The principle and selection of substrate wetting agents

The principle and selection of substrate wetting agents for sustainable development is the main theme of the 21st century, and environmental protection is an important guarantee for sustainable development. Due to environmental protection, water-based coatings have gradually become the main product of the coating industry, but the high surface tension of water-based coatings has caused a series of new problems. The substrate wetting agent was born in this context.

The smooth metal surface of automobiles, poor permeability of industrial materials, and low surface energy of plastics... difficult to wet substrate surfaces, such as pinholes, fisheyes, and shrinkage holes, have emerged one after another. Water-based coatings have suffered huge setbacks since they first entered the industry. Why are there so many problems? This starts with the principle of surface tension of coatings.

The surface tension of water-based coating systems is relatively high because the forces at the liquid interface are different from those inside. The forces on the surface molecules are asymmetric, resulting in a higher free energy of surface molecules. This free energy is equal to the energy required to move the surface layer of molecules per unit area, which is the force that causes the liquid surface to contract. The high surface tension of water-based coatings means that more energy is needed to make them shrink, which is often difficult to achieve.

Substrate wetting agents can improve substrate wetting and reduce surface tension of coatings. It has a hydrophilic group (chain segment) at one end and a hydrophobic group (chain segment) at the other end, possessing both hydrophilicity and hydrophobicity.

When the wetting agent is covered on the surface of the substrate, the hydrophilic segment will adsorb on the solid surface, while the hydrophilic group extends outward into the water. The contact between water and the substrate is transformed into a hydrophilic group contact between water and wetting agent, forming a sandwich structure with wetting agent as the intermediate layer. Alternatively, it may exist on the surface of the liquid, with its hydrophilic groups extending into the liquid water and hydrophobic groups exposed to the air, forming a monolayer that reduces the surface tension of the coating. The former makes the aqueous phase easier to spread, while the latter promotes the coating to better wet the substrate, achieving the goal of wetting.