镜面流平这一术语经常出现在清漆和银墨中。前者需要抵抗干燥过程中的表面波动，而后者则需要通过控制铝银粉的排列来实现。从上文可以得出，实现界面流平需要重点关注溶剂挥发和非牛顿流变性两个关键因素。此外，镜面流平对减少和封闭涂层表面的孔隙，提高涂层抗划伤性也起着重要作用。

一般而言，涂层的外观和性能取决于其流平能力。橘皮现象是流平性差的典型现象。不均衡的涂料配方或喷涂条件可能导致涂层纹理起伏不平，即橘皮现象。这会影响涂层的美观度，并构成潜在的薄弱点，进而影响涂层的性能。

1. 升级动态

人们很早就认识到流平对表面保护的重要性，并于20世纪20年代开始研究涂料的流平性。但对流平机理和影响因素的认识进展缓慢，直到1963年，科学家Orchard发表了一篇关于流平测量的系统研究报告。这是他对两年来刷痕对流平影响研究的经验总结，其中他提出了一个速率方程，后来被称为Orchard方程：

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式中，at和a0分别表示某一时刻t和时刻零点时表面“波”的振幅。σ为涂料表面张力，h表示平均膜厚，λ为施涂波长，η为涂料粘度。一般来说，涂料的流平性越高，显影性越好。Orchard提出，当波长小于一厘米时，表面张力是流平的主要驱动力。

Hyperlev F40 在水性1K丙烯酸白中显影性能比较

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需要注意的是，Orchard方程不能直接用于涂层流平性的计算，因为该方程假设平均膜厚、涂层波长和涂层粘度不随时间变化，表面张力也被假设为常数，这与涂层体系本身有很大区别。但我们从中可以得到的关键性能条件是，涂层粘度是流平性最重要的参数。

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在实际应用中，随着涂料由粘弹性液体转变为粘弹性固体，随着溶剂的蒸发或交联反应的发生，涂料粘度将从最初的液体涂料粘度变化并逐渐增大至无穷大。

Hyperlev F40 在水性 1K 丙烯酸黑色面漆中的铺展性能比较

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涂层粘度也是剪切力的函数，从应用期间的高剪切力变为流平期间低得多的剪切力。涂层的触变性使流平过程中的粘度变化更加复杂。实现镜面流平需要涂层在不同粘度下具有良好的流动性和低动态表面张力。平均膜厚也会因溶剂蒸发而随时间而减小。涂层的整个动态变化过程需要涂层工程师仔细研究。我们希望我们给出的建议有助于您项目进度的制定和完成。

2. 实现镜面调平的方法

虽然镜面流平是涂层-空气界面的流平，但它与涂层-基材界面的流平密切相关。液体涂层沉积可能会因基材形态或物理、化学或热毛细现象而导致最终涂层的表面不规则。

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最典型的表面缺陷是框架效应，它出现在涂层基材的边缘。框架效应实际上并不是由涂层的表面张力引起的，而是由表面张力添加剂的存在和溶剂的蒸发引起的。

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在低达因值的基材/底漆上施工高表面张力涂料（如水性涂料）时，会使用降低表面张力的助剂，以达到涂层正常的铺展和附着，但这往往会产生框架效应。这是因为加入过量降低表面张力的助剂后，涂层湿膜边缘的溶剂挥发过快，造成固含量升高，而非挥发部分的表面张力较低。这种表面张力的差异就导致框架效应的出现。

Hyperlev F40 在水性 PC 塑料涂料中的铺展性比较

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涂层在挥发过程中会产生局部表面张力梯度，局部吸热蒸发引起的温度梯度会产生额外的表面张力梯度。液体涂层中，无论是溶液流动还是热流，都会发生毛细流动，如横向运动或对流运动，又称“马兰戈尼效应”。

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涂层配方或表面添加剂的流变性质会影响对流。表面添加剂在蒸发过程中通过气液界面进行质量传递起着重要作用，控制涂层边缘和中心的蒸发均匀性成为关键。

3.实际应用

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这是一款双组份水性镜面清漆配方，光泽度超过100°（60度测得）。A组份主要由水溶性丙烯酸多元醇分散体（HPA）组成，B组份由聚异氰酸酯固化剂组成。通过查询资料可以知道，湛新公司的SETAQUA® 6511羟基含量为4.2%，科思创公司的Bayhydrol® A 2470羟基含量为3.9%。我们都知道，羟基值对水溶性丙烯酸酯的影响很大，一般羟基值越高，树脂的亲水性越好，但也会导致耐水性、涂层硬度、干燥速度和成膜后的柔韧性下降。相反，羟基含量在4%左右制备的漆膜坚硬而富有弹性，光泽度高，耐溶剂性、耐水性和耐候性相对较好，这是实现镜面流平效果的基础。

双组份室温干燥型水溶性丙烯酸分散体（HPA）在储存过程中不易察觉的pH值可能会下降，导致分散体产品本身的黏度下降，一般可以通过添加10%DMEA溶液来调整恢复。涂装前可用溶剂稀释分散体，这样可以减少分散/搅拌工艺时间，提高均匀度。

配方中使用的流平相关助剂

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镜面流平的关键因素是控制施工过程中表面张力差异的平衡。涂层与空气之间的表面张力差异可能来自体系本身，如溶剂的挥发、HPA与多异氰酸酯的交联反应等，导致表面张力差异的产生。可通过延长反应/干燥时间、预交联等方法有效缓解。

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配方中的Hyperlev F41 Gemini氟改性有机硅多功能润湿剂，可以显著降低静态表面张力和动态表面张力（约18mN/m）。其结构使得氟原子可以作用于硅氧烷分子中的两个不同位置，从而降低涂层在干燥过程中因涂层粘度增加而产生的表面张力差异，显著减少缩孔、缩边和泡沫的产生。在配方中，它主要对Hyperlev F40 Gemini有机硅起着提高均匀性和改善迁移性的辅助作用。

有机硅和聚丙烯酸酯流平剂的性能偏好

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配方中Hyperlev F40双子硅胶主要解决涂层的短波流平问题，Hyperlev F81主要解决涂层的长波流平问题，Hyperlev F41起到多界面润湿及辅助作用。

Hyperlev F40 水性涂料防缩孔剂对比

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能把溶剂型漆的镜面流平原理完全应用到水性漆中去吗？

答案是肯定的，但是所选用的材料需要进行一定的结构设计。

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例如Hyperlev F81这类水性聚丙烯酸酯流平剂在结构上就与溶剂型聚丙烯酸酯流平剂有所不同。在Hyperlev F81的结构中，水性PMMA与二氧化硅基材的界面主要被SDS和水分子占据，聚合物链因被SDS包裹而呈现无规卷曲构象。而溶剂型PMMA链直接与二氧化硅基材接触，在界面处呈现拉伸链构象。水性聚甲基丙烯酸甲酯涂层可通过退火Tg+70℃形成吸附的聚合物层来改善界面结构，再加上氟改性的特性，分布在涂层体系中的Hyperlev F81可以降低更多的表面张力，进一步改善界面流平性。

核心化学 CN1136611998 发明专利

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一般而言，实现镜面流平的关键是在满足涂层基本铺展的同时控制马兰戈尼效应引起的异常表面张力。Core Chemistry一直致力于新型化学助剂的研发和制造。希望我们的产品和经验能为您的项目进度开发和完成提供帮助。