一、概述与基本原理

1、水性涂料基础特性

（1）环保低VOC特性。水性涂料以水为分散介质，挥发性有机化合物（VOC）含量显著低于溶剂型涂料，符合现代环保法规要求，减少对施工人员和环境的危害。

（2）表面张力调控需求。水的表面张力（72.8 mN/m）远高于有机溶剂（约20-30 mN/m），导致对低表面能基材（如塑料、旧涂层）润湿性差，必须通过助剂改善铺展性能。

（3）成膜机理特殊性。水性涂料依赖水分蒸发和乳液粒子聚结成膜，此过程中易出现毛细管力不均导致的贝纳德涡流，需流平剂调节表面张力梯度以消除橘皮。

2、润湿剂和流平剂核心作用

（1）动态表面张力控制。润湿剂通过快速迁移至界面，降低涂料与基材间的动态表面张力（可降至22-30 mN/m），解决聚乙烯等难附着基材的润湿问题，典型如聚醚改性硅氧烷类润湿剂。

（2）流平动力学优化。流平剂通过建立均匀的表面张力场，消除局部马兰戈尼效应，促进涂料在垂直面的流平。

（3）缺陷协同消除机制。两者配合可阻断"缩孔-涡流"恶性循环，润湿剂消除基材润湿不良引发的点状缺陷，流平剂解决涂层内部流动导致的宏观不平整。

3、应用背景与重要性

（1）新型基材涂装挑战。随着汽车塑料件、新能源电池铝箔等低表面能材料应用普及，传统涂料出现接触角>90°的拒涂现象，必须采用含氟改性润湿剂（如全氟聚醚）实现≤10°的超润湿。

（2）高装饰性要求驱动。3C电子产品涂层要求Ra≤0.1μm的表面粗糙度，需流平剂精确控制丙烯酸酯类树脂的流变曲线，在触变指数0.8-1.2区间实现自流平。

（3）施工效率提升需求。在卷材涂料等快干体系中，润湿流平剂需在300-500ms内完成界面迁移，否则会导致辊涂条纹。

二、水性润湿剂

1、水性润湿剂定义与作用

（1）表面张力调控。水性润湿剂通过降低液体与基材间的界面张力（可降至20-30mN/m），使涂料快速铺展渗透，尤其适用于多孔基材（如木材、混凝土）。其分子结构通常含聚醚链段或有机硅改性基团，实现定向吸附。

（2）缺陷消除功能。能有效消除因基材表面能不均导致的缩孔、鱼眼等涂膜缺陷，提升涂层附着力（可提高30%以上）。例如氟碳类润湿剂对低表面能塑料（PP/PE）的润湿效果显著。

（3）分散辅助作用。在颜料分散阶段协助分散剂打破团聚体，通过电荷稳定或空间位阻机制维持分散体系稳定性，防止浮色发花。

2、润湿剂降低表面张力原理

（1）分子结构特性。润湿剂分子通常具有不对称结构，一端为亲水基团（如聚醚链段），另一端为疏水基团（如硅氧烷链段）。这种结构使其在液-气界面定向排列，通过削弱水分子间的氢键作用，显著降低涂料体系的静态/动态表面张力（可降至20-30mN/m）。

（2）动态迁移效应。在涂布过程中，润湿剂分子快速迁移至新形成的界面，通过降低局部表面张力梯度，抑制马兰戈尼效应导致的流动不均，从而避免缩孔或鱼眼缺陷。

（3）协同作用机制。与树脂体系的相容性调节是关键，部分润湿剂通过嵌段共聚物设计（如星状多支链结构），实现动态表面张力与静态表面张力的双重优化，提升润湿效率。

3、常见类型与应用实例

（1）有机硅类润湿剂。如聚醚改性硅氧烷（Tego Wet 270），适用于工业涂料，可解决金属基材的缩边问题，添加量0.1-0.5%即可显著改善流平性。

（2）炔二醇类润湿剂（如Surfynol 104E）。用于水性木器漆，兼具消泡功能，能有效消除因基材油脂残留导致的针孔缺陷。

（3）有机氟改性润湿剂。如含氟烷基醚（十而立2434），可将表面张力降至18mN/m以下，避免喷涂时因基材清洁不到位而出现的缩孔问题。

（4）高分子型润湿剂。如丙烯酸酯交联共聚物（日本Uthick CC），适用于高固含体系，通过长链锚定作用实现持久润湿，常用于卷材涂料连续化生产。

4、不同类型润湿剂区别

三、水性流平剂

1、水性流平剂定义与作用

（1）表面张力梯度调控。流平剂通过降低涂料体系表面张力差异，消除因溶剂挥发导致的局部表面张力不均现象，从而促使涂料从低张力区域向高张力区域流动，实现膜层均匀铺展。丙烯酸酯类流平剂通过长链分子迁移形成表面单分子层实现此效果。

（2）动态流动平衡机制。在成膜过程中，流平剂分子迁移至气液界面形成定向排列，通过降低表层黏度和建立横向密度梯度，驱动涂料填补微观凹陷，消除刷痕、辊印等施工痕迹。

（3）协同溶剂挥发效应。流平剂与溶剂体系配合形成挥发性梯度，控制涂料在干燥各阶段的流动窗口期，延长开放时间的同时避免流挂，实现"自流平"效果。

2、流平剂消除表面缺陷机制

（1）马兰戈尼效应调控。流平剂通过建立均匀的表面张力场，抑制因溶剂挥发梯度引起的马兰戈尼对流（局部表面张力不均匀，从而促使涂料从低张力区域向高张力区域流动），消除贝纳尔旋涡导致的橘皮现象（波长约0.1-2mm的表面波纹）。

（2）黏弹平衡控制。高分子型流平剂（如改性聚丙烯酸酯）在漆膜表面形成动态黏弹性网络，平衡剪切力与表面张力的作用，将流平时间窗口从秒级延长至分钟级，确保刷痕/辊痕的自修复。

（3）缺陷优先修复机制。含有机硅的流平剂会选择性地富集在表面缺陷区域（如缩孔边缘），通过局部降低表面张力驱动流体回填，其作用效率可达常规体系的3-5倍。

3、常见类型与应用实例

（1）聚醚改性有机硅类。适用于木器漆和工业涂料，典型如BYK-333，强烈降低表面张力，提高涂层滑爽性与光泽，添加量0.1-0.5%。

（2）丙烯酸酯类。用于烤漆体系，如BYK-381，能耐受高温烘烤（180℃/30min），不影响重涂，推荐用量0.2-0.8%。

（3）氟碳改性丙烯酸类。高端电子产品涂料专用，如十而立BESM6004，在5μm以下超薄涂层中仍能保证镜面效果，使用浓度0.05-0.3%。

4、不同类型流平剂区别

四、协同应用与配方优化

1、润湿与流平交互效应

（1）动态表面张力协同调控。润湿剂通过降低静态表面张力（如从72mN/m降至30mN/m以下）促进基材润湿，而流平剂通过平衡动态表面张力梯度（如有机硅类流平剂可减少贝纳德涡流），两者协同可消除喷涂时的"鱼眼"缺陷。例如聚醚改性硅氧烷类润湿剂与丙烯酸酯流平剂复配时，能实现基材渗透和膜层流动的双重优化。

（2）分子结构互补作用。润湿剂的亲水基团（如EO/PO嵌段共聚物）与流平剂的疏水链段（如长链烷基丙烯酸酯）形成界面定向排列，在干燥过程中建立均匀的张力梯度，有效抑制"镜框效应"。实验数据表明，这种组合可使涂膜接触角差异从15°降低至3°以内。

（3）挥发速率匹配机制。高沸点助溶剂（如乙二醇丁醚类）延缓表干时间，配合流平剂的迁移速率（如分子量2000-5000的聚醚硅氧烷），能延长流平窗口期达30%-50%，特别适用于厚膜施工场景。

2、配方平衡技术

（1）添加顺序与分散稳定性。遵循"先润湿后流平"原则（如润湿剂在研磨阶段加入，流平剂在调漆阶段加入），避免竞争吸附导致的絮凝。水性体系建议润湿剂添加量0.1-0.5%，流平剂0.2-0.8%，超出此范围易引发稳泡或缩孔。

（2）极性参数匹配。针对不同树脂体系（如水性丙烯酸、环氧酯或聚氨酯分散体），选择HLB值相匹配的助剂。例如高极性环氧体系宜选用HLB12-14的润湿剂，配合低表面能（18-22mN/m）的氟碳改性流平剂。

（3）冻融稳定性保障。采用非离子型润湿剂（如炔二醇类）与自乳化型流平剂组合，通过形成空间位阻和静电稳定双重机制，使助剂体系在-20℃至50℃储存条件下保持6个月以上稳定性。

3、性能结合优势

（1）缺陷消除协同效率。测试表明，润湿剂/流平剂复配体系对缩孔的消除率提升40-60%（ASTM D7234标准），同时将流平时间缩短30%以上（通过BYK Wave-Scan值评估，Du值可从80降至35以下）。

（2）多功能集成效应。特殊结构的嵌段共聚物（如硅氧烷-聚醚-丙烯酸酯三元共聚物）兼具降低静态张力（润湿功能）和调节动态张力梯度（流平功能），在UV水性涂料中可实现≤10μm的Ra表面粗糙度。

（3）成本-性能优化比。通过量化分析发现，优化复配方案可减少助剂总用量15-20%（相比单独使用），同时涂膜光泽度（60°角）提升20-30个单位，附着力（划格法）达到0级标准。

4、不同润湿剂和流平剂搭配效果

五、常见问题对策

1、缩孔与鱼眼成因控制

（1）表面张力调控。通过添加含有机硅或氟碳类润湿流平剂，将涂料表面张力降至25-30mN/m以下，消除因基材污染或涂料组分不相容导致的局部低表面张力区，阻断缩孔形成的热力学驱动力。

（2）动态润湿优化。选用兼具静态/动态表面张力调节功能的润湿剂（如炔二醇类），在喷涂后0.5-3秒内快速迁移至界面，解决高沸点溶剂挥发后期导致的二次流平缺陷。

（3）污染物钝化处理。针对基材油污，采用两性离子型润湿剂（如磷酸酯盐类）与抗油剂复配体系，通过分子定向吸附包裹油滴，使其表面张力与涂料体系匹配。

（4）工艺参数匹配。调整喷涂粘度至60-90s（涂4杯），膜厚控制在30-50μm，确保涂料在最佳流平窗口期完成表面修复。

2、橘皮现象改善方案

（1）流平动力学优化。添加聚醚改性聚硅氧烷类流平剂，延长涂料开放时间。

（2）表面张力梯度消除。采用具有强迁移能力的润湿剂（如104E），在干燥过程中维持，消除贝纳德漩涡。

（3）溶剂释放调控。搭配5-10%慢干溶剂（如二丙二醇甲醚），避免表面过早结皮。

（4）基材润湿增强。对多孔基材预涂底漆添加润湿性强的润湿剂，使接触角降至15°以下，确保涂料完全铺展。