涂料中的流动性与流平性：配方师指南

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流动性决定涂料在施工过程中如何铺展和润湿基材，流平性则决定湿膜在施工后如何抚平表面不平整。当问题出在粘度或润湿时，应添加流动改性剂；当橘皮、刷痕或缩孔等表面缺陷在优化流变性和溶剂平衡后仍然存在时，则应添加流平剂。

流动性决定涂料在施工过程中如何铺展和润湿基材；流平性决定湿膜在施工后如何抚平表面不平整。这一区别在操作上至关重要：当问题出在粘度、剪切变稀行为或基材润湿时，添加流动改性剂；当底色漆的流变性和溶剂平衡已经优化，而橘皮、刷痕或缩孔（鱼眼）等表面缺陷仍然存在时，添加流平剂。在订购全尺寸样品之前，先用两种湿膜厚度进行一次短程刮涂（drawdown），测量干燥样板上的60°光泽和接触角，并与未改性的基线进行对比。

关键要点

选择正确的流动或流平助剂，需要先诊断根本原因，然后在任何中试线调整之前执行结构化的「用量 × 厚度」试验矩阵。

这两个术语在供应商资料中经常被混用，给实验室工作台带来真正的困惑。精确的定义可以防止误诊。

• **流动：**涂料在施工过程中在施加剪切力作用下的整体铺展行为。它由相关剪切速率下的粘度、触变恢复能力以及涂料润湿基材的能力决定。流动问题表现为转移效率低、流挂或覆盖不全。
• **流平：**薄膜在施工后仍具有流动性时消除表面短波和长波不平整的能力。流平取决于表面张力、粘度、施工参数和干燥条件——而不仅仅是助剂化学。
• **表面张力：**驱使薄膜趋向最小表面积的力；相邻薄膜区域之间较高的表面张力梯度会产生马兰戈尼流动，从而形成短波缺陷。
• **润湿 / 接触角：**低接触角表示基材润湿良好。润湿剂的选择直接影响薄膜是均匀铺展还是在边缘和孔隙处缩孔。
• **滑爽性：**由于表面活性物质迁移而降低的表面摩擦；与耐划伤性和鲜映性（DOI）相关。
• **开放时间 / 聚结成膜：**薄膜保持足够流动性以便流平的时间窗口。用高沸点溶剂或成膜助剂延长开放时间，可直接扩展流平窗口。

**关键区别：**流动与流平相互依存。良好的流动可在施工过程中防止界面张力问题；良好的流平可最小化表面积，并在成膜过程中消除短波和长波缺陷。

为什么流动和流平缺陷的成本超出配方师的预期？

流平不良很少仅仅是美观问题。汽车或工业样板上的橘皮通常需要额外的打磨循环、重涂或报废，每一步都直接增加材料和人工成本。改用水性或高固体体系通常会提高表面张力，常常引入溶剂型前代产品中不存在的流平缺陷——这是低VOC项目中助剂筛选的常见触发点。

改善流平还能在保持相同外观等级的同时降低涂膜厚度，这直接转化为单位面积的涂料节省。然而权衡是真实存在的：当用量或分子量与粘结料体系不匹配时，某些流平化学体系会降低层间附着力或抑制光泽。因此，选择不是一种大宗商品式的决策。

配方师应测试用量和分子量的变化，因为高性能助剂在与体系不匹配时会对光泽或重涂性产生负面影响。

哪些配方和工艺变量控制流动和流平？

在伸手拿助剂之前，请按优先顺序评估以下变量：

• **成膜速度：**溶剂挥发越快，流平窗口越短。在测试流平剂之前，先调整溶剂配比或添加高沸点共溶剂。
• **粘度曲线：**低剪切（零剪切）粘度控制抗流挂性；高剪切变稀控制喷涂雾化和刷涂阻力。流变改性剂解决整体粘度问题；流平剂解决表面流动性问题。
• **表面张力及梯度：**局部表面张力差异引起的马兰戈尼流动会驱动短波缺陷。表面活性助剂可降低或均衡这些梯度。
• **基材表面能：**低表面能基材（聚烯烃、含氟聚合物）上的高接触角需要先使用润湿剂，流平剂才能发挥作用。
• **颜料添加量和形态：**片状颜料（高岭土、滑石粉）和高PVC配方会限制薄膜流动性并抵抗流平；颗粒取向会放大橘皮。
• **施工方法和环境：**喷涂雾化、淋涂、卷涂和刷涂各自施加不同的剪切历史和干燥曲线。温度和相对湿度会显著改变开放时间。

专业提示： 每次试验只隔离一个变量。如果你同时改变溶剂配比和助剂，就无法将结果归因于其中任何一项改变。

哪些助剂化学体系能解决流动和流平问题？

有机硅类助剂可提供最强的表面张力降低和长波流平性能，但除非选择EO/PO改性侧链以确保相容性，否则存在有据可查的层间附着力失效和污染风险。

聚合物流平剂在液/气界面定向排列，以均衡局部表面张力、减少短波缺陷，并可延长开放时间——污染风险低于未改性有机硅。某些等级可降低水性体系中的共溶剂需求。

氟碳改性聚丙烯酸酯可在卷涂涂料等严苛应用中兼顾润湿、抗缩孔和光泽改善，但存在成本和法规方面的考量。

当附着力或重涂性至关重要时，无硅聚合物助剂是风险较低的起点。在严苛规格中，将聚合物流平剂与改性有机硅组合使用，通常能同时实现基材润湿和优异的短波平整，同时限制污染风险。

如何选择并申请正确的助剂样品

选择清单——在联系供应商之前完成：

• 目标基材及其表面能（裸基材上的接触角）
• 粘结料家族和交联化学（环氧、聚氨酯、丙烯酸、醇酸）
• VOC限值和溶剂限制
• 目标湿膜厚度和干膜厚度（DFT）
• 施工方法和线速
• 所需光泽（20°/60°）、DOI和橘皮等级
• 重涂窗口和层间附着力要求
• 固化温度和固化曲线

样品申请清单——需要向供应商提供的信息：

1. 粘结料树脂类型和PVC
2. 当前溶剂配比和VOC水平
3. 目标膜厚和固化程序
4. 基线样板数据：光泽、接触角、缺陷描述
5. 申请内容：TDS、推荐用量范围、分子量数据、PDMS等级的EO/PO含量、已知不相容性以及三剂量样品包

当颜料润湿或分散稳定性被怀疑是表面缺陷的诱因时，请将ASTRA DISP®纳入筛选计划。如果施工试验中出现泡沫或针孔，请添加ASTRA DF®或ASTRA DF NS®。

哪些实验室测试能定量评估流动和流平性能？

逐步快速流平测试方案：

1. 准备基线配方和三个助剂用量（低、中、高）。
2. 在相同基材上以两种湿膜厚度进行刮涂。
3. 在23 °C / 50 %相对湿度下养护；每15分钟目视记录一次干燥过程。
4. 在1小时和完全固化时测量60°和20°光泽。
5. 在施工前测量基材上的接触角，并在固化薄膜表面再次测量。
6. 在施工前对每个配方进行低剪切流变扫描。
7. 在指定的固化窗口后进行划格附着力测试和重涂测试。

专业提示： 执行「3个用量 × 2种分子量」的试验矩阵。这种因子筛选能揭示单点测试完全无法发现的相容性窗口和剂量-响应关系。

表面缺陷排查：原因与纠正措施

• **橘皮：**通常是零剪切粘度偏高或溶剂挥发过快。用高沸点共溶剂延长开放时间；在增加有机硅含量之前，先以中等用量测试聚合物流平剂。
• **刷痕 / 施工线条：**剪切后流动恢复不足。评估触变曲线；降低高剪切粘度或延长开放时间。
• **重影（ghosting）：**通常是污染物或不相容助剂造成的表面张力梯度。找出来源；减少或消除造成梯度的表面活性物质。
• **缩孔 / 鱼眼：**污染物（油、有机硅过喷、基材污染）造成的局部缩孔。清洁基材；在添加流平剂之前先测试润湿剂。
• **针孔：**空气或溶剂蒸气穿过结皮薄膜逸出。将ASTRA DF®或ASTRA DF NS®纳入筛选计划；降低初始干燥速度。
• **雾影 / 发白：**助剂与粘结料不相容，或薄膜对湿气敏感。降低助剂用量；对照粘结料极性检查EO/PO含量。
• **层间附着力失效：**过量有机硅迁移到薄膜表面。改用无硅等级或降低PDMS用量；测试ASTRA LA NS®作为替代品。

工厂试验快速行动方案：

1. 每次试验运行只改变一个变量。
2. 记录每块样板的温度、湿度和线速。
3. 始终在每块测试样板旁边放置一块未改性的对照样板。

何时流平剂无济于事——甚至可能造成损害

向一个在受控条件下已经无缺陷固化的体系中添加流平剂，不太可能改善性能，反而可能抑制光泽或降低附着力。

• 如果根本原因是颜料分散失效（团聚、浮色、发花），流平剂无法修复潜在的不稳定性。先用ASTRA DISP®解决分散问题；团聚体造成的表面缺陷需要分散剂方案，而非表面活性方案。
• 如果基材受到污染（油、脱模剂、有机硅过喷），流平剂无法克服缩孔力。清洁基材，并在添加任何助剂之前重新测试未改性的配方。
• 如果固化温度超过所选化学体系的热稳定性，助剂会降解并可能产生新的缺陷。使化学体系与固化曲线相匹配：氟碳改性丙烯酸酯通常比未改性PDMS耐受更高的温度。

当体系在受控实验室条件下表现正常，但在生产中失效时，根本原因几乎总是环境因素（温度、湿度、基材差异）或工艺相关问题——而不是流平剂不足。先诊断，再添加。

Astra-chemical如何应用这些原则

Astra-chemical的流平助剂系列围绕上述权衡而设计：

• **ASTRA LA®：**基于有机硅的流平剂，用于溶剂型和高光体系中的长波流平。产品资料包含建议用量范围和相容性说明，以指导初始筛选。
• **ASTRA LA NS®：**无硅聚合物流平剂，用于需要最大限度降低污染风险的水性和附着力敏感体系。适用于重涂性为规格要求的场合。
• **ASTRA DISP®：**用于颜料润湿和分散稳定性的分散剂；当PVC或颜料形态被怀疑是表面缺陷的诱因时，应将其纳入筛选计划。
• **ASTRA DF® / ASTRA DF NS®：**有机硅和无硅消泡剂，用于施工过程中的泡沫控制；当针孔或夹带空气影响成膜时，应与流平剂一同筛选。

Astra-chemical推荐的筛选流程：索取TDS和建议用量范围，申请三剂量样品包，执行上述实验室测试矩阵，并在任何中试线调整之前记录流变性、光泽和附着力数据。Astra研发团队可参与相容性检查和放大指导。遵循该方案的配方师报告称，橘皮严重程度显著降低，并且因降低涂膜厚度而节省了涂料成本。

专业提示： 向Astra-chemical提交样品申请时，请注明粘结料树脂类型、PVC、目标膜厚和固化程序。这使研发团队能够推荐ASTRA LA®还是ASTRA LA NS®，并为您的体系配置三剂量测试包。

实际优先级顺序比化学选择更重要

Astra研发团队在工业涂料项目中的一贯观察是：配方师在故障排除顺序中过早地求助于流平剂。基材准备和分散质量占表面缺陷的比例过高，而这些缺陷随后被错误地归因于流平化学。正确的顺序是：先解决基材和分散问题，其次调整溶剂配比和流变性，只有当这些变量得到控制且缺陷仍然存在时，才引入流平剂。

当附着力或重涂性是硬性规格时，无硅解决方案应成为默认起点，只有在重涂测试确认相容性后才能引入有机硅等级。组合技术——聚合物助剂与改性有机硅搭配——适用于单一化学体系无法满足完整性能曲线的严苛规格。一条能始终避免浪费试验的操作规则：在任何中试线调整之前，执行受控的「3剂量 × 2膜厚」矩阵。

Astra-chemical：样品、筛选与技术支持

Astra-chemical提供从实验室筛选到生产规模信心的直接路径。提交样品申请，注明基材类型、粘结料家族、PVC、湿膜厚度、固化曲线、VOC限制以及目标光泽或DOI等级。Astra-chemical将配置适当等级ASTRA LA®或ASTRA LA NS®的三剂量样品包，并可包含ASTRA DISP®和ASTRA DF NS®以完成全面的相容性筛选。

Astra研发团队可提供技术筛选支持，包括定制相容性检查和放大规划。Astra-chemical的完整助剂目录涵盖用于涂料、油墨、胶粘剂、塑料和复合材料的分散剂、消泡剂、流变改性剂和流平剂。请联系Astra-chemical申请样品并启动技术筛选。

来源

• 涂料中的流平（Leveling in Paints and Coatings）
• 涂料流平剂的最佳选择（Optimal Selection of Leveling Agent for Paints and Coatings）
• 水性涂料的聚合物流动和流平助剂（Polymeric flow and levelling additives for water borne coatings）

常见问题

涂料中的流动和流平有什么区别？

流动描述涂料在施工过程中在施加剪切力作用下如何铺展和润湿基材；流平描述湿膜在施工后仍保持流动时如何抚平表面不平整。两者都取决于表面张力和粘度，但它们在成膜的不同阶段起作用。

什么时候应该在配方中添加流平剂？

当溶剂平衡、流变性和基材准备已优化，而橘皮、刷痕或缩孔等表面缺陷仍然存在时，添加流平剂。如果根本原因是润湿或分散问题，请先用润湿剂或分散剂解决。

有机硅流平剂的主要风险是什么？

有机硅类助剂可提供强表面张力降低和长波流平，但如果PDMS等级未针对粘结料体系进行相容性改性，则可能导致层间附着力失效或污染。当重涂性是规格要求时，ASTRA LA NS®等无硅等级是风险较低的替代选择。

筛选流平剂时应测试多少个用量水平？

建议的起始矩阵至少为两种膜厚下的三个用量水平。这种因子方法能揭示单点测试无法检测的剂量-响应关系和相容性窗口。

Astra-chemical哪些产品涵盖流平及相关缺陷控制？

ASTRA LA®涵盖基于有机硅的长波流平；ASTRA LA NS®涵盖用于附着力敏感体系的无硅流平；ASTRA DISP®解决颜料润湿和分散问题；ASTRA DF®和ASTRA DF NS®在施工过程中控制泡沫和针孔。

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