卷材涂料的非硅非氟消泡流平解决方案

　　来源：先创化学

　　卷材涂料目前是工业涂料中占比相对较大的涂料品种，包括卷钢、卷铝涂料、印铁涂料等。

　　在我国涂料快速水性化过程中，卷材涂料由于其特殊的施工以及烘烤工艺，漆膜的性能要求例如漆膜的硬度、耐性、生产线的锈蚀等等，完全水性化有较高的难度。目前尚无较为成熟可行的水性化方案。随着市场竞争的日趋激烈，卷材涂层的厚度也变得越来越薄，最极端的厚度做到只有3-4微米。这对于水性的卷材涂料的挑战更是难上加难！

　　目前在涂料配方中，普遍在使用含氟的流平剂，某些产品几乎变成标准产品。然而，这是一个极度局限甚至破坏卷材涂料生产厂家可持续发展的产品。纵观欧洲卷材涂料厂以及在华外资卷材涂料厂，几乎没有一家厂家在使用含氟添加剂（功能性面漆配方除外）。因此让卷材涂料流平剂回归正常变得尤为迫切与重要。

　　卷材涂料中的流平剂选择

　　根据卷材涂料的施工和应用特性，有一些关键考虑点需要注意：施工面积大，一般为连续性施工；施工车速高，常见的施工车速从40米/分钟到200米/分钟以上；涂层薄，一般常见只有10微米左右，最低的甚至薄至3-4微米；附着力要求高，涂层耐性要求高，硬度和柔韧性需要达到一定的平衡：外观要求高。

　　因此在选择卷材涂料配方时，要选用性能如硬度、耐性、柔韧性以及附着力等达到要求的主体树脂，能快速流平效果并具有铺展性优异的流平剂，还有抑泡性能突出的抑泡消泡剂，润湿性足够的不稳泡润湿剂，对于色漆的色浆用助剂也基本按上述要求选用。

　　在此其中，消泡流平又是所有原料选择中最关键点，消泡与流平甚至润湿刚好又能用同一个解决方案来实施。

　　卷材涂料的泡沫问题

　　一般来说，正常的卷材涂料都不应该使用表面张力太低的材料。在这个条件下，卷材涂料的泡沫一般都是机械泡，稳定性差，很容易自动消除。然而，配方中一些小分子低聚物杂质，低表面张力污染物有可能会导致泡沫较难自动消除彻底，这些泡沫被带到涂层表面后破裂从而形成缩孔（较薄涂层）或者火山口（较厚涂层）。

　　由于国内卷材涂料配方在若干年前被误导，绝大多数配方会惯性地添加含氟的助剂；另一方面颜填料的分散剂在剧烈的价格竞争状态下，大量使用聚醚或者聚醚改性的分散剂等。这些低表面张力成分的导入，会导致这些成分与主体树脂之间存在明显的表面张力差，从而导致空气被包裹之后非常容易形成稳定的泡沫结构。因此，应尽量避免能稳泡的低表面张力成分的导入。

　　卷材涂料配方低表面张力成分的来源

　　由于低表面张力成分是配方的主要稳泡原因，体系中低表面张力的材料主要是润湿剂和流平剂。一般来说如果分子量较小的化学物质，即使表面张力很低，往往也不会导致稳泡现象。但是作为添加剂使用的材料一般不会是很低分子量的化学物质，因此有可能会导致稳泡。

　　由于卷材涂料的基材主要是金属如卷钢或者卷铝等，属于较高表面张力的材质，一般表面张力在45达因左右。而常用的卷材涂料树脂的表面张力，聚酯体系的约41达因，而环氧体系的约47达因，互相之间有一定的差距。

　　润湿剂

　　正常来说，为确保足够的润湿能力以及针对可能存在的污染问题，适当添加其他成分来降低表面张力是有必要的。但是由于目前普遍在使用的溶剂型体系或者半水性化的水溶性或者醇溶性树脂体系中都大量使用溶剂。因此，降低表面张力来保证足够的润湿某程度上可以通过溶剂来做到，额外的润湿剂添加并不十分必要。

　　然而，由于基材的前加工或者预处理工序过程中或多或少会存在一定的污染，或者前处理时很难做到100%的清洁效果，添加较好润湿能力的添加剂使用就变得必须的。但与此同时，也要注意避免使用过低的表面张力的材料以免带来重涂，附着力甚至泡沫与污染的问题。

　　对于比较规范的涂装厂家，适当添加丙烯酸类流平剂就可以获得足够的润湿能力，因为一般的丙烯酸流平剂的表面张力约在35达因左右。因此，添加丙烯酸类流平剂来作为润湿剂是安全并足够的。

　　流平剂

　　常见的流平剂种类有：有机硅流平剂；丙烯酸流平剂；聚酯流平剂；氟改性流平剂等。针对卷材涂料，这几类流平剂都存在一定的问题。

　　有机硅作为一种高效的流平剂，在很多工业漆里面被大量应用。但是由于卷材涂料的特殊工艺以及要求，至今还没有在正常卷材涂料配方中出现，因为它的重涂性能较差，容易污染涂装环境，容易产生橘皮、波浪纹，稳泡且容易产生油窝等。

　　聚酯流平剂。聚酯流平剂一直都是高端卷材涂料的流平剂，能带来更高丰满度与鲜影性。对大面积涂层的平整度有显著的帮助。但相对润湿能力较弱，换个角度来说，能适当提高涂层的表面张力。

　　氟改性丙烯酸流平剂。这是目前国内厂家最常用的卷材涂料流平剂！然而，除非一些极端的条件我们并不推荐在配方在使用这类流平剂。

　　氟改性丙烯酸流平剂的负面隐患

　　所谓的氟改性丙烯酸流平剂，绝大部分都是全氟化合物与丙烯酸流平剂的混合物，并不是氟元素接枝在丙烯酸单体上。包括最早推广这类产品的知名产品，实际上并非如宣传所说的氟元素对分子链的改性。氟改性丙烯酸流平剂在卷材涂料配方使用，除其确实能带来一些应用性能外，更多的会带来一些非常负面的隐患。

　　市面上不同的供应商会选用不同的分子量的全氟化合物与中低分子量丙烯酸流平剂进行拼配。较大分子量的氟化合物带来适当的消泡性能，较小分子量的全氟化合物则带来较佳的润湿性能以及更快的流平效果。另一方面，氟改性流平剂由于其低表面张力因此具有较低的动态表面张力，所以容易适应较高车速的涂装工艺。

　　然而，由于氟化物的特殊性能，一般来说即使能与丙烯酸流平剂充分混合，但也很难达到分子链缠绕级别的相容性。因此，氟化合物一般都很容易产生同类相容的现象而集聚在一起。分子量越小越容易集聚，分子量大的与流平剂的相容性本来就更弱。这个前提下：

　　氟化合物在涂料的生产过程中，很容易因为过的低表面张力而对生产设备产生即时的润湿而附着在设备表面。而一般的清除方式都无法对设备的表面附着氟化合物进行清除，累积到一定程度后有可能脱落污染后续批次的产品。

　　在涂装过程，上述同样原因会导致氟化合物积聚在涂料辊或者刮刀上；积聚了氟化合物的区域会出现涂料无法润湿该污染点而出现上漆不均匀，从而导致涂层出现整卷卷材有一条或轻或重的划痕。

　　在烘烤干燥过程中，小分子的氟化合物很容易因为高温而随着溶剂挥发而升华，因此容易在烘道的空间内同类聚集而返滴在涂层表面而导致油窝。

　　氟污染后的解决，几乎是无法用一个安全有效的办法进行解决问题。氟污染发生在设备上的时候，包括生产以及涂装设备，最有效的方式是更换或者重新打磨！常用的溶剂、清洗剂都无法将污染物溶出或者清洗。这对于一般的涂料厂或者涂装厂来说是一个巨大的浪费与损失。

　　对于卷材涂料涂装过程出现的锁孔油窝现象，目前普遍的解决方案是添加“抗油剂”。这是一个典型的治标不治本的方案！所谓的抗油剂一般都是纯的全氟化合物，导致后果就是越使用后续污染越严重，需要添加的抗油剂越来越多，最终进入一个走不出的恶性循环！

　　先创如何选择

　　对于很多习惯使用氟改性丙烯酸流平剂的工程师，或许会对氟改性丙烯酸流平剂提出很多“优点”。但是，卷材涂料基本没有人添加有机硅助剂，为什么有人会用表面张力更低，相容性更差的氟化合物拼配的“氟改性”类助剂？！

　　先创认为，对于润湿性，正常良好的不添加氟改性化合物的配方，原则上是能具有足够的润湿能力来面对基材的正常污染。再者，添加某些非硅非氟的润湿剂也可以大幅度改善配方的润湿性；也可以选用一些具有优异润湿能力的丙烯酸复配流平剂；比如先创的产品：X系列产品。

　　针对消泡效果，较大分子量的氟化合物由于相容性有限而以液珠形式存在体系中，当气泡遇到该液珠时由于表面张力作用下能起到快速有效的消泡效果，然而越是好的消泡效果越有可能带来更严重的污染风险，并不推荐。

　　目前先创公司的纯丙烯酸流平剂已经推出针对200米以上车速的产品，因此不需要使用氟改性流平剂！

　　结论

　　对于正常的卷材涂料配方，有足够安全的解决方案来解决润湿、流平和消泡问题，完全不需要选用所谓的“氟改性丙烯酸流平剂”。而且，针对不同的工艺和配方材料的要求，先创有不同的产品来满足更精细的配方要求。

　　卷材涂料的流平剂选择还可能牵涉其他性能要求，比如硬度等，先创化学还有更多的选择可以满足这些不同的实际要求。

　　由于氟化合物对生物包括人类的毒害不断被发现，以及氟化合物在环境极难降解和动物体内严重的积聚性，作为一个化工人我们有义务为了我们的可持续发展采取一些实际行动，尽一份力所能及的社会责任！