2.漆膜形成及有关基本性质(第十章第2讲)(精品).ppt

漆膜的形成及有关的基本性质漆膜的形成及有关的基本性质第二章第二章（第二讲）（第二讲）1/25/202312.1 固态漆膜的性质固态漆膜的性质 2.2 粘度的基本概念粘度的基本概念 2.3 聚合物溶液的粘度与分子量聚合物溶液的粘度与分子量 2.4 膜的形成膜的形成 2.5 漆膜的力学性质漆膜的力学性质2.6 漆膜的附着力漆膜的附着力2.7 涂装技术涂装技术 本章主要内容本章主要内容1/25/20232-涂料形成的涂膜具有哪些性能和特点？对对于于一一个个涂涂料料来来说说，由由于于其其用用途途不不同同，其其涂涂膜膜要要求求有有不不同同的的性性能能。如如防防腐腐涂涂料料，要要求求漆漆膜膜耐耐光光照照、耐耐腐腐蚀蚀、耐耐温温差差等等；阻阻燃燃涂涂料料，要要求求耐耐高高温温、不不燃燃烧烧、隔隔热热等等；隐隐身身涂涂料料，要要求求能能够够吸吸收收雷雷达达电电波波，并并能能很很好好地地散散热热等等；抗抗静静电电涂涂料料，要要求求具具有有较较好好的的导导电电性性能能，能能够够很很好好地地释释放放和和消消除静电荷等。除静电荷等。但但无无论论哪哪一一种种涂涂料料，其其力力学学性性能能是是最最重重要要和和最最基基本本的的。可可以以这这么么说说：没没有有好好的的了了力力学学性性能能，其他性能则很难发挥，或很难很好地发挥。其他性能则很难发挥，或很难很好地发挥。1/25/202332.5 漆膜的力学性质漆膜的力学性质漆膜的力学性能对涂料的作用有重要的影响。漆膜的力学性能对涂料的作用有重要的影响。一一般般说说来来，漆漆膜膜的的力力学学性性能能与与形形成成漆漆膜膜的的各各种种组组成成有有关关，但但主主要要与与漆漆膜膜中中的的聚聚合合物物有有关关。可可以以这这么么说说，聚聚合合物物的的力力学学性性能能对对涂涂料料的的力力学学性性能能有有着着重重要要的的影影响响，甚甚至至是是决决定定性性的的影影响响。因因此此，漆漆膜膜的的力力学学性性能能与与聚聚合合物物材材料料的的力力学学性性能密切相关。能密切相关。-漆膜的力学性能与哪些因素有关？漆膜的力学性能与哪些因素有关？因因此此，可可以以利利用用聚聚合合物物材材料料科科学学的的知知识识来来了了解和总结漆膜的力学性质。解和总结漆膜的力学性质。1/25/202342.5.1 无定形聚合物力学性质的特点无定形聚合物力学性质的特点 当当材材料料受受到到外外力力作作用用而而所所处处的的条条件件使使它它不不能能产产生生惯惯性性移移动动时时,它它的的几几何何形形状状和和尺尺寸寸将将产产生生变化变化。lD D lFF 聚聚合合物物的的力力学学性性能能指指的的是是其其受受力力后后的的响响应应，如如形形变变大小、形变的可逆性大小、形变的可逆性及及抗破损性能抗破损性能等。等。-聚合物的力学性能有些什么样的特点？聚合物的力学性能有些什么样的特点？形状和尺寸会变！形状和尺寸会变！1/25/20235应变：用原尺寸除以受力后的形变尺寸。应变：用原尺寸除以受力后的形变尺寸。应应变变产产生生的的根根本本原原因因是是：材材料料发发生生应应变变时时，其其分分子子间和分子内的原子间的相对位置和距离发生了变化。间和分子内的原子间的相对位置和距离发生了变化。1.应变与应力应变与应力 材材料料在在外外力力作作用用下下，其其几几何何形形状状和和尺尺寸寸所所发发生生的的变变化化称称应应变变或或形形变变，通通常常以以单单位位长长度度（面面积积、体体积积）所发生的变化来表征。所发生的变化来表征。（1）应变）应变-如何表征聚合物的力学性能？如何表征聚合物的力学性能？应变与应力、应变与应力、弹性模量弹性模量1/25/20236 材料在外力作用下发生形变时，在其内部还会产材料在外力作用下发生形变时，在其内部还会产生对抗外力的附加内力，以使材料保持原状，当外力生对抗外力的附加内力，以使材料保持原状，当外力消除后，内力就会使材料回复原状并自行逐步消除。消除后，内力就会使材料回复原状并自行逐步消除。当外力与内力达到平衡时，内力与外力大小相等，方当外力与内力达到平衡时，内力与外力大小相等，方向相反。单位面积上的内力定义为向相反。单位面积上的内力定义为应力应力。（2）应力）应力应力：单位面积上的回复内力。应力：单位面积上的回复内力。1/25/20237（A）简单拉伸（简单拉伸（drawing)：lD D lFF（B）简单剪切简单剪切(shearing)A0FF简单剪切示意图简单剪切示意图简单拉伸示意图简单拉伸示意图 材材料料受受力力方方式式不不同同，发发生生形形变变的的方方式式亦亦不不同同，材材料受力方式主要有以下三种基本类型：料受力方式主要有以下三种基本类型：1/25/20238（C）均匀压缩（均匀压缩（pressurizing)A0 材材料料受受力力方方式式除除以以上上三三种种基基本本类类型型外外，还还有有弯曲弯曲和和扭转扭转。有有的的材材料料在在外外力力的的作作用用下下很很容容易易变变形形，有有的材料则很难。的材料则很难。1/25/20239弹性模量：产生单位形变所需的应力。弹性模量：产生单位形变所需的应力。根根据据外外力力形形式式的的不不同同，分分为为拉拉伸伸力力、剪剪切切力力和和静静压压力力，模模量量分分别别称称为为拉拉伸伸模模量量（杨杨氏氏模模量量）、剪剪切切模模量和体积模量量和体积模量。2.弹性模量弹性模量 弹弹性性模模量量是是指指在在弹弹性性形形变变范范围围内内单单位位应应变变所所需需应力的大小，是材料刚性的一种表征。应力的大小，是材料刚性的一种表征。1/25/202310 由由此此可可见见，弹弹性性模模量量是是衡衡量量聚聚合合物物材材料料的的一一个个重重要参数。要参数。-聚合物的力学性能有哪些特点？聚合物的力学性能有哪些特点？聚聚合合物物的的弹弹性性模模量量除除了了与与其其组组成成和和结结构构密密切切相相关关外外，还还与与温温度度密密切切相相关关，即即在在不不同同的的温温度度条条件件下下聚聚合合物表现出不同力学状态。物表现出不同力学状态。一一.模量与温度的关系模量与温度的关系（特点之一）（特点之一）无无定定型型聚聚合合物物在在不不同同的的温温度度下下，分分别别呈呈现现三三种种不不同的力学状态和两种转变区。同的力学状态和两种转变区。1/25/202311将无定形聚合物材料的模量与温度的关系作图如下：将无定形聚合物材料的模量与温度的关系作图如下：玻璃态玻璃态高弹态高弹态粘流态粘流态玻玻璃璃化化转转变变区区粘粘弹弹转转变变区区1/25/2023121.玻璃态玻璃态（1）由由于于温温度度较较低低，分分子子热热运运动动能能低低，链链段段的的热热运运动动能能不不足足以以克克服服主主链链内内旋旋转转的的势势垒垒，因因此此，链链段段处处于于被被“冻结冻结”状态。状态。（2）只只有有侧侧基基、链链节节、短短支支链链等等小小运运动动单单元元的的局局部部振振动动及及键键长长，键键角角的的变变化化，因因此此弹弹性性模模量量很很高高(109Pa)，形变很小形变很小(0.11%)。（3）具具有有虎虎克克弹弹性性行行为为，质质硬硬而而脆脆，类类似似玻玻璃璃，因因而而称为玻璃态。称为玻璃态。（TTg）1/25/2023132.高弹态（橡胶高弹态（橡胶-弹性平台区）弹性平台区）（TgTgTTTf）（1）由由于于链链段段的的剧剧烈烈运运动动，整整个个链链分分子子重重心心发发生生相相对对位位移移，即即产产生生不不可可逆逆形形变变，聚聚合合物物呈呈现现粘粘弹弹性性液液体体状状，因因而而称为粘流态。称为粘流态。（2）运运动动单单元元：整整个个分分子子链链。即即整整个个分分支支链链段段可可以以自自由由地运动。地运动。（3）力学性质：粘性流动，形变不可恢复。）力学性质：粘性流动，形变不可恢复。1/25/202315二二.黏弹性与力学松弛（特点之二）黏弹性与力学松弛（特点之二）材料受外力作用时的形变行可以分为：材料受外力作用时的形变行可以分为：服服从从虎虎克克定定律律形形变变与与时时间间无无关关，瞬瞬间间形形变变，瞬瞬间恢复。间恢复。服从牛顿定律服从牛顿定律形变与时间成线性关系。形变与时间成线性关系。1.聚合物的黏弹性聚合物的黏弹性（1）理想的弹性固体）理想的弹性固体（2）理想的粘性液体）理想的粘性液体1/25/202316（3）聚合物）聚合物 分子运动分子运动宏观力学性能宏观力学性能强烈地依赖于温度和外力作用时间强烈地依赖于温度和外力作用时间 聚聚合合物物的的形形变变行行为为是是与与时时间间有有关关的的粘粘性性和和弹弹性性的的组合。组合。粘粘弹弹性性外外力力作作用用下下，聚聚合合物物材材料料的的形形变变性性质质兼兼具具固固体体的的弹弹性性和和液液体体粘粘性性的的特特征征，其其现现象象表表现现为为力力学学性性质随时间而变化质随时间而变化的力学松弛现象。的力学松弛现象。聚聚合合物物常常称称为为粘粘弹弹性性材材料料，这这是是聚聚合合物物材材料料的的又又一重要特征。一重要特征。1/25/202317应力松弛应力松弛蠕变蠕变滞后滞后力学损耗力学损耗静态粘弹性静态粘弹性动态粘弹性动态粘弹性2.应力松弛应力松弛（1）定义）定义 恒恒温温恒恒应应变变下下，材材料料的的内内应应力力随随时时间间的的延延长长而而衰衰减的现象。减的现象。1/25/202318（2）应力松弛曲线）应力松弛曲线时间时间t应力应力0()交联物交联物线形物线形物（3）原因）原因 材材料料拉拉伸伸过过程程中中应应力力的的衰衰减减是是由由于于分分子子运运动动随随时时间间而而变变化化引引起起的的，即即应应力力松松弛弛的的本本质质是是比比较较缓缓慢慢的链段运动所导致的分子间相对位置的调整。的链段运动所导致的分子间相对位置的调整。1/25/2023193.蠕变蠕变（1）定义）定义 恒恒温温、恒恒负负荷荷下下，高高聚聚物物材材料料的的形形变变随随时时间间的的延延长逐渐增加的现象。长逐渐增加的现象。（2）蠕变机理与曲线）蠕变机理与曲线 在在外外力力作作用用下下，随随着着时时间间的的延延长长，材材料料相相继继产产生生三种形变，并且还可考察形变回复。三种形变，并且还可考察形变回复。1/25/202320（A）普弹形变普弹形变 高高聚聚物物的的一一种种可可逆逆形形变变。在在玻玻璃璃态态下下，整整个个高高分分子子的的活活动动和和链链段段的的运运动动都都已已冻冻结结，分分子子的的状状态态和和分分子子的的相相对对位位置置都都被被固固定定下下来来，但但分分子子的的排排列列仍仍极极其其混混乱乱，只只能能在在自自己己的的位位置置上上振振动动，当当受受外外力力时时，链链段段只只作作瞬瞬时形变；外力除去后立即恢复原状。时形变；外力除去后立即恢复原状。1/25/202321t 式式中中1是是普普弹弹形形变变，是是应应力力，E为为普普弹弹形形变变模量。模量。当当聚聚合合物物材材料料受受到到外外力力作作用用时时，分分子子链链内内部部键键长和键角立刻发生变化，这种形变量很小。长和键角立刻发生变化，这种形变量很小。1/25/202322（B B）高弹形变高弹形变 t1 t2 高高弹弹形形变变是是分分子子链链通通过过链链段段运运动动逐逐渐渐伸伸展展的的过过程程，形形变变量量比比普普弹弹形形变变要要大大得得多多，但但形形变变与与时时间间成成指数关系。指数关系。式式中中2即即高高弹弹形形变变，是是松松弛弛时时间间(或或称称推推迟迟时时间间)，它它与与链链段段运运动动的的粘粘度度2和和高高弹弹模模量量E2有有关关，=2/E2。外力除去后，高弹形变逐渐回复。外力除去后，高弹形变逐渐回复。1/25/202323t1 t2（C C）塑性形变（又称粘性流动）塑性形变（又称粘性流动）对对分分子子间间没没有有化化学学交交联联的的线线形形高高聚聚物物，则则还还会会产产生分子间的相对滑动，称为粘性流动，用生分子间的相对滑动，称为粘性流动，用3表示。表示。式式中中3是是本本体体粘粘度度，外外力力去去除除后后粘粘性性流流动动不不能能回回复复。因因此此普普弹弹形形变变1和和高高弹弹形形变变2是是可可逆逆形形变变，而而粘粘性性流流动动3称为不可逆形变。称为不可逆形变。1/25/2023244.4.影响力学松弛的因素影响力学松弛的因素 应应力力松松弛弛和和蠕蠕变变都属于力学松弛。都属于力学松弛。力力学学松松弛弛与与聚聚合合物物的的结结构构、温温度度和和时时间间等等有有关。关。1/25/202325（a a）线线形形聚聚合合物物由由于于分分子子间间没没有有化化学学交交联联而而可可以以相相对对滑滑移移，产产生生黏黏性性流流动动（或或称称塑塑性性变变形形），一一旦旦产产生生黏黏性性流流动动，形形变变便便不不能恢复。能恢复。（b b）交交联联聚聚合合物物则则因因分分子子间间相相互互牵牵制制，其其变变形形在在外外力力撤撤销后可逐渐恢复。销后可逐渐恢复。1/25/202326（1 1）温度）温度（2 2）时间）时间 温温度度与与力力学学松松弛弛的的关关系系在在材材料料的的玻玻璃璃化化转转变变区区表现得最为明显。表现得最为明显。固定温度固定温度 对对于于聚聚合合物物材材料料来来说说，延延长长作作用用时时间间和和提提高高温温度度有有相似的效果。相似的效果。1/25/202327 对对于于聚聚合合物物材材料料来来说说，延延长长作作用用时时间间和和提提高高温温度有相似的效果。度有相似的效果。已已经经证证明明，作作用用时时间间和和温温度度之之间间可可以以进进行行等等效效的的交交换换，利利用用这这种种等等效效应应，可可以以根根据据较较高高温温度度下下的的实验结果来推断很长时间后的聚合材料的力学性能。实验结果来推断很长时间后的聚合材料的力学性能。1/25/202328三三.动态力学松弛动态力学松弛1.1.滞后现象滞后现象 试试样样在在交交变变应应力力作作用用下下，应应变变的的变变化化落落后后于于应应力的变化的现象力的变化的现象汽车速度汽车速度6060公里公里/小时。小时。轮胎某处受轮胎某处受300300次次/分的分的周期应力作用。周期应力作用。(t)wt(t)01/25/202329 将将 两两 者者并并不不同同步步的的变变化化记记录录下下来来可可以以得得到到两两条条波波形形相相似似，但但有有位差的曲线。位差的曲线。聚聚合合物物材材料料在在交交变变应应力力的的作作用用下下，相相应应的的形形变变也会有周期性变化。也会有周期性变化。1/25/2023302.2.力学损耗（内耗）力学损耗（内耗）聚聚合合物物在在交交变变应应力力作作用用下下，产产生生滞滞后后现现象象，而而使使机械能转变为热能的现象机械能转变为热能的现象.（1 1）定义）定义 内耗的情内耗的情况可以从橡胶况可以从橡胶拉伸拉伸回缩的回缩的应力应变曲线应力应变曲线上看出。上看出。1 0 20 0回缩拉伸硫化橡胶拉伸回缩应力应变曲线1/25/202331回缩曲线下面积为橡胶对外力所作的回缩功回缩曲线下面积为橡胶对外力所作的回缩功面积之差损耗的功1 0 20 0回缩拉伸硫化橡胶拉伸回缩应力应变曲线拉伸曲线下面积为外力对橡胶所作的拉伸功拉伸曲线下面积为外力对橡胶所作的拉伸功1/25/202332（2 2）影响内耗的因素）影响内耗的因素（A）内内耗耗的的大大小小与与聚聚合合物物分分子子的的本本身身结结构构有有关关，柔柔性分子滞后性大，刚性分子滞后性小。性分子滞后性大，刚性分子滞后性小。（B）内耗的大小与温度有关。内耗的大小与温度有关。聚聚合合物物分分子子如如有有较较大大或或极极性性的的取取代代基基时时，因因为为这这些基团可增加运动时的内摩擦，便会有较大的内耗。些基团可增加运动时的内摩擦，便会有较大的内耗。在在低低于于TgTg较较远远的的温温度度下下，聚聚合合物物受受外外力力作作用用，变变形形很很少少，形形变变速速度度很很快快，内内耗耗很很少少；温温度度升升高高，链链段段开开始始运运动动，摩摩擦擦阻阻力力大大，内内耗耗也也较较大大；温温度度高高于于TgTg时时，链段运动自由，内耗较小。链段运动自由，内耗较小。1/25/202333（C）内耗与频率有关内耗与频率有关 在在固固定定温温度度的的情情况况下下，频频率率很很低低时时聚聚合合物物运运动动完完全全跟跟得得上上外外力力的的变变化化，内内耗耗很很小小，聚聚合合物物表表现现出出橡橡胶胶的的高高弹弹性性。在在频频率率很很高高时时，链链段段运运动动完完全全跟跟不不上上外外力力的的变变化化，内内耗耗也也很很大大，聚聚合合物物呈呈现现刚刚性性，表表现现出出玻玻璃璃态态力力学学性性能能；只只有有在在中中间间频频率率时时，链链段段运运动动跟跟不不上上外外力力变变化化，内内耗耗在在一一定定频频率率范范围围内内将将出出现现峰值，这个区域内材料的黏弹性表现得特别明显。峰值，这个区域内材料的黏弹性表现得特别明显。1/25/202334lgE粘弹区橡胶区玻璃态lg 玻玻璃璃化化转转变变频频率率此此区区域域表表现现出出明明显显的的粘粘弹弹行行为故称粘弹区为故称粘弹区.在固定温度下聚合物内耗与频率的关系在固定温度下聚合物内耗与频率的关系1/25/2023352.5.2 2.5.2 漆膜的强度漆膜的强度一一.应力应变曲线与聚合物的强度应力应变曲线与聚合物的强度 聚聚合合物物材材料料受受拉拉伸伸力力作作用用而而发发生生伸伸长长，在在拉拉伸伸断断裂裂发发生生之之前前的的应应力力-应应变变（伸伸长长率率表表示示）曲曲线线称称为为拉伸曲线。拉伸曲线。1.1.玻璃态聚合物玻璃态聚合物 玻玻璃璃态态聚聚合合物物被被拉拉伸伸时时，典典型型的的应应力力-应应变曲线如图。变曲线如图。xB应变应变应应力力e eb b y玻璃态聚合物的应力玻璃态聚合物的应力-应变曲线应变曲线1/25/202336 在在曲曲线线上上有有一一个个应应力力出出现现极极大大值值的的转转折折点点B，叫叫屈服点屈服点，对应的应力称，对应的应力称屈服应力屈服应力（y）；）；xB应变应变应应力力e eb b y玻璃态聚合物的应力玻璃态聚合物的应力-应变曲线应变曲线 在在屈屈服服点点之之前前，应应力力与与应应变变基基本本成成正正比比（虎虎克克弹弹性性），经经过过屈屈服服点点后后，即即使使应应力力不不再再增增大大，但但应应变变仍仍保保持持一一定定的的伸伸长长；当当材材料料继继续续被被拉拉伸伸时时，将将发发生生断断裂裂，材材料料发发生生断断裂裂时时的的应应力力称称断断裂裂应应力力（b），），相应的应变称为相应的应变称为断裂伸长率断裂伸长率（eb）。）。1/25/202337脆性断裂脆性断裂 在在屈屈服服点点后后出出现现的的较较大大应应变变在在移移去去外外力力后后是是不不能能复复原原的的。但但是是如如果果将将试试样样温温度度升升到到其其Tg附附近近，该该形形变变则则可可完完全全复复原原，因因此此它它在在本本质质上上仍仍属属高高弹弹形形变变，并并非非粘粘流流形形变变，是是由由高高分分子的链段运动所引起的。子的链段运动所引起的。强迫高弹形变强迫高弹形变 材料在屈服点之间发生的断裂。材料在屈服点之间发生的断裂。韧性断裂韧性断裂在屈服点后发生的断裂在屈服点后发生的断裂.xB应变应变应应力力e eb b y玻璃态聚合物的应力玻璃态聚合物的应力-应变曲线应变曲线1/25/2023382.2.强迫高弹形变产生的原因强迫高弹形变产生的原因 原原因因在在于于在在外外力力的的作作用用下下，玻玻璃璃态态聚聚合合物物中中本本来来被被冻冻结结的的链链段段被被强强迫迫运运动动，使使高高分分子子链链发发生生伸伸展展，产产生生大大的的形形变变。但但由由于于聚聚合合物物仍仍处处于于玻玻璃璃态态，当当外外力力移移去去后后，链链段段不不能能再再运运动动，形形变变也也就就得得不不到到恢恢复复原原，只只有有当当温温度度升升至至T Tg g附附近近，使使链链段段运运动动解解冻冻，形形变变才才能能复复原原。这这种种大大形形变变与与高高弹弹态态的的高高弹弹形形变变在在本本质质上上是是相相同同的，都是由链段运动所引起。的，都是由链段运动所引起。1/25/202339 根根据据材材料料的的力力学学性性能能及及其其应应力力-应应变变曲曲线线特特征征，可将非晶态聚合物的应力可将非晶态聚合物的应力-应变曲线大致分为六类：应变曲线大致分为六类：（1 1）材料硬而脆）材料硬而脆e e（1）在在较较大大应应力力作作用用下下，材材料料仅仅发发生生较较小小的的应应变变，并并在在屈屈服服点点之之前前发发生生断断裂裂，具具有有高高的的模模量量和和抗抗张张强强度度，但但受受力力呈呈脆脆性性断断裂裂，冲冲击击强度较差。强度较差。3.3.非晶态聚合物的应力非晶态聚合物的应力-应变曲线的分类应变曲线的分类1/25/202340（2 2）材料硬而强）材料硬而强（2）e e 在在较较大大应应力力作作用用下下，材材料料发发生生较较小小的的应应变变，在在屈屈服服点点附附近近断断裂裂，具具高高模量和抗张强度模量和抗张强度（3 3）材料强而韧）材料强而韧e e（3）具具高高模模量量和和抗抗张张强强度度，断断裂裂伸伸长长率率较较大大，材材料料受受力力时，属韧性断裂。时，属韧性断裂。以上三种聚合物由于强度较大，适于用做工程塑料。以上三种聚合物由于强度较大，适于用做工程塑料。1/25/202341（4 4）材料软而韧）材料软而韧e e（4）模量低，屈服强度低，模量低，屈服强度低，断裂伸长率大，断裂强度断裂伸长率大，断裂强度较高，可用于要求形变较较高，可用于要求形变较大的材料。大的材料。（5 5）材料软而弱）材料软而弱模模量量低低，屈屈服服强强度度低低，中中等等断断裂裂伸伸长长率率。如如未未硫化的天然橡胶。硫化的天然橡胶。e e（5）1/25/202342（6 6）材料弱而脆）材料弱而脆e e（6）一般为低聚物，不能直接用做材料。一般为低聚物，不能直接用做材料。1/25/202343二二.漆膜的展性漆膜的展性 由由于于涂涂料料在在金金属属表表面面成成膜膜后后，要要经经受受加加工工成成型型时时的的各各种种考考验验，要要求求漆漆膜膜即即使使受受到到很很大大的的变变形形，也不至于断裂，也不至于过分的减弱。也不至于断裂，也不至于过分的减弱。漆漆膜膜的的伸伸展展性性与与聚聚合合物物材材料料的的断断裂裂伸伸长长密密切切相相关。关。1.1.聚合物的硬玻璃态聚合物的硬玻璃态 聚聚合合物物膜膜处处于于硬硬玻玻璃璃态态，即即在在脆脆折折温温度度下下，断断裂裂伸伸长长率率很很低低，漆漆膜膜是是硬硬而而脆脆的的，在在加加工工中中容容易断裂。易断裂。1/25/2023442.2.聚合物的高弹态聚合物的高弹态 漆漆膜膜处处于于高高弹弹态态时时，尽尽管管有有很很大大的的伸伸长长率率，在外力撤销后有很大的回弹力，但漆膜很软。在外力撤销后有很大的回弹力，但漆膜很软。3.3.理想漆膜的状态理想漆膜的状态 理理想想的的情情况况是是漆漆膜膜处处于于软软玻玻璃璃态态，即即处处于于脆脆折折温温度度TbTb以以上上和和玻玻璃璃化化温温度度TgTg以以下下。此此时时漆漆膜膜在在外外力力作作用用下下有有相相当当大大的的伸伸长长率率，而而且且形形变变可可以以保保留留下下来来，即漆膜有一定的展性，漆膜表现出硬和韧的性质。即漆膜有一定的展性，漆膜表现出硬和韧的性质。1/25/202345三三.漆膜的伸长与复原漆膜的伸长与复原 漆漆膜膜伸伸长长不不够够可可引引起起漆漆膜膜产产生生裂裂纹纹，因因此此断断裂裂伸伸长长率率与与裂裂纹纹有有密密切切的的关关系系。另另外外，如如果果伸伸长长后的漆膜不能收缩而恢复，则会产生皱纹。后的漆膜不能收缩而恢复，则会产生皱纹。1/25/202346四四.漆膜的耐磨性漆膜的耐磨性 漆漆料料的的耐耐磨磨性性和和漆漆料料的的磨磨擦擦系系数数、脆脆性性、弹弹性等有关。性等有关。一一般般用用相相应应于于摩摩擦擦速速度度的的断断裂裂功功来来衡衡量量材材料料的耐磨性能。的耐磨性能。聚氨酯树脂涂料的耐磨性为最好。这可能是聚氨酯树脂涂料的耐磨性为最好。这可能是因为聚氨酯分子间形成氢键的缘故，在应力作用因为聚氨酯分子间形成氢键的缘故，在应力作用下，聚氨酯表现出较高的硬度；当应力较高时，下，聚氨酯表现出较高的硬度；当应力较高时，氢键断裂吸收能量，从而保护了共价键。氢键断裂吸收能量，从而保护了共价键。1.1.与聚合物的种类有关与聚合物的种类有关1/25/2023472.2.与摩擦系数有关与摩擦系数有关 在在涂涂料料中中加加入入石石蜡蜡或或含含氟氟的的表表面面活活性性剂剂等等，可可以以降降低低表表面面张张力力，从从而而降降低低摩摩擦擦系系数数，提提高高耐耐磨磨性性能。能。3.3.与填料的粒径有关与填料的粒径有关 涂涂料料中中大大颗颗粒粒的的填填料料粒粒子子可可以以减减少少漆漆膜膜的的接接触触面面积积，从从而而减减少少了了表表面面与与表表面面间间的的力力度度传传递递，故故也可以增加涂料的耐磨性。也可以增加涂料的耐磨性。1/25/202348五五.漆膜的抗冲击漆膜的抗冲击冲击强度是在高速冲击条件下的耐断裂性。冲击强度是在高速冲击条件下的耐断裂性。内耗是把机械能转化为热能的一种重要量度，内耗愈内耗是把机械能转化为热能的一种重要量度，内耗愈大，吸收冲击能量愈大，所以内耗也是抗冲击性的一种重大，吸收冲击能量愈大，所以内耗也是抗冲击性的一种重要量度，聚合物在玻璃化温度转变区内耗由一峰值，玻璃要量度，聚合物在玻璃化温度转变区内耗由一峰值，玻璃态的抗冲击强度趋于极大。由于冲击作用力极为急速，聚态的抗冲击强度趋于极大。由于冲击作用力极为急速，聚合物分子链段往往在完成松弛运动和分散应力之前便出现合物分子链段往往在完成松弛运动和分散应力之前便出现断裂，只有分子链柔顺的聚合物处于高弹态时，才有较好断裂，只有分子链柔顺的聚合物处于高弹态时，才有较好的抗冲击性，因此一般认为玻璃化温度的高低和抗冲击性的抗冲击性，因此一般认为玻璃化温度的高低和抗冲击性有密切的关系。有密切的关系。玻璃态的聚合物在低温具有强的次级内耗峰者，则有玻璃态的聚合物在低温具有强的次级内耗峰者，则有较好的抗冲击性。较好的抗冲击性。1/25/202349六六.影响聚合物材料强度的因素影响聚合物材料强度的因素1.1.聚合物的分子结构聚合物的分子结构 聚合物材料的强度主要决定于主链的化学键力和分子聚合物材料的强度主要决定于主链的化学键力和分子间的作用力，增加主链的强度和增加分子间的作用力都可间的作用力，增加主链的强度和增加分子间的作用力都可使聚合物的强度增加，聚合物的极性和分子间的氢键可增使聚合物的强度增加，聚合物的极性和分子间的氢键可增加分子间作用力，因而可增加强度。加分子间作用力，因而可增加强度。取代基小，数量少，极性弱，分子间作用力小的大分取代基小，数量少，极性弱，分子间作用力小的大分子链，柔顺性好，有利于大分子链运动，可以提高抗冲击子链，柔顺性好，有利于大分子链运动，可以提高抗冲击性，但相应地会使拉伸强度变低，硬度变低。增加主链的性，但相应地会使拉伸强度变低，硬度变低。增加主链的化学键强度，如使主链含有苯环、杂环等，可使材料的强化学键强度，如使主链含有苯环、杂环等，可使材料的强度增加。度增加。共聚合可以用于调节分子链的结构，是改善聚合物强共聚合可以用于调节分子链的结构，是改善聚合物强度的重要手段。度的重要手段。1/25/2023502.2.缺陷与应力集中缺陷与应力集中 如果材料中存在缺陷，受力时材料内部的应力平均分布如果材料中存在缺陷，受力时材料内部的应力平均分布状态将发生变化，使缺陷附近局部的应力急剧增加，远远超状态将发生变化，使缺陷附近局部的应力急剧增加，远远超过应力平均值，这种现象称为应力集中。过应力平均值，这种现象称为应力集中。缺陷是材料破坏的薄弱环节，当局部应力超过局部强度缺陷是材料破坏的薄弱环节，当局部应力超过局部强度时，缺陷就发展，最终导致断裂，因而可严重降低材料的强时，缺陷就发展，最终导致断裂，因而可严重降低材料的强度。度。缺陷是造成聚合物强度下降的主要原因。缺陷是造成聚合物强度下降的主要原因。减少缺陷是提高强度的一个重要措施。减少缺陷是提高强度的一个重要措施。1/25/2023513.3.聚合物的形态聚合物的形态4.4.附着力附着力 聚合物的强度和聚合物的形态有很大关系，聚合物形聚合物的强度和聚合物的形态有很大关系，聚合物形态往往可以影响裂缝发展的速度。态往往可以影响裂缝发展的速度。合适的形态，使裂缝在较大的区域内缓慢发展，而合适的形态，使裂缝在较大的区域内缓慢发展，而不使应力高度集中到少数部位，可避免断裂，这是设计不使应力高度集中到少数部位，可避免断裂，这是设计抗冲击涂料配方需予考虑的。抗冲击涂料配方需予考虑的。无定形漆膜的微观多相性也可以使漆膜的韧性增加，无定形漆膜的微观多相性也可以使漆膜的韧性增加，即增加聚合物的强度。即增加聚合物的强度。漆膜与底材的附着力如果很好，作用在漆膜上的应力漆膜与底材的附着力如果很好，作用在漆膜上的应力可以较好地得到分散，因而漆膜不易被破坏。可以较好地得到分散，因而漆膜不易被破坏。1/25/2023522.6 2.6 漆膜的附着力漆膜的附着力2.6.1 2.6.1 黏附理论黏附理论一一.机械结合力机械结合力 根据理论计算，任何原子、分子间的范德华力足以根据理论计算，任何原子、分子间的范德华力足以产生很高的黏附强度，但实际强度却远远低于理论计算，产生很高的黏附强度，但实际强度却远远低于理论计算，缺陷和应力集中是这种差距的主要原因。缺陷和应力集中是这种差距的主要原因。涂料可以渗透到基材表面的凹穴或孔隙中，固化之涂料可以渗透到基材表面的凹穴或孔隙中，固化之后就像有许多小钩子和楔子把漆膜与基材联结在一起。后就像有许多小钩子和楔子把漆膜与基材联结在一起。1/25/202353二二.吸附作用吸附作用 涂料在固化之前完全润湿基材表面，则应有较好的涂料在固化之前完全润湿基材表面，则应有较好的附着力，即使如此，其黏附力也远比理论强度低得多，附着力，即使如此，其黏附力也远比理论强度低得多，这是因为在固化过程总是有缺陷发生的，黏附强度不是这是因为在固化过程总是有缺陷发生的，黏附强度不是决定于原子、分子作用力的总和，而是决定于局部的最决定于原子、分子作用力的总和，而是决定于局部的最弱的部位作用力。弱的部位作用力。两个表面之间仅通过范德华力结合，实际便是物理吸两个表面之间仅通过范德华力结合，实际便是物理吸附作用，这种作用很容易被空气中的水汽所取代。因此为附作用，这种作用很容易被空气中的水汽所取代。因此为了使漆膜与基材间有强的结合力，仅靠物理吸附作用是不了使漆膜与基材间有强的结合力，仅靠物理吸附作用是不够的。够的。1/25/202354三三.化学键结合化学键结合 化学键（包括氢键）的强度要比范德华力强得多。化学键（包括氢键）的强度要比范德华力强得多。如果能在涂料和基材之间能形成氢键或化学键，附着力如果能在涂料和基材之间能形成氢键或化学键，附着力要强得多。要强得多。化学键结合对于粘结作用的重要意义可从偶联剂的化学键结合对于粘结作用的重要意义可从偶联剂的应用得到说明。应用得到说明。偶联剂分子必须具有能与基材表面发生化学反应的偶联剂分子必须具有能与基材表面发生化学反应的基团，而另一端能与涂料发生化学反应。基团，而另一端能与涂料发生化学反应。1/25/202355四四.扩散作用扩散作用 如果基材也是高分子材料，在一定条件下由于分子或如果基材也是高分子材料，在一定条件下由于分子或链段的布朗运动，涂料中的分子和基材的分子可相互扩散，链段的布朗运动，涂料中的分子和基材的分子可相互扩散，相互扩散的实质是在界面中互溶的过程，最终可导致界面相互扩散的实质是在界面中互溶的过程，最终可导致界面消失。消失。高分子的互溶：高分子的互溶：首先考虑热力学的可能性，要求两者的溶解度参数相首先考虑热力学的可能性，要求两者的溶解度参数相近；近；另一方面，还要考虑动力学的可能性，要有一定的自另一方面，还要考虑动力学的可能性，要有一定的自由体积以使分子可互相渗透。由体积以使分子可互相渗透。1/25/202356五五.静电作用静电作用 当涂料与基材间的电子亲和力不同时，便可互为电子当涂料与基材间的电子亲和力不同时，便可互为电子的给体和受体，形成双电层，产生静电作用力。的给体和受体，形成双电层，产生静电作用力。1/25/2023572.6.2 2.6.2 影响附着力的因素影响附着力的因素 1.涂料黏度的影响。涂料黏度的影响。涂料黏度较低时，容易流进基材的凹处和空隙中，可涂料黏度较低时，容易流进基材的凹处和空隙中，可得到较高的机械结合力，一般烘干漆具有比气干漆更好的得到较高的机械结合力，一般烘干漆具有比气干漆更好的附着力，原因之一就是在高温下，涂料的黏度很低。附着力，原因之一就是在高温下，涂料的黏度很低。1/25/202358 2.基材表面的润湿情况。基材表面的润湿情况。要得到良好的附着力，必要条件是涂料完全润湿基材要得到良好的附着力，必要条件是涂料完全润湿基材表面。表面。通常纯金属表面具有较高的表面张力，而涂料一般表通常纯金属表面具有较高的表面张力，而涂料一般表面张力较低，因此易于润湿。面张力较低，因此易于润湿。实际金属表面易形成氧化物，并可吸附各种污染物，实际金属表面易形成氧化物，并可吸附各种污染物，改变了表面张力，从而使润湿困难。改变了表面张力，从而使润湿困难。1/25/202359 提高表面粗糙度可以增加机械结合力，另一方面也有提高表面粗糙度可以增加机械结合力，另一方面也有利于表面的润湿。利于表面的润湿。内应力的两个来源：内应力的两个来源：涂料固化过程中由于体积收缩产生的收缩应力；涂料固化过程中由于体积收缩产生的收缩应力；涂料和基材的热膨胀系数不同，在温度变化时产生的涂料和基材的热膨胀系数不同，在温度变化时产生的热应力热应力 3.表面粗糙度。表面粗糙度。4.内应力影响。内应力影响。1/25/2023601.手工涂装手工涂装 2.7.涂装技术。方法：涂装技术。方法：2.浸涂和淋涂浸涂和淋涂1/25/2023613.空气喷涂空气喷涂 4.无空气喷涂无空气喷涂1/25/2023625.静电喷涂静电喷涂 6.粉末涂装和电泳涂装粉末涂装和电泳涂装1/25/202363作业作业1.1.非非晶晶态态聚聚合合物物在在升升温温过过程程中中有有几几种种状状态态变变化化，主主要有何特征？要有何特征？2.2.何为断裂强度和断裂伸长率？何为断裂强度和断裂伸长率？1/25/202364