传统溶剂型涂料的中有机溶剂以及施工时使用的稀释剂都属于挥发性有机化合物（VOCs），是形成臭氧(O3 ) 和细颗粒物 (PM2.5 ) 污染的重要前体物。水性涂料的主要溶剂是水，由于从源头上降低了VOCs的排放，在降低企业成本的同时更加环保、安全，水性涂料近年来迎来了广阔的发展。
由于水的表面张力高达72mN/m，水性乳液树脂的表面张力也大，水性涂料在钢铁等基材上难以润湿铺展开来而形成均一连续的漆膜。涂装中容易出现因涂料润湿效果不佳出现缩边、缩孔及涂覆不均等表面涂层缺陷而造成防护性能下降及装饰效果差的情形。涂料中的润湿铺展现象是基材表面上的空气被涂料取代的过程，这一过程的实质是以固液界面代替气固界面的同时还扩展了气液界面。水性涂料对基材表面的润湿效果受到基材表面张力(γsg）、水性涂料表面张力(γlg）和水性涂料与基材间的表面张力(γsl）三方面的影响。要使水性涂料在基材上有优异的润湿铺展，须满足γsg —γlg—γsl＞0。在水性涂料中加入基材润湿剂可以有效地降低γlg和γsl，实现其在基材上的铺展形成均匀的漆膜，避免涂装缺陷。
涂料中常用的基材润湿剂通常有：聚醚有机硅，双生有机硅，氟素类，双生聚醚炔二醇等。本文选取 4 种不同的基材润湿剂与双生有机硅对比研究其对水性涂料应用性能的影响。
1 实验部分
1.1 主要原料及仪器
聚醚有机硅润湿剂A（短链有机硅，Si原子数为3个）、聚醚有机硅润湿剂B（中链有机硅，Si原子数为4-6个）、双生聚醚炔二醇润湿剂C、氟素润湿剂D：市售。双生有机硅润湿剂SL-5100：杭州崇耀科技发展有限公司。
299聚氨酯缔合型增稠剂：海明斯；MT-3612丙烯酸乳液：巴德富实业有限公司；成膜助剂（C12）、中和剂DMEA、离型纸：市售；BZY - 3B自动表面张力仪：上海衡平仪器仪表厂；SFJ-400高速分散机：上海现代环境工程有限公司；BGD 763全自动振荡机、线棒涂布器（20/50/100μm）：标格达精密仪器（广州）有限公司；DIS-8290水性分散剂、SD-3009水性消泡剂、去离子水：杭州崇耀科技发展有限公司。
1.2 水性涂料的制备
磨浆：向分散罐中加入去离子水，开启搅拌，依次加入分散剂 、 消泡剂、颜料、中和剂等搅拌均匀，后加入玻璃珠振荡至细度合格，过滤色浆备用 。
制漆：调漆罐中加入水性丙烯酸乳液、然后在低速搅拌下加入色浆、增稠剂、成膜助剂及基材润湿剂等助剂，搅拌均匀调至适合黏度，最后用 80 目滤网过滤，备用。
1.3 性能测试
表面张力测试：参照 GB/T 22237—2008，以铂金片法测定添加 0. 1%不同基材润湿剂的水溶液的静态表面张力。
不稳泡测试：
①在100ml透明塑料瓶中加入50克去离子水和0.1%的基材润湿剂，震荡2分钟，查看泡沫高度变化。
②在250ml透明开口瓶中加入100克水性涂料和0.3%的基材润湿剂，在高速分散机上以2000r/min搅拌10分钟后，将漆液倒入量筒，查看泡沫高度变化。
润湿性测试：取一定量的样漆在离型纸上，用20μm线棒刮涂，查看干膜润湿情况。
防缩边测试：取一定量的样漆在离型纸上，用100μm线棒刮涂，查看干膜防缩边情况。
抗油缩测试：取一定量的样漆在涂有机油的马口铁上，用50μm的线棒进行刮涂，查看干膜防油缩情况。
2 结果与讨论
2.1 不同类型的基材润湿剂其0.1%水溶液的静态表面张力
表1 不同基材润湿剂0.1%水溶液的静态表面张力
基材润湿剂种类 |
聚醚有机硅A |
聚醚有机硅B |
双生聚醚炔二醇C |
氟素D |
双生有机硅SL-5100 |
表面张力（mN/m） |
20.5 |
25.0 |
33.4 |
16.5 |
22.5 |
由表1可以发现，各基材润湿剂降低水的静态表面张力效果最优的是氟素润湿剂，其次是有机硅类润湿剂，炔二醇效果不那么理想。聚醚有机硅润湿剂中：降静态表张效果最高的是短链聚醚有机硅A，其次是双生结构有机硅SL-5100，效果稍差的是中链聚醚有机硅B。
2.2 不同类型的基材润湿剂其0.1%水溶液的不稳泡性
图1 不同类型的基材润湿剂其0.1%水溶液的不稳泡性
由图1可以发现，各基材润湿剂中聚醚有机硅A和氟素D水溶液稳泡明显，聚醚有机硅B、双生聚醚炔二醇C和双生有机硅SL-5100水溶液具有优异的不稳泡性能。
2.3 不同类型的基材润湿剂在水性涂料中的不稳泡性
图2 不同类型的基材润湿剂在水性涂料中的不稳泡性
由图2可以发现，聚醚有机硅B、双生聚醚炔二醇C和双生有机硅SL-5100在水性涂料中不稳泡性优于聚醚有机硅A和氟素D，但不如水溶液中的差异明显。
这是由于水溶液中只有单一的基材润湿剂这一起泡稳泡因素，但在水性涂料中，还有水性树脂乳液、聚氨酯增稠剂、分散剂等起泡稳泡因素，基材润湿剂只是起泡稳泡因素之一。
2.4 添加不同类型基材润湿剂的水性涂料抗油缩表现
图3 添加不同类型基材润湿剂的水性涂料抗油缩效果
由图3可以发现，在水性涂料中聚醚有机硅A、氟素D和双生有机硅SL-5100三款基材润湿剂均有优异的抗油缩效果，聚醚有机硅B和双生聚醚炔二醇C抗油缩效果稍差。
2.5 添加不同类型基材润湿剂的水性涂料防缩边表现
图4 添加不同类型基材润湿剂的水性涂料防缩边效果
由图4可以发现，在水性涂料中双生有机硅SL-5100具有优异的防缩边效果，其次是聚醚有机硅A、氟素D和聚醚有机硅B，双生聚醚炔二醇C防缩边效果较差。防缩边效果体现的是润湿剂在涂料中起的润湿铺展性和促进流平性的综合性能。聚醚有机硅A和氟素D润湿铺展性较优，但促进流平效果均一般，所以其防缩边效果一般；聚醚有机硅B虽促进流平效果较优，但其润湿铺展性一般，故其防缩边效果一般；双生聚醚炔二醇C其润湿效果较差，且无明显的促进流平效果，其防缩边效果最差；双生有机硅SL-5100有优异润湿铺展性和明显的促进流平效果，故其有优异的防缩边效果。
3 结语
基材润湿剂在水性涂料中占比很少 ，但却不可或缺。不同的类型基材润湿剂对水性涂料性能的影响也有较大差异。短链聚醚有机硅A和氟素D润湿剂水溶液表张表现优秀，在涂料中表现出优异的抗油缩和润湿性能，但同时也带来了稳泡等负面作用，防缩边效果也一般；中链聚醚有机硅B水溶液表张较高，其水溶液和涂料中均有不错的不稳泡表现，但其抗油缩和润湿性表现一般；双生聚醚炔二醇C由于其降静态表张能力一般，在水性涂料中润湿和抗油缩表现都较差；双生有机硅SL-5100虽然其水溶液表张优势不明显，但其在水性涂料中的不稳泡、抗油缩、润湿铺展性和促进流平等方面均表现出优异的应用效果。
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