第一章-流变学与表面化学

第一章 流变学与表面化学

1.1 引言

要理解涂布和印刷工艺及其材料，必须掌握流变学（Rheology）和表面化学(surface
chemistry)这两门研究液体流动及固液相互作用的基础学科。对这些主题进行定性分析通常就足以提供使用涂料和油墨所需的认知，并帮助解决实际应用中的问题。

广义而言，流变学研究所有材料在应力作用下的物理行为，主要分为弹性、塑性、刚性和粘性四大类。本文重点关注液体和膏状物。流体流变学的范畴包括液体在施加和撤除外力时的形变特性。粘度是涂料和油墨的关键流变特性，简单来说就是油墨抵抗流动的能力――剪切应力与剪切速率的比值。

在涂布和印刷过程中会施加不同类型和量级的机械力。剪切力大小直接影响非牛顿流体的粘度值。大多数涂料在搅拌或涂布机运行时会经历不同程度的"剪切稀化"现象，高粘度油墨尤其明显。随着剪切速率增加，粘度会下降，有时甚至急剧下降。

除上述现象外还需注意两种效应：其一是屈服点(yield
point)，即引发流动所需的最小剪切速率。以番茄酱为例，轻微施力时保持静止，稍加用力就会过度流动。一旦超过屈服点，类固体行为就会消失，松散的网络结构随之瓦解。油墨也具备这种特性，但表现较弱。屈服点是油墨最重要的特性之一。

本文还将探讨屈服值(yield value)――这一重要但常被忽视的液体属性。我们必须将流变学视为动态变量，研究其在涂布过程中的变化规律。涂布工艺改变流变特性，而流变特性又反作用于工艺的相互作用机制，将成为讨论涂布技术时的核心概念。

第二个因素是时间依赖性(time dependency)。即使施加恒定的剪切速率，某些油墨的粘度也会随时间变化。这意味着粘度既取决于所施加机械力的大小，也取决于作用时长。当剪切力消除后，油墨会恢复初始粘度，这种恢复速率是油墨的另一重要特性，其时间跨度可能从数秒到数小时不等。

流变学远不止于油墨供应商常提供的单一剪切速率下粘度快照数据。它研究粘度随作用力强度变化、温度波动以及溶剂和添加剂介入而产生的改变。虽然布鲁克菲尔德粘度计读数具有价值，但无法完整呈现非牛顿流体的全部特性。

表面化学描述由油墨分子间相互吸引力及油墨与承印物表面分子间作用力导致的润湿（与去润湿）现象。这些分子相互作用的相对强度决定多项油墨性能参数。良好的印刷清晰度、附着力及平滑墨层都需要恰当的表面化学特性。气泡形成及相关薄膜缺陷同样源于表面化学原理。

就本研究而言，表面化学涉及液体分子彼此间及与基材间的吸引力作用。我们将重点探讨润湿现象及其与涂布工艺和问题的关联。可以发现，理解润湿与去润湿机制有助于阐明涂布和印刷中出现的诸多异常现象。

流变学与表面张力这两门学科相结合，为应对日益复杂的涂布技术提供了必要工具。必须将流变学与表面化学整合为统一课题，才能更深入理解油墨特性及丝网印刷工艺。我们将以直观和半定量的方式阐述这种融合，其益处在于能发现许多被归咎于流变学的印刷涂布问题实则源于表面化学。进一步研究还将表明，涂布流平过程同时受流变学与表面化学的双重影响。

1.2 流变学

流变学，这门研究流动与变形的科学，对于理解涂料的施工应用与质量控制至关重要。黏度――即流体抵抗流动的特性――是液体（尤其是涂料和油墨）最重要的流变学特征。更为关键的是涂料和印刷过程中黏度的动态变化规律。牛顿流体（如溶剂）具有绝对黏度，其数值不受机械剪切作用的影响。然而几乎所有涂料在承受不同作用力时都会表现出显著的黏度变化。我们将重点考察涂料和油墨的表观黏度，揭示这些加工过程中由外力引发的黏度变化如何成为施工工艺不可或缺的组成部分。

黏度作为液体抵抗流动的指标，是描述液体在混合等外力作用下行为的关键参数。其他重要作用力还包括重力、表面张力，以及材料施工方法相关的剪切力。黏度本质上是剪切应力与剪切速率的比值（公式1.3）。高黏度液体需要施加相当大的力（功）才能改变其形态――例如高黏度涂料的泵送难度显著高于低黏度产品，施工后的流平时间也更为漫长。

     
（1.1）

剪切率是速度与厚度的比值。

     
（1.2）

剪切应力时力与面积的比值。

     
（1.3）

粘度是剪切率应力与剪切力的比值。

表1.1
各种工业中常见液体的在20℃时的粘度。

如前所述，剪切应力（施加于液体的单位面积作用力）通常以达因/平方厘米表示，即单位面积受力。剪切速率则以秒的倒数（sec⁻¹）计量，代表施加于液体的机械能量。根据公式1.3计算，粘度单位可表示为达因・秒/平方厘米或泊（P）。对于水（≈0.01泊）这类低粘度流体，泊单位过大，故更常用厘泊（0.01泊）。由于100厘泊=1泊，水的粘度约为1厘泊（cP）。丝网印刷油墨的粘度显著更高，图形印刷用油墨粘度范围为1,000-10,000
cP，某些高填充聚合物厚膜（PTF）油墨和粘合剂甚至高达50,000
cP。国际单位制（SI）中以帕斯卡・秒（Pa・sec）表示粘度（1
Pa・sec = 1000 cP）。表1.1列出了常见工业液体的粘度值。

粘度本质上是个简单概念：稀薄或低粘度液体易流动，高粘度液体则流动阻力大。前文假设了理想状态（牛顿流体），这类流体的粘度在任意剪切区域内保持恒定。但真正符合牛顿流体特性的液体极少。更普遍的情况是，液体粘度会随剪切作用或外力施加而下降，这种现象前文称为剪切稀化。因此必须明确标注粘度值的测量条件――除剪切应力外，还需考虑时间因素。外力作用时长会影响液体状态：经剪切稀化的液体随时间推移会逐渐恢复初始粘度。故要准确表征粘度，必须量化剪切作用时间与静置时间。

显然我们实际处理的是粘度曲线而非固定值点。在塑料装饰领域，处理粘度曲线的必要性更为突出：特定材料会经历多种不同剪切应力。例如某涂层材料可能在10-20
cP的低剪切应力下混合，以1000 cP粘度泵送通过喷枪管线，在超过10⁶ cP的极端压力下进行无气喷涂，最终在重力（微弱）和表面张力作用下于基材表面流平。该材料在各阶段的粘度很可能各不相同。实际上，优质产品在加工过程中应呈现粘度变化特性。

1.2.1 黏度行为类型

1.2.1.1 塑性（Plasticity）

从流变学角度而言，塑性流体在达到克服屈服点的最小作用力前，其行为更接近塑性固体。凝胶、溶胶和番茄酱都是典型实例。一旦达到屈服点，随着剪切速率增加，液体便开始呈现近似牛顿流体的特性。图1.1展示了剪切应力–剪切速率曲线及屈服点。虽然塑性行为对番茄酱的价值存疑，但在油墨和涂料中却有一定益处。实际上，具有实用价值的正是屈服点现象。防滴漏涂料就是屈服点实用性的绝佳例证――当刷涂外力消失后，涂料粘度会迅速回升直至停止流动。由于屈服点超过了重力作用，从而有效防止了滴落现象。

图1.1 剪切应力–剪切速率曲线。

印刷油墨中的渗墨现象（即油墨向印刷边界外扩散的倾向）受屈服点控制。高屈服点油墨能防止渗墨，但可能导致流平性不佳；屈服点过低虽能实现优异流平，却会造成过度渗墨。理想的屈服点能在确保必要流平性和匀墨效果的同时避免过量渗墨。聚合物粘结剂与填料均可解释屈服点现象：静态时聚合物链呈随机取向，对流动阻力较大；施加剪切力会使分子链沿流动方向排列，从而降低阻力。固体填料则可形成松散的分子引力结构，这些结构在剪切作用下会迅速瓦解。

1.2.1.2 假塑性（Pseudoplasticity） 

与塑性材料类似，假塑性液体在受力时粘度会下降。然而这类液体不存在屈服点。施加的能量越大，稀化效果越显著。当剪切速率降低时，液体粘度会随着作用力的减弱以相同速率回升。不存在滞后现象；正反两个方向的剪切应力–剪切速率曲线如图1.1所示相同。图1.2利用黏度–剪切速率曲线对假塑性行为进行了比较。

图1.2 黏度剪切速率曲线。

许多涂料都表现出这种具有时间依赖性的行为。外力消除后，黏度增长会出现明显延迟。这种带有滞后回路的假塑性形式被称为触变性。假塑性通常是涂料和油墨的有益特性，而触变性则更具实用价值。

1.2.1.2.1 触变性（Thixotropy）

触变性是假塑性的一种特殊表现。材料会发生"剪切稀化"现象；但随着剪切力减小，黏度以较慢速率回升，从而形成滞后回线。这种特性极为常见且实用――防滴漏家居涂料正是得益于触变性：初始适度黏稠的涂料能稳定附着于刷头，在涂刷剪切应力作用下迅速降黏以实现顺滑施工；当剪切作用停止时，黏度回升又可有效防止滴落与流挂。

丝网印刷油墨同样受益于触变性。在被迫通过精细网目丝网时，相对高粘度的丝印油墨会在高剪切应力作用下粘度骤降。这种瞬时的低粘度使得印刷墨点能够融合成连续完整的墨膜。在油墨可能"渗色"超出预定边界前，粘度即恢复至较高范围。应力–剪切速率曲线具有双向一致性（如图1.1所示）。图1.2对比了剪切应力流变学与表面化学的关系。

触变材料会呈现独特的滞后回线现象。当剪切应力将黏度降低至某一临界点后，施加更大外力也不会引起进一步变化。随着液体能量输入的减少，黏度开始重新上升，但其回升速度远低于初始下降速度。实际操作中无需掌握黏度回线的具体形态，只需认识到这种响应特性在装饰性油墨、涂料和涂层中普遍存在即可。

装饰性载体中含有的颜料、消光剂及其他固体填料通常会诱发或增强触变行为。高固含量材料（如油墨）往往具有显著的触变特性。通过添加由扁平片状结构组成的触变剂，可对液体的触变性进行精确调控――这些片状体会形成松散的互联网络结构，从而提升体系黏度；而剪切作用会破坏该网络结构，导致黏度下降。

图1.3 剪切应力–剪切速率曲线：滞后回线

混合搅拌及其他高剪切力会迅速降低黏度。但值得注意的是，触变型油墨即使在恒定剪切应力作用下，仍会持续出现黏度递减现象。使用布鲁克菲尔德黏度计可直观观测到：当转子保持恒定转速时，实测黏度值仍持续下降；而当油墨静置时，黏度又会逐渐恢复至初始值，其恢复速率可快可慢。虽然可能呈现不同形态的曲线，但所有曲线都必然展现出滞后回线特征。实际上，这种滞后曲线用于检测触变性（见图1.3）。粘度变化率是油墨的一个重要特性，稍后在逐步介绍丝网印刷时会对其进行考察。触变性对于油墨的正常表现非常重要，而粘度的这种变化特性使得丝网印刷成为可能。

1.2.1.2.2 膨胀性（Diatancy）

在施加剪切力时表现出黏度增加的液体称为膨胀性流体。具有这种性质的液体极为罕见。膨胀性行为不应与常见的黏度累积现象混淆，后者发生在油墨和涂料失去溶剂时。例如，通过辊涂机涂布的溶剂型涂料，随着运行时间的推移会显示黏度上升。旋转的辊筒充当溶剂蒸发器，增加了涂料的固体含量，从而导致黏度升高。真正的膨胀性与溶剂流失无关。

1.2.1.2.3 流变增稠性（Rheoplexy）

流变性（rheoplexy）与触变性（thixotropy）完全相反。这种时间依赖性的膨胀现象会在混合时导致剪切增稠。图1.3展示了其滞后回线。值得庆幸的是流变性现象较为罕见，因为作为丝网印刷油墨的特性它完全不具备实用价值。

1.2.2 温度效应 

黏度受温度影响显著。测量应在相同温度下进行（通常为23°C），未标注温度的黏度数据是不完整的。虽然温度变化对不同液体的影响程度各异，但特定材料的黏度变化率通常保持恒定。温度影响的相关研究已有详尽论述，简言之，加热可降低涂料黏度――这一原理被广泛应用于涂装工艺体系。

加热降黏技术也可用于材料施工后阶段。在紫外线（UV）固化涂料进行UV照射前进行预热，往往能有效改善这类高黏度材料的流平性。

1.2.3 溶剂效应 

树脂固含量越高，溶液黏度越大，而溶剂的添加则会降低黏度。需要特别注意的是，可溶性树脂（聚合物）的黏度变化远比不溶性颜料或塑料颗粒显著。例如，某涂料在固含量50%时可能具有极高黏度，而增塑溶胶悬浮液（液态增塑剂中的塑料颗粒）在固含量80%时可能仅呈现中等黏度。不同溶剂会产生不同程度的降黏效果，这取决于它们属于真溶剂、潜溶剂还是非溶剂。

1.2.4 粘度测量 

现有多种测量仪器可供选择。流变仪能够通过广泛的剪切应力范围精确测量粘度，而塑料装饰行业通常使用更为简易的设备。如前所述，最常用的设备当属布鲁克菲尔德粘度计（Brookfield
viscometer），该仪器通过张力计将电动机与浸入式转子相连。转子在待测液体中旋转时，液体粘度（流动阻力）越高，张力计显示的读数就越大。该设备配备多种规格的转子直径，并可选择不同转速，测量结果需同时注明转子尺寸、转速及温度参数。

表1.2 粘度换算表 

布鲁克菲尔德粘度计是来料质量控制的理想工具。虽然无法完全替代流变仪，但该粘度计可用于估算剪切力作用下的粘度变化。通过记录不同转速下的粘度读数并进行对比，能够轻松识别出具有显著触变性的材料。

更为简易的粘度测量工具是流速杯――一种底部带孔洞的简单容器。福特杯（Ford
cup）和察恩杯（Zahn
cup）在塑料喷涂与涂料领域应用广泛。其中精度更高的福特杯需固定在支架上使用，当注满液体后打开底部孔洞，记录液体完全流出的时间。与直接显示厘泊数值的布鲁克菲尔德粘度计不同，流速杯仅提供流动时间数据，但通过相对流动时间可反映不同的相对粘度。换算图表（见表1.2）可将福特杯等流速杯的测量值转换为厘泊单位。

察恩杯则通过手柄浸入液体样品后快速提起，记录排空时间。这类装置通常作为产线检测设备，主要用于常规材料的快速质检。

1.2.5 屈服值（Yield Value）

屈服值是指黏度测量中的剪切应力，但这是在极低剪切速率下测得的。屈服值是使液体产生流动所需的最小剪切应力。当外力逐渐施加时，液体会发生形变但不会流动――本质上表现得如同弹性固体。低于屈服值时，黏度趋近于无穷大；当外力达到临界值（即屈服值）时，流动才会开始。

理解屈服值对认识装饰性液体在基材上的行为至关重要。已沉积涂层或油墨所受的剪切应力非常微弱，虽然重力会对液体施力，但表面张力的影响更为显著。

若屈服值大于剪切应力，液体将保持固态特性不发生流动，此时沉积形态即为最终形态。某些涂层尽管表观黏度很低却难以流平，很可能就是因为具有较高的屈服值。正如下一节将阐述的，表面张力虽可调节，但其改变程度不足以克服高屈服值。遗憾的是，高屈服值可能是装饰材料的固有特性，这种情况下改变材料施工方法或许是唯一解决方案。

尽管高屈服值可能导致涂料无法使用，但该特性对印刷油墨却颇具价值。油墨一旦沉积，就应保持定位。屈服值过低会使油墨溢流，导致边缘模糊不清；而过高则可能造成流动不畅。由于颜料通常会提高屈服值，彩色油墨不易出现问题。但透明保护油墨可能产生问题，特别是在丝网印刷等需要沉积厚膜的情况下。当无法通过提高屈服值解决问题时，可通过调节表面张力来改善润湿性――增加表面张力能抑制流动，从而防止油墨或涂料渗色。

1.3 表面化学 

表面化学是研究两种材料界面相互作用的科学。这种界面可以存在于任何形态的物质之间，包括气相物质。为了理解装饰性液体材料的界面相互作用，我们只需分析液–固相互作用。虽然液体涂层与其周围空气之间存在表面相互作用，但这种影响微乎其微，可以忽略不计。

1.3.1 表面张力

所有液体都由被称为分子的亚微观原子组合构成（极少数液体由未结合的原子组成）。彼此靠近的所有分子都会产生吸引力。正是这些相互吸引力产生了被称为表面张力的普遍性质。其单位为每单位长度的力：达因/厘米。

悬浮在空间中的液滴会迅速呈现球形。当表面分子被直接下方的分子牵引时，就会形成最小表面积（球体）。这种球形是力分布不均的结果――液滴内部的分子受到各个方向的吸引，而表面分子仅受到下方分子的牵引。所有液体都试图形成最小表面积的球体。然而，多种反作用力会同时产生。当液体置于固体表面时，会形成液–固界面。这种界面对于塑料装饰工艺至关重要，因为液体分子不仅彼此吸引（分子内聚力），还会与接触的任何固体表面产生相互作用（分子间附着力）。我们只需关注这两种相互作用：分子内聚与分子间附着。深刻理解这种界面相互作用原理，将帮助装饰工艺师优化材料与工艺流程。

1.3.2 测量表面张力

每种液体都有其特定的表面张力值。表面张力高的液体，比如水（73 达因/厘米），分子间吸引力强，容易形成水珠（呈球状）。表面张力低的液体，形成球状的倾向较弱，这种倾向很容易被相反的力所克服。

测量液体表面张力的方法多种多样。表1.3 给出了常见溶剂的表面张力值。测定固体表面张力（通常称为表面能）的方法也有。表14 列出了塑料的表面能值。我们只需关注估算表面张力的方法以及确定相对差异的技术。

表1.3 液体的表面张力。

表1.4 聚合物表面张力。

1.3.3 浸润

将液体置于平坦的水平固体表面上，液体要么会润湿并流开，要么会不润湿而形成半球形液滴。还可能存在一种中间状态，即液体既不后退也不前进，而是保持静止。液滴或液体边缘与固体平面所成的角度称为接触角（图1.4）。当接触角大于 0°，即该角度可测量时，就存在不润湿的情况。此时液体分子间的吸引力大于其对固体表面的吸引力。这

图1.4 接触角

液体的表面张力值高于固体的表面能。当接触角为 0° 时，就会出现润湿现象。即使对于高粘度材料，液体边缘也会继续前进，尽管其速度可能较慢。在这种情况下，分子间的（固液）吸引力更大。固体的表面能高于液体的表面张力。

测量接触角是一种用于确定两种表面张力之间相对差异的简单技术。较大的接触角意味着显著差异，而较小的角度则表明两者数值接近但不相等。

表1.5 表面张力测试套件

可以通过将液体滴在已知表面张力的光滑表面上，直至刚好发生润湿现象（表明两种表面张力相等），从而估算该液体的表面张力。反之，也可通过滴加具有标准表面张力的液体直至实现润湿，来估算固体的表面能。利用简单混合物即可配制用于测试的表面张力工具包，具体配方见表1.5。

低能表面难以润湿，对于涂层、喷漆和印刷而言效果不佳。可使用标准表面张力套件来估算待装饰塑料的表面能。如果特定塑料的值明显低于表 1.4 中所报告的值，则怀疑存在污染。脱模剂除非专门配制与装饰材料兼容，否则会大大降低塑料部件的表面能，使其无法进行涂层处理。

1.3.4 表面活性剂 

能够改变界面相互作用的物质被称为表面活性剂。这类物质具有两种不同的化学基团：一种与待改性液体相容，另一种则具有较低的表面张力。以环氧树脂为例，通过添加一端含醇类基团（与环氧相容）、另一端含氟化学基团的表面活性剂，可降低其表面张力。醇类基团会与环氧树脂结合，使不相容的氟化学"尾部"暴露在表面。此时环氧涂层会表现出类似低表面张力氟化学材料的特性。只需添加少量表面活性剂，就能使环氧涂料润湿难处理的低表面能基材，甚至油污污染的塑料件。

表面活性剂能显著降低油墨、涂料和油漆的表面张力，通常添加量不超过1%即可见效。当基材本身表面能过低导致润湿失败时，就需要使用这类也被称为润湿剂的物质。但需注意，这些材料不能替代规范的清洁管理和恰当的基材预处理工序，污染物残留可能导致后续出现附着力失效问题。

氟系、硅系和碳氢系是表面活性剂的三大常见类别。其中氟化学物质在所有材料中表面张力最低，润湿效率最佳；硅系材料效果次之但成本较低。不过某些硅化物可能挥发到空气中，造成基材污染。

虽然降低涂料表面张力通常符合需求，但基材的情况恰恰相反。那些有助于装饰材料的助剂反而会使基材失效。硅污染会产生被称为"鱼眼"的典型润湿缺陷。

涂料、油漆和油墨经表面活性剂改性后，即使固化完成通常也会产生永久性改变。其低表面能特性会导致后续润湿困难，例如需要涂覆面漆时。现有多种解决方案可供选择，最佳实践是使用表1.5表面张力测试套件中效能最弱且用量最少的表面活性剂。建议从烃类表面活性剂开始尝试，同时确保基材初始清洁度。

涂料、油漆和油墨经表面活性剂改性后，即使固化完成通常也会产生永久性改变。其低表面能特性会导致难以润湿――例如需要涂覆面漆时。针对这一问题存在多种解决方案。最佳做法是使用能完成任务的最少量的活性最低的表面活性剂。从烃类开始。同时要确保基底一开始就是干净的。

另一种可能性是使用反应性表面活性剂。具有能与涂层或粘合剂反应的功能基团的试剂在固化后活性会降低。一旦表面活性剂完成了润湿剂的作用，就不再需要它了。还有一种方法是在要施加的第二种材料中添加表面活性剂。通常相同的表面活性剂也能起作用，尤其是在稍高的添加量下。

1.3.5 平整度  

流平效果取决于流变学特性和表面化学性质。这是一个更为复杂的现象，也更难控制。通过喷涂、浸涂、辊涂及大多数其他方法施涂的涂层，其表面光洁度往往难以达到审美要求。飞溅、流挂、条纹和其他拓扑缺陷都需要液态材料自行流平，因此理解流平动力学至关重要。

我们首先假设已通过润湿剂（必要时）实现了充分润湿。影响流平的关键参数包括：粘度、表面张力、屈服值、涂层厚度以及湿膜不规则程度。多位研究者已建立了描述流平现象的经验关系式，其中流平方程（公式1.4）具有重要实用价值。

     
（1.4）

其中 

at
= 涂层脊线的振幅（高度） 

σ
= 涂层的表面张力 

η
= 涂层粘度 

h
= 涂层厚度或高度 

t
= 流平时间 

λ
= 波长或脊线间距 

公式1.4表明，以下一个或多个因素可改善流平效果： 

1.
更长时间（t） 

2.
更高的涂层表面张力（σ） 

3.
更低的粘度（η） 

4.
更大的涂层厚度（h） 

5.
更小的脊线重复间距（λ）

需要注意的是，涂层厚度h被提升至三次方。厚度加倍可使流平效果提升八倍（2³）。同时需注意，波峰间波长λ被提升至四次方。这意味着间距过大的波峰会极大增加流平难度。前文曾指出，高屈服值会阻碍流平过程――只有当湿涂层所受剪切应力超过屈服值时，流平才会发生。公式1.5展示了各参数与剪切应力之间的关联关系。

     
（1.5）

此处

σ
= 涂层表面张力

a
= 涂层脊振幅

h
= 涂层高度

λ
= 涂层脊波长

由于公式1.5涉及作用力，时间因子和黏度值被消去。可以看出，增加表面张力和涂层厚度会产生最大剪切应力。涂层缺陷高度（a）会增加剪切力，而波长（λ）则会显著降低剪切力。若无法避免涂层隆起，则更高、更密集的隆起更为可取。

当屈服值高于最大剪切力（Tmax）时，流平现象将不会发生。延长流平时间与降低黏度均无法克服屈服值障碍，因为这些参数并不存在于剪切力方程中。虽然增加表面张力和涂层厚度是可行方案，但存在实际应用限制。

由于屈服值通常受剪切力影响（触变性），涂布速率和预混条件可能至关重要。提高辊速（对于辊涂机）和增大喷涂压力（对于喷枪）可暂时降低屈服值。显然，最佳流平效果并非通过最低表面张力实现。虽然良好润湿可能需要降低表面张力，但更高的表面张力能促进流平。这为使用最小有效浓度的表面活性剂提供了又一依据。

1.4 总结

理解描述和预测液体流动及界面相互作用的基本原理，对于涂料及相关材料的有效配方设计和高效应用至关重要。涂料工艺管理的理论工具是流变学（研究流动与变形的科学）结合表面化学，以及润湿与反润湿现象的科学。从时间依赖性角度考察粘度等流变特性，为理论的实际应用增添了必要维度。诸如流平性这类重要涂层特性，同时受到粘度和表面张力的影响。掌握这些相互关系能使涂料专家有信心进行调整并采取纠正措施。