涂料的概念
“涂料,因早期的涂料大多以植物油為主要原料,故又稱作油漆。現(xiàn)在合成樹脂已取
代了植物油,故稱為涂料。涂料并非只有液態(tài),粉末涂料就是涂料品種中的一大類。”
涂料的流變性
涂料一般為粘稠液體或粉狀物質(zhì)。由于涂料在涂裝的過(guò)程中,一定要經(jīng)過(guò)流體這個(gè)階
段,所以流變性能是涂料的一項(xiàng)重要性能。流體按大類可以分為牛頓型和非牛頓型,
非牛頓型流體又分為剪切速率依存型和時(shí)間依存型。剪切速率依存型是指流體的流動(dòng)
行為隨剪切速率的變化而變化,包括假塑型、脹流型和塑型。時(shí)間依存型是指一定剪
切速率下流體隨時(shí)間而變化的流動(dòng)特性,包括觸變型和流凝型,實(shí)際中的涂料大多數(shù)
是觸變型流體。
在涂料的生產(chǎn)、貯存、施工和成膜過(guò)程中,所受到的力可以分為純剪切、拉伸剪切和
簡(jiǎn)單剪切等,其中主要是簡(jiǎn)單剪切。當(dāng)涂料受到簡(jiǎn)單剪切做單向?qū)恿鳎瑢娱g有速度差,
若剪切應(yīng)力為τ,剪切速率為 Y,則粘度η=τ/Y,稱為動(dòng)力粘度,單位為 Pa.s,常用
單位為 mPa.s 或者 cP(厘泊)。粘度是涂料流變學(xué)的一個(gè)重要指標(biāo),與剪切速率和
剪切應(yīng)力密切相關(guān)。
涂料主要有三部分組成:成膜物質(zhì)、溶劑和填料。這幾種物質(zhì)對(duì)涂料流變性的影響主
要在低剪切速率方面,如顏料的絮凝,各種助劑的存在,所形成的結(jié)構(gòu)使粘度變化很
大;在高剪切速率下,結(jié)構(gòu)被破壞,所呈現(xiàn)的粘度接近樹脂溶液本身和分散顆粒對(duì)粘
度的影響。高低剪切速率下的粘度配合,使涂料有一個(gè)符合儲(chǔ)存和施工所需的流變性
能。
例如在涂料貯存中,希望體系有較高的粘度,防止顏料和填料的沉淀;在施工時(shí)開始
要求體系粘度較低,有利于涂膜流平,但要求涂膜粘度在一定時(shí)間達(dá)到較高粘度,以
免涂膜產(chǎn)生流掛和流淌現(xiàn)象;粉末涂料只有它的熔融體有足夠低的粘度時(shí)或者良好的
流動(dòng)性才有足夠的流平,另外粘度也對(duì)顏料在涂料中的分散有很大影響。
從以上分析也可以看出,涂料流變性幾個(gè)方面的參數(shù):屈服值、觸變性、粘度恢復(fù)速
度和施工剪切速率下的粘度對(duì)涂料的質(zhì)量影響很大,所以這幾個(gè)參數(shù)的測(cè)量在涂料的
生產(chǎn)、研發(fā)和使用中備受重視。
涂料流變學(xué)測(cè)量解決方案
美國(guó) Brookfield 公司作為世jie上zui出色的旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)/流變儀制造商之一。自從 1932
年發(fā)明出世jie上第yi臺(tái)表盤式旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)以來(lái),推出了一系列針對(duì)涂料生產(chǎn)和研發(fā)的
粘度計(jì)/流變儀,為涂料生產(chǎn)和研發(fā)過(guò)程中的流變性、流動(dòng)性研究與測(cè)量提供了一套
完整的應(yīng)用解決方案。
01 標(biāo)準(zhǔn)型旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)
該類機(jī)型的轉(zhuǎn)子通常為常見的圓盤式轉(zhuǎn)子,也可以根據(jù)用戶需求配置其它轉(zhuǎn)子。zui新
型的 DV2T 機(jī)型配備了 5.7 英寸全彩色觸屏顯示,可以與電腦連接,通過(guò)人性化的軟
件來(lái)進(jìn)行測(cè)量。可以用于測(cè)量涂料原料的粘度、半成品的粘度、成品的粘度等,在
QC 和 R&D 中應(yīng)用很多。
針對(duì)不同客戶的需求,Brookfield 還推出了小量樣品適配器(SSA)、螺旋適配器(SA)、
超低粘度適配器(ULA)、升降支架、槳式轉(zhuǎn)子等附件。在一些生產(chǎn)或者研發(fā)過(guò)程中
使用這些附件可以使測(cè)量粘度的范圍大大擴(kuò)大,測(cè)量準(zhǔn)確度也有很大提高。此類粘度
計(jì)還有 DV1、DV3T、表盤式、DVS+等。
02 斯托默型粘度計(jì)
涂料中zui常用的是斯托默(Stormer)粘度計(jì)。此儀器的zui初發(fā)展是模仿漆工用槳葉
攪拌涂料,視其阻力大小來(lái)判斷該漆的稠度,以 Krebs Unit(KU)表示。Brookfield
推出的新一代 Stormer 粘度 計(jì)(KU-3)配有 200RPM 的固定轉(zhuǎn)速去驅(qū)動(dòng)馬達(dá),以完
全取代傳統(tǒng)粘度計(jì)所需的砝碼。此類粘度計(jì)還可以直接讀出以克數(shù)、cP 為單位的涂
料粘度。使用起來(lái)簡(jiǎn)單快捷,在很大程度上使測(cè)量更,重復(fù)性也更高,可以滿足
客戶不同測(cè)試條件的需要。
03CAP 系列錐板粘度計(jì)
主要用于測(cè)定較粘稠物料的粘度及其流變性。因?yàn)槠浼羟?/span>速率比較高(剪切速率zui高
可達(dá) 13,300 1/S),非常合適用來(lái)模擬涂料刷涂過(guò)程中的剪切速率,是涂料生產(chǎn)中
的質(zhì)量控制和研發(fā)中的*儀器。該儀器所需樣品量少、清洗方便、測(cè)試速度快,而
且自帶溫控系統(tǒng)。除了 CAP2000+粘度計(jì),還有單轉(zhuǎn)速的純 QC 機(jī)型 CAP1000+粘
度計(jì)。
04RST 系列流變儀
RST 系列流變儀可以控制剪切應(yīng)力和剪切速率,在測(cè)量涂料的觸變性、屈服應(yīng)力等性
能方面更加方便。涂料在涂裝后的zui終外觀取決于烘烤初期涂料的流動(dòng)性之類的流變
學(xué)行為,在涂裝后的流動(dòng)性只能在ji低的剪切速率下才能研究,所以使用 RST 系列
流變儀采用一個(gè)從高到低的剪切速率變化,可以很好地反應(yīng)涂料的觸變性行為。RST
系列流變儀通過(guò)對(duì)剪切應(yīng)力的控制,可以表征涂料剛開始屈服到流動(dòng)的曲線變化,獲
得更全面的涂料流變性。
05 在線粘度計(jì)
在線粘度計(jì)可以對(duì)涂料生產(chǎn)過(guò)程的粘度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。通過(guò)粘度來(lái)反映產(chǎn)品的質(zhì)量,
進(jìn)行質(zhì)量控制,保證了不同批次產(chǎn)品質(zhì)量的一致性,可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)中問(wèn)題,減少
各種浪費(fèi),節(jié)約生產(chǎn)成本。目前涂料行業(yè)應(yīng)用的在線粘度計(jì)主要有兩種:TT-100 旋
轉(zhuǎn)式在線粘度計(jì)和 AST-100 振動(dòng)式在線粘度計(jì)。
06 粉體流動(dòng)測(cè)試儀
PFT 粉體流動(dòng)測(cè)試儀可以對(duì)粉末涂料的流動(dòng)性能進(jìn)行分析研究。通過(guò)粉末的流動(dòng)性能
來(lái)反映粉末涂料的涂覆效果以及產(chǎn)品配方的有效性,并以此預(yù)估在運(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)、使用
過(guò)程中的粉末涂料由于流動(dòng)性行為或設(shè)備局限做造成的堵塞潛在性。
涂料的流變性復(fù)雜。隨著涂料應(yīng)用范圍的擴(kuò)大和研究的深入,已總結(jié)出一些實(shí)用規(guī)律
用于實(shí)踐指導(dǎo),特別是一些高性能的儀器包括旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)/流變儀的使用,使測(cè)量的
數(shù)據(jù)可以在很大程度上反映涂料的流變性,促進(jìn)了涂料在 R&D、QC 以及生產(chǎn)方面的
技術(shù)進(jìn)步,也將使涂料流變性的研究越來(lái)越深入!