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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。
五、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。
六、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。
七、常見物質的表面張力表
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。
五、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。
六、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。
七、常見物質的表面張力表
材料 | 表面張力[mN/m{dyn/cm}] |
水 | 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 |
鋁 | 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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