2.2.1 涂膜表面弊病成因分析 2.2.1.1 橘皮
对溶剂型涂料而言随着溶剂的挥发涂层表面会形成较高的表面张力，并且随着溶剂的不断挥发表面粘度也会增加，带走的热量也降低了表面的温度，于是会造成上下层的表面张力差，温度差和粘度差，这些综合因素导致了涂膜上下的不平衡性，为了使体系维持平衡必将产生上下的推动力，促使上下涂料的不断流动直至最后的粘度阻止其流动为止。此时表面张力差消失，得到最终流平的表面。事实上在涂膜的上下平衡流动中会形成不规则的，边缘相接的六角形网络，也被称为benard cell (贝纳德涡流)，源点位于蜂窝的中部（低表面张力处），而涂料则堆积到蜂窝的边缘（高表面张力处）。由于这种对流会造成涡流的周围隆起，如果涂料的流动性差，固化后就会看到桔皮现象。一般这和涂料的表面张力梯度及润湿性相关。当涂料粘度低并且涂膜比较厚时特别明显，而粘度增加和涂膜厚度减少时就不太明显。如下图：
对粉末涂料而言由于不含有溶剂，在融熔流动过程中体系的粘度是很大的。这种由于粘度和温度引起的涡旋动力可以忽略不计，而此时表面张力梯度将成为涡旋的重要推动力。因此为了减少橘皮现象，必须减小表面张力梯度以降低涡旋
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幅度。
2.2.1.2 缩孔
缩孔形成的主要原因是低表面张力物质（缩孔施体）在熔融流体表面铺展，缩孔的大小与表面张力的差值有关，如下图所示，表面张力的差距，使缩孔施体在熔融粉末涂料表面快速铺展，表面积快速扩大，而下层流体由于粘度的阻力无法快速填充扩大表面下面的体积，造成表面下陷。缩孔两边存在高出部分也是因为低表面张力物质欲快速扩展，而周围流体的粘度对其扩展有阻碍作用造成。最后，缩孔底部高处部分是因为缩孔施体里面带有一些颗粒物，这些物质是高表面张力物质，使周围低表面张力物质向其铺展形成。
图 缩孔形成过程示意图
2.2.2 流平剂在粉末涂料中的作用原理
粉末涂料差的流动性主要起源于粉末涂料成膜的第二个阶段（流平阶段）。在流平阶段，表面张力梯度造成贝纳德涡旋，形成橘皮，若局部差异非常大以致于漆膜几乎被完全撕裂，则形成针孔。这些问题通常在漆膜形成的第一个阶段（熔结阶段）就会产生并且在流动阶段得到加强。
因此，要想控制粉末涂料的流动必须有两个先决条件：
1）高的表面张力，但是为了保证能充分地润湿基材，又不能高于基材的表
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面张力。因此不能一味的提高表面张力。
2）在与空气的交界面上表面张力必须局部均一。
根据现在的粉末生产工艺，粉末一般表现为非均一性，因此在不使用流动控制剂的条件下，第二个先决条件几乎是不可能达到的。不使用流动控制剂，粉末涂料不仅流动性差，有桔皮产生，而且漆膜表面倾向于产生针孔。这都是由于粉末涂料熔体的表面张力之差造成的，这种情况下熔膜倾向于向较高表面张力的方向流动堆积，从而导致涂膜质地严重粗糙。
流平剂（流动控制剂）即是通过均衡调整粉末熔融后的表面张力来改善涂膜缺陷，防止粉末涂料表面产生缩孔并减少桔皮的产生。因此其更确切的称谓是表面张力调节剂。
现在所使用的流动控制剂一般是通过消除（或补偿）表面张力之间的差异来改善界面性能的。其详细阐述如下：
通常当“额外”加入一种丙烯酸类聚合物添加剂时（实际中一般如此），这种过量的流动控制剂就会迁移到熔融树脂的表面（这种迁移一般会因其与涂料体系的不相容性而得到加强），从而补偿它在基料表面和主体中的化学势能。当这种丙烯酸聚合物到达表面时，其极性主链留在熔融树脂（或基料）中，而烷基的侧链则倾向于向外部逃逸，并达到某种稳定的平衡状态。因此，由于整个表面定向排列的分子结构浓度比较高，使得整个表面张力趋向于平均。从而这种浓度效应便消除了原来表面张力的不均一性。
综上，流平剂在粉末涂料里的主要作用可以总结为： 1）快速迁移至表层，提供表面张力局部均一的分子层。
2）降低熔融粉末涂料的表面张力并且降低表面张力对温度的变化率。 3）降低体系开始熔融的温度，从而延长粉末涂料熔融后的流动时间，增加熔融流动性。
2.2.3 光亮剂在粉末涂料中的作用原理
在粉末涂料熔融流平铺展阶段，整个粉末涂料体系变为熔融态，此时加入的流平剂已经迁移至熔融涂料的表层，所以它对粉末内部树脂和填料颜料之间的润湿效果不明显，所以需要加入另外一种软化点较高，不易快速迁移至表层的丙烯酸酯类聚合物来降低熔融涂料内部与底材、颜填料间的表面张力，从而促进熔融
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体系对底材的铺展和对颜填料的浸润。这种助剂即增光剂（又名光亮剂、湿润促进剂）。
在此过程中，随着温度升高，粉末涂料粘度急剧降低，即流平和浸润的推动力远大于由粘度产生的阻碍，所以此过程是浸润和流平的主要阶段。由于增光剂和流平剂的共同作用，熔融涂料内部的表面张力降低，所以树脂更易浸润颜填料，并且加速熔融流体内部存在的水分等挥发性物质从表面溢出（加入安息香可以加速气泡破裂溢出），溢出后的气泡会在表面张力作用下，变成平整的表面。
2.3 常用流平剂
目前的流动控制剂多为丙烯酸酯的均聚或共聚物，而某些丙烯酸-硅树脂和纯的硅树脂则被认为是“危险的”。在早期的试验中高活性的或者是不相容的硅树脂（如聚（二甲基）硅烷）曾经导致了整个工厂的污染，因此人们一直对使用硅树脂有一种抵触心理。然而，我们不得不承认，还是有一些改性的聚硅氧烷（如聚醚和聚酯改性的聚硅氧烷）能够在不污染的情况下改善粉末涂料的流平性的。这种硅树脂一般被用在清漆中。最近关于聚酯改性的甲基烷基硅氧烷的研究表明，用这种硅氧烷树脂可以将粉末涂料的表面张力降低到很低的水平（甚至加量只占基料的0.1％），并且能提供良好的流动性。当硅树脂中含有短的烷基侧链时，对表面张力的降低则更明显。对于均聚的丙烯酸树脂，人们一般使用中、高分子量的聚丙烯酸正丁酯，而丙烯酸2-乙基己酯和其他的共聚单体所形成的共聚物也是非常重要的。
一般的流动控制剂都是粘稠的液体，因此通常情况下他们被以5％到15％的浓度一次性加入到树脂基料中或者以60％到70％的浓度被沉淀到气相二氧化硅上作成母料。这样就可以更容易地被计量，并易于在粉末涂料的予混和阶段被均匀地分散。因为二氧化硅容易在清漆上造成雾影，因此当清漆的透明度要求比较高时，应首选树脂母料。
氟碳化合物也被用作粉末涂料的流动控制剂，他们的加量比硅烷更少。不过这种化合物并没有被广泛采用，因为氟碳化合物成本高，有机溶剂含量高，且不能被制成粉状的母料。氟碳化合物最大的优点是具有良好的重涂性，它也是一些难处理基材如油质基材或被污染的金属上唯一有效的流平剂。
一些高分子量的热塑性聚合物在预防粉末涂料产生缩孔时也是非常有效的。
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其中一个例子就是在60 年代被用作流平剂的聚乙烯醇缩丁醛。由于他们具有较高的熔点，因此很难在挤出时分散到树脂熔体中，因此不久就被液态的聚丙烯酸所取代。
目前，熔体粘度相对高的聚乙烯醇缩丁醛只被用在某些功能性涂料中，因为他们可以在不损害流动性能的同时提高粉末的边角覆盖能力。一些低熔融粘度的醋丁纤维素（CAB）也被用在粉末涂料中防止缩孔。
2.4 应用注意事项
从上面的论述中可以看出，流平剂在实际应用中应该注意添加量和品种的选择，首先任何品种的流平剂都有最佳添加量的问题，过少使用会产生流平不到位的现象，但过多的使用不仅不能产生较好的流平反而使恶化流平（从上面流平的两个过程中就可以看出适当的添加量非常必要），大家都知道流平剂的母体是粘稠的液态物过量使用后必定会降低粉末的玻璃化温度并且使粉末发粘不容易流动，因此当你在实际应用中发现靠过量添加流平剂已经没有效果时应该找其它影响因素而不是多加流平剂。
其次对流平剂品种的选择必须小心谨慎，不同单体的流平剂具有一定的不兼容性，这是由表面张力差异引起的，最典型的现象就是相互交叉污染产生缩孔。通常来讲低表面张力的物质会对高表面张力的物体产生干扰，如用硅氧烷类的流平剂制成的粉末一定会对普通丙烯酸酯类流平剂生产的粉末产生干扰。另外在粉末中混入水气油污等低表面张力异物也会产生小凹坑现象，材料的表面张力差异很大时，可以看作是收缩的极端形式，此时产生严重的火山口现象，当它们相互重合时会形成网状结构，这种现象在两组份系统中最为常见。一般而言污染程度会随着污染物浓度发生相应的变化。在低污染浓度下我们可以发现一个孤立的小收缩点，但当浓度增大时这些小收缩点变多直至相互溶合，此时涂膜产生起雾现象。这些缺陷在任何情况下都是由于低表面张力物质在另一产品表面扩散引起的。在一般情况下单个粒子较小不一定被注意然而由于扩散效应所引起的缺陷很容易被肉眼看见，这种扩散特性在显微镜下会看的更加清楚。有些组分在常温下非常稳定但达到一定温度后会导致融融粘度急剧下降从而产生局部表面张力差最后形成凹坑或缩孔，如某些含有酰胺蜡的粉末会严重污染不含酰胺蜡的粉末。
现在普遍使用的润湿调节剂就是一种平衡表面张力的聚丙烯酸聚合物，它是
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