配方器在开发新产品或支持旧产品线时面临许多挑战。薄膜缺陷如空气夹带，陨石坑形成，流量不佳和水平，底物润湿，针孔和爬行只是在优化粘合剂和颜料之后遇到的一些问题。术语“ Pixie Dust”是一种神秘的化学物质，当添加到涂层中时，将解决上述一个或多个问题，但确切的机制尚不清楚。长期以来，化学家一直依靠反复试验方法，即用无数添加剂调整其配方，希望一个或多个能够起作用。有关这些添加剂的可用信息通常以保密性或带有通用化学名称标记的遮盖。在本文中，我们将提供有关确定其中一些薄膜缺陷的根本原因的信息，以及如何制定策略来修改液体涂料的表面张力，以及配方器如何做出智能选择，从而将产品数量减少到将产品数量减少到。测试。
许多涂料缺陷的来源
大多数涂料都以液态提供或施用，所有液体都遵守某些自然定律。特异性导致膜缺陷的液体的特征是，由于分子内聚力，它们保留最小形状（这是球体）的趋势。这种凝聚力通常被称为表面张力，并以Dynes/厘米为单位进行测量。当液体涂层与具有不同表面张力值（例如固体表面，颜料，其他液体甚至空气）接触时，就会出现缺陷。固体材料通常188金宝搏bet官网以表面能为特征，这是它们吸引以亚特（Dynes）/厘米测量的其他材料的趋势。
在底物润湿的情况下，液体涂层的表面张力必须小于所施加的底物的表面能。否则，它将不会形成连续或光滑的胶片。污染涂层的材料也是如此。188金宝搏bet官网涂层的表面张力必须小于其他材料的表面能或表面张力。188金宝搏bet官网否则，涂层将从它们中脱离，从而导致爬行或陨石坑形成（图1）。
例如，在表1中，我们看到二甲苯很容易弄湿所列出的任何底物，因为其表面张力值29低于其他表面能。但是，水会在大多数材料上形成珠子，因为其表面张力值为72的幅度高于玻璃以外的大多数表面。188金宝搏bet官网
这里的方程用于确定液体在基板上克服表面张力问题所需的最小膜厚度。
在哪里：
- H是厘米中液体的最小深度；
- «是液体以厘米为单位的表面张力；
- G是重力常数（980 cm/s2）；
- R是每立方厘米的克液体密度。
汞具有很高的表面张力，不会弄湿许多表面。但是，如果您将足够的汞倒入玻璃罐中，它将完全覆盖底部，因为液体的深度超过了汞的表面张力，并且会形成连续的层。在涂料应用中，这是不切实际的，在涂料应用中，成本和物理特性限制了所施加的涂层量。唯一合理的选择是将涂层的表面张力降低到小于表面，液体和污染物的少量，它可能与之接触。
减少液体表面张力的添加剂
有多种技术可以降低表面张力，它们部分取决于涂层的组成 - 无论是基于水还是溶剂，如果基于溶剂，则溶剂混合物是极性的还是非极性的。最实用的方法采用了低表面张紧化学物质，例如烃溶液或聚二甲基硅氧烷（PDMS）。碳氢化合物可以由二甲苯，矿物烈酒或矿物油等有机化合物组成。但是，它们主要在水基系统中有效，以帮助在制造或申请过程中除去涂料中的空气。聚二甲基硅氧烷是化合物，可以通过多种方式修饰，以解决由表面张力引起的特定缺陷问题。基于PDMS的添加剂的基本结构如图2所示。
增加硅氧烷单元（x）的数量将增加添加剂的分子量，并在溶剂介质中改变其兼容性。如图3所示，基于PDMS的低分子量添加剂往往更加兼容，并且可以改善润湿和流动，而在极高的分子量材料中可能是如此不相容，以至于它们只能在生成专业表面上有用。188金宝搏bet官网但是，通过添加特定量的有机成分或聚乙烯，可以更细节地控制兼容性和溶解度，如图4所示。
添加诸如氧化乙烷（EO）或氧化丙烷（PO）之类的成分将确定多硅氧烷在液体介质中的溶解度。添加比EO更多的PO将改善芳香或脂肪液碳氢化合物等非极性溶剂中添加剂的兼容性。与PO相比，添加更多的EO将改善添加剂在水，酒精和酮等极性溶剂中的兼容性。这些有机成分的附着方式还将决定添加剂在水中的长期稳定性。如果它们是通过以太链接（即引发的丁醇）连接的，它们可以在水基涂层中显示不稳定，并且只能在基于有机溶剂的系统中使用。如果直接通过烯丙基发射的聚乙烯直接连接到多硅氧烷骨架上，它们可以100％活跃，并在基于水和溶剂的系统中使用。
高温应用
诸如包装和线圈涂料之类的热固性应用需要热稳定的添加剂。聚二甲基硅氧烷可以用苯基或其他PDM的侧链修饰以提高其分解温度（图5）。这些结构的添加剂稳定在250-300°C下，而未修饰的版本将在200°C下分解。
多重好处
涂料系统包含各种溶剂，色素和粘合剂混合物的混合物，其表面张力材料的混合物可能会导致前面提到的膜缺陷。188金宝搏bet官网因此，基于商业PDM的添加剂的组成在可能的涂层范围内解决这些缺陷，以解决这些缺陷。分子量，极性和载体溶剂（如果有）将确定商业PDM在特定涂料系统中的有效性，但它们也可能为其他特性提供好处。图6显示了几种基于PDM的添加剂在涂料上可以具有的不同特性。
例如，主要用于底物润湿和/或水平（A和D）的添加剂往往具有相对较低的分子量，而分子量较高的添加剂（B和C）可以表现出一系列益处，包括空气释放。
一个例子是纠正针孔的形成 - 当空气被捕获在厚膜中并缓慢释放时，会出现一种常见缺陷，将空隙留在后面，有时向下落到基板上。在涂层开始凝固之前，空隙或“孔”不够快。为了纠正这一点，需要进行多功能的PDM，必须鼓励空气释放，并在涂层开始设置之前提供改进的流量和平整（图7）。在这种情况下，PDMS“ B”将是首选的产物。
概括
许多与膜相关的缺陷是由液体涂层的表面张力与其他具有低表面能的材料相互作用时引起的。188金宝搏bet官网这些“材料”可188金宝搏bet官网以是在制造或申请过程中遇到的空气，其他液体和固体的形式，也可以是施加涂层的表面。在实际情况下，只能通过添加低表面张紧器修饰剂（例如烃混合物和基于聚二甲基硅氧烷的添加剂）来减少液体的表面张力。可以通过增加其分子量和/或设计适当的功能以影响其热稳定性，兼容性和/或溶解度来改变基于PDMS的添加剂。专注于使用正确类型的添加剂来解决特定的膜缺陷将减少测试的材料数量，而不是依靠尝试许多不同的化学物质，以期找到合适的小精灵灰尘。188金宝搏bet官网
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