性的不同，炭黑容易产生絮凝现象，即影响涂料的分散稳定性。

       本文简要谈谈水性聚氨酯树脂的分类及主要应用。水性聚氨酯树脂一般有以下几种分类方法。      1、以外观分类，水性聚氨酯可分为聚氨酯乳液、聚氨酯分散液、聚氨酯水溶液。实际应用＊多的是聚氨酯乳液及分散液，如左图。       2、按固化方式分类，水性聚氨酯可分为双组份反应交联型、单组份自干、光辐射固化等三种。水性双组份体系与传统溶剂型双组份体系一样，需要A、B两种组分混合发生交联固化，一般使用水性异氰酸酯固化剂；单组份水性聚氨酯在室温或加温条件下固化；辐射固化水性聚氨酯一般含有双键，可在紫外光条件下经光引发剂引发聚合。       3、以亲水性基团的性质分类。根据聚氨酯分子侧链或主链上是否含有离子基团，即是否属离子键聚合物，水性聚氨酯可分为阴离子型、阳离子型、非离子型。含阴、阳离子的水性聚氨酯又称为离聚物型水性聚氨酯，不含离子基团的称为非离子水性聚氨酯。       4、以聚氨酯原料分类。按主要低聚物多元醇类型可分为聚醚型、聚酯型及聚烯烃型等，分别指采用聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚丁二烯二醇等作为低聚物而制成的水性聚氨酯。还有聚醚-聚酯、聚醚—聚丁二烯等混合类型。以聚氨酯的异氰酸酯原料分，可分为芳香族异氰酸酯型、脂肪族异氰酸酯型、脂环族异氰酸酯型。       5、根据聚氨酯的水性化方法分为自乳化法和外乳化法。自乳化法又称内乳化法，是指聚氨酯链段中含有亲水性成分，无需乳化剂即可形成稳定乳液；外乳化法又称为强制乳化法，若分子链中仅含少量不足以自乳化的亲水性链段或基团，或完全不含亲水性成分，此时必须添加乳化剂，才能得到乳液。比较而言，外乳化法制备的乳液中，由于亲水性小分子乳化剂的残留，影响固化后聚氨酯胶膜的性能，而自乳化法消除了此弊病。水性聚氨酯的制备目前以离子型自乳化法为主。      再来看看水性聚氨酯的主要应用。不同类型的多异氰酸酯和多羟基化合物反应，可以制得不同性能的涂料, 以满足各应用领域的需求。聚氨酯涂膜具有一系列优良的特性, 突出的优点有耐磨性, 耐化学品性, 良好的韧性、弹性和对基材的粘接性；能在室温或低温固化。       1、木器漆一般要求美观并有良好的耐磨性、耐沾污性。水性聚氨酯具有耐磨性、柔韧性、附着力强等特点，木器漆已成为水性聚氨酯涂料的重要应用领域，具有广阔的发展前景。       2、汽车涂料品种繁多，有电泳漆、二道漆、面漆、原厂漆、修补漆等。从环保的角度考虑，水性化是汽车涂料的发展趋势，汽车表面的底漆、中涂漆、色漆、罩光漆以及修补漆均可采用水性聚氨酯作为成膜物。目前使用的水性聚氨酯汽车涂料主要是双组分类型的。抗黄变剂BETTERSOL 1830W在水性汽车涂料、包括内外饰产业具有良好的耐候抗黄变性能表现，具有重要的应用。       3、涂覆防锈涂料是防止钢铁腐蚀的主要方法之一，水性涂料因其能够有效地克服溶剂型涂料价格高、污染大的缺点，逐渐成为涂料的主要发展方向。       4、建筑涂料要求耐光性、耐候性等一些性能，利用聚氨酯分散体涂料通过组分调整可使其综合性能完全满足要求。聚氨酯分散体涂料因为有着优良的耐水、耐久和耐候性，对建筑物的外部装饰有着突出的优点。       5、聚氨酯和聚丙烯酸酯在性能上具有很大的互补性，两者结合可得到性能更加优良的高聚物。水性体系中以丙烯酸树脂对聚氨酯进行改性是重要的研发方向。聚氨酯漆膜丰满、亮丽，具有优异的耐腐蚀性、附着力、耐化学药品性、耐候性，在胶粘剂、涂料等领域得到广泛的应用，但是单一的乳液在稳定性、自增稠性、固含量以及聚氨酯树脂涂膜耐水性、光泽等方面不尽如人意；丙烯酸树脂具有机械强度高、耐老化、抗黄变、耐水性好等优点，但又存在着耐有机溶剂性较差、耐热性差、软化点较低、耐磨性差等缺点。

       涂料发花属于配方中颜料动态分离现象之一，即颜料在水平方向发生分离问题，以致涂膜颜色不均而出现发花；浮色是颜色在垂直方向上发生变化，涂料在成膜和干燥过程中一种或多种颜料发生分离，一种颜料浮到表面，另一种颜料原位不动或是沉到底部。涂料颜色的调制比较复杂，在涂料生产和施工过程中常常会碰见浮色发花问题。涂料出现浮色发花时，颜色与标准板产生色差，调色变得很困难，既浪费颜料又调色不准；同时涂料的开罐效果很差，且涂料干燥后施工涂膜颜色偏离，并难以涂成均匀一致。       在实验室我们可以从两方面观察和判断浮色发花现象。1、罐内静态浮色。色漆分散均匀后在贮罐内静置一段时间后，罐内出现的一种或多种颜料分离出来浮现在表面的现象。如储存一段时间后，开罐后看到罐内表面浮现黑色，酞青兰或白色等现象；2、涂膜动态浮色。涂膜干燥过程中颜料粒子发生分离的现象称为动态浮色，动态浮色的颜料分离分两种情况：一种是涂膜发花表面颜色不均，另一种是涂膜浮色在表面颜色均一，但是表层与底层颜色有差异。用手指揉展来鉴别浮色，首先将涂料倾倒或涂布在玻璃板或黑白卡纸上，流平状态时，将手指揉磨直到涂膜开始变得粘稠，颜料粒子不再迁移分离。如果涂料存在浮色，未揉磨的表面与揉磨后的表面在色相上存在差异，揉磨过程中颜料容易分离而出现丝状条纹，涂膜干燥后揉磨的表面会出现棱角涡流花纹，指揉变色程度随指研条件而变化，揉磨时间的长短或揉磨动作的轻重以及涂膜干燥速度等对颜色变化程度有很大的影响。      造成涂料的浮色发花因素很多，颜填料粒径差、体系中各物质的表面张力差、以及各物质的亲水亲油平衡值(HLB)、乳液与色浆的兼容性等以下进行具体讨论这些因素。一、颜填料粒子的粒径对涂料浮色发花的影响。      涂料在干燥过程中，随着涂料中挥发分的挥发进行，这些挥发分还会夹带一部分颜、填料把它们带到涂膜表层上来，而这些颜、填料粒子在被输送到表面过程中，有较高表面积的较细粒子易于输送，而比表面积相对低的粗粒子则有碍于运动；在乳胶漆涂膜干燥时，更为亲水的物质趋向于快蒸发，如果白浆相对色浆来说亲水性强一些，即白色的颜填料粒子的亲水性比色浆中颜料粒子更亲水一些，它们就更易被强极性的挥发物质带到表面上来。加上颜填料粒子粒径差太大，使得颜、填料之间的混容性变得很差。由于以上原因，用这种颜料制得的色漆不好施工，施工过程中涂料浮白现象严重，而涂膜则发生浮色。浮白色很难调深色漆，且会造成颜料的浪费。解决方法是仔细选择颜、填料，使所选用的颜填料的粒径要匹配，避免浮色发花现象。二、表面张力差对涂料浮色发花的影响。      在调色时，常发现有些色浆在白色基础漆中很难分散均匀，分散好的色漆在静止一段时间后，很快就有分色或浮色现象发生，或涂料的开罐效果不好。在制漆过程中，白浆的制作与色浆的制作工艺配方不同，制作白浆常采用阴离子型分散剂或离子型聚电解质分散剂，而色浆则多采用非离子分散剂，或与部分阴离子分散剂并用，因而白色颜料与彩色颜料粒子因吸附了一层不同的润湿分散剂而具有不同的表面性质，其亲水亲油值不一样，其表面张力也不一样。一般离子型表面活性剂比非离子型表面活性剂的表面张力大。都是非离子类表面活性剂，因其疏水端分子结构不一样，其表面张力也不一样，而且分子疏水端结构中＊外面的链节对表面张力贡献＊大。表面能低的分子意味着分子之间的力小，表面张力也较低。从热力学方面来考虑，表面张力低的物质容易吸附转移到界面，而使体系稳定，因表面张力降低削弱了液体收缩表面和液滴聚并的趋势，降低弯曲液面的附加压力差，有利于液面及分散体系稳定。所以如果白浆或色浆之间的表面张力与体系的表面张力差相差大时，用这种浆配置的涂料比较容易出现浮色。三、体系之间的相溶性。      乳液与色浆相容性好，则涂料和涂膜的浮色发花情况会少很多，乳液对色浆润湿好则色漆展色性也很好。在水系涂料中经常使用阴离子和非离子型表面活性剂作润湿分散剂，在水系中具有极性和离子型表面的无机颜料，能够与添加的离子型表面活性剂的极性基或离子发生作用，形成二层吸附层。在水系颜料浆中颜料粒子表面吸附了表面活性剂，形成保护层，但保护层之间的作用力有分子间力、静电力之分，所以其间的作用力强弱不一样，当以上色浆与各类乳液或乳胶漆混合时，色浆的分散稳定性表现就不一样，当颜料粒子表面的表面活性剂与乳液粒子表面吸附的表面活性剂即乳化剂或者水之间的亲和力大时，颜料粒子所吸附的表面活性剂被剥离，使得颜料粒子表面的保护层变薄，造成颜料的絮凝，从而引起涂料涂膜的浮色发花。当然当乳液颗粒外的乳化剂与色浆中颜、填料粒子外的表面活性剂兼容性好时，则乳液对这些颜、填粒子的润湿就好，整个色漆的展色性就好，色彩鲜艳，且不浮色。四、亲水亲油平衡值对浮色发花的影响。      亲水亲油平衡值(HLB)是个很敏感的问题，涂料配方中有多种材料，如乳液、颜料、填料、溶剂、助溶剂及各类助剂，包括功能性助剂，如紫外线吸收剂等，这些材料它们都有自己的亲水亲油平衡值(HLB值)，各材料的亲水亲油平衡值匹配则涂料整个体系的性能就很优良，浮色、发花、分水等现象就会克服。虽然我们使用的乳液、颜填料选定以后，亲水亲油平衡HLB值就没法改变，但可以通过选择助剂，如润湿分散剂、增稠剂等来调整体系的HLB值，使整个体系的HLB值平衡。我们知道，亲油的物质其亲油端的表面张力小，涂料贮存在容器贮罐中，这些亲油的物质容易浮到表面上来，从热力学角度来讲，整个体系能量降低，体系稳定。当生产的乳胶漆在静态，即在容器中就浮色，不仅开罐效果不好，施工性能也不好，涂膜状态也不好。如果涂料浮白色，说明白浆HLB值比较小，白浆比较亲油，所以生产白浆时就要把白浆做得亲水一点；如果涂料浮的是色浆的颜色，说明白浆HLB值比较大，比较亲水，则在生产白浆时就要把白浆做得亲油一些，来阻止涂料浮色。      亲水亲油平衡值(HLB)的匹配，可以通过选择润湿分散剂来完成。阴离子分散剂中带疏水基团的铵盐分散剂比羧酸钠盐类分散剂要亲油，HLB值小，且带疏水基团的铵盐分散剂对乳胶漆涂膜的浮色也有很大改善。因为当颜填料粒子包裹了这种类型的分散剂时，颜填料粒子周围不仅有静电阻力，还存在空间位阻，而且涂膜在干燥过程中，随着水分的蒸发，铵盐中氨也挥发，使得此类分散剂更疏水一些，从而包裹了此类分散剂的颜填料粒子与成膜物兼容性更好，加上空间位阻使得结构变得很膨松，从而使涂膜在干燥过程中涂膜浮色，即动态过程中浮色也得到抑制。五、增稠剂对乳胶漆浮色发花的影响。      一些假塑性强的缔合增稠剂与HLB值较大的表面活性剂有很大的亲和性，使其在颜料表面上脱附，造成颜料的聚集和絮凝，进而使体系着色力下降并生成浮色发花。在有机和无机颜料混用的体系中，尤其是钛白与青蓝、青绿和碳黑色浆共用时，采用假塑性弱的缔合增稠剂可获得色泽较为满意的乳胶漆，并有良好的流平性。增稠剂或分散剂等某些基团，如疏水端基与颜料粒子有较强的亲和力，吸附颜料粒子形成桥架絮凝而导致涂料浮色；强疏水缔合型增稠剂，如因疏水基团对色浆粒子的吸附，引起桥架絮凝着色性较差；碱溶胀型增稠剂因所带离子电荷数量不同，成盐增稠后在涂膜干燥中导致成膜物带电荷数量不同，耐强极性颜料粒子亲和力不同，浮色严重程度，不同体系在展色方面亦存在差异。