涂料性能检测课件.ppt
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1、第1页,此课件共81页哦 涂料在储存过程中,必须在相当长的时间内保持稳定,也就是说涂料中的组分彼此间不能发生化学反应。涂料一旦施工于物件表面之后,当然必须会硬干,但是某些涂料施工后在一定条件下并不干燥,这就说明涂料的干燥过程并不单靠涂料中液体的挥发,而是按照一定的干燥机理进行的。干燥机理有三类:两种化学机理,一种是物理机理两种化学机理,一种是物理机理。(一)涂料的固化机理(一)涂料的固化机理第2页,此课件共81页哦1、物理机理干燥、物理机理干燥 只靠涂料中液体(溶剂或分散相)的蒸发而得到干硬涂膜的干只靠涂料中液体(溶剂或分散相)的蒸发而得到干硬涂膜的干燥过程称为物理机理干燥。燥过程称为物理机理
2、干燥。在物理机理干燥的涂料中,聚合物在制成涂料时已有足够大的在物理机理干燥的涂料中,聚合物在制成涂料时已有足够大的分子量。当它失去溶剂之后就相当硬而不粘了。在干燥过程中,聚分子量。当它失去溶剂之后就相当硬而不粘了。在干燥过程中,聚合物不发生反应。如果该聚合物在涂料中是溶解在溶剂中的,那么合物不发生反应。如果该聚合物在涂料中是溶解在溶剂中的,那么在成膜以后还会被这些溶剂所溶解。如果聚合物在涂料中是以乳液在成膜以后还会被这些溶剂所溶解。如果聚合物在涂料中是以乳液或胶态分散液形态存在的,成膜后就不会溶解在原来的分散介质液或胶态分散液形态存在的,成膜后就不会溶解在原来的分散介质液体中,但会被其它溶剂所
3、溶解,因为它是线性聚合物。体中,但会被其它溶剂所溶解,因为它是线性聚合物。第3页,此课件共81页哦第4页,此课件共81页哦交联反应大致有下述两类交联反应大致有下述两类(1)涂料与空气发生反应的交联固化)涂料与空气发生反应的交联固化 空气中的氧气和水蒸气是具有化学反应性的。空气中的氧气和水蒸气是具有化学反应性的。氧气是能与干性植物油和其它不饱和化合物反应而产生游离基并引氧气是能与干性植物油和其它不饱和化合物反应而产生游离基并引起聚合反应的。起聚合反应的。水能与异氰酸酯发生缩聚反应。水能与异氰酸酯发生缩聚反应。R-NCO+H2O R-NHCOOH R-NH2+CO2 R-NCO+RNH2 R-NH
4、CONH-R 第5页,此课件共81页哦 通过这两种反应都能得到交联的涂膜。在这两种情况下,通过这两种反应都能得到交联的涂膜。在这两种情况下,空气都被利用来作为一种反应性组分。空气都被利用来作为一种反应性组分。因此,涂料在储存期间,涂料罐的盖子必须紧紧盖住而使涂因此,涂料在储存期间,涂料罐的盖子必须紧紧盖住而使涂料与空气隔绝,如果不是这样,涂料表面就会形成一层漆皮。料与空气隔绝,如果不是这样,涂料表面就会形成一层漆皮。漆皮有时也会将下面的涂料封住,隔绝了它们与空气进一步的漆皮有时也会将下面的涂料封住,隔绝了它们与空气进一步的反应。但漆皮往往还是透气的,这样交联反应就会扩展到整罐反应。但漆皮往往还
5、是透气的,这样交联反应就会扩展到整罐涂料,使它互相交联。易于形成冻胶。涂料,使它互相交联。易于形成冻胶。第6页,此课件共81页哦(2)涂料组分之间发生反应的交联固化:)涂料组分之间发生反应的交联固化:涂料在储存期间必须保持稳定!涂料在储存期间必须保持稳定!采取两种方式:采取两种方式:可以用双组分包装涂料法:聚氨酯双组分涂料靠异氰酸可以用双组分包装涂料法:聚氨酯双组分涂料靠异氰酸基与羟基的化学反应,交联固化形成聚氨酯漆膜。基与羟基的化学反应,交联固化形成聚氨酯漆膜。第7页,此课件共81页哦 选用在常温下互不发生反应,只是在高温下或受到辐射时才发选用在常温下互不发生反应,只是在高温下或受到辐射时才
6、发生反应的组分。生反应的组分。比如,紫外光固化涂料是一种单组分、无溶剂的涂料,涂比如,紫外光固化涂料是一种单组分、无溶剂的涂料,涂覆时接受紫外光的照射,液体涂料将会在零点几秒到几十秒的覆时接受紫外光的照射,液体涂料将会在零点几秒到几十秒的时间内固化成膜。时间内固化成膜。第8页,此课件共81页哦u涂料的颜料体积浓度是表征涂料最重要、最基本的参数涂料的颜料体积浓度是表征涂料最重要、最基本的参数u早期涂料工业普遍采用颜基比描述涂料配方中的颜料含量。早期涂料工业普遍采用颜基比描述涂料配方中的颜料含量。u由于涂料中所使用的各种颜料、填料和基料的密度相差甚由于涂料中所使用的各种颜料、填料和基料的密度相差甚
7、 远,颜料体积浓度更能科学反映涂料的性能,在科学研究远,颜料体积浓度更能科学反映涂料的性能,在科学研究 和实际生产中成为制定和描述涂料配方的参数。和实际生产中成为制定和描述涂料配方的参数。(二)颜料体积浓度(二)颜料体积浓度第9页,此课件共81页哦1、颜基比、颜基比 涂料配方中颜料涂料配方中颜料(包括填料包括填料)与粘结剂的质量比称为颜基比。与粘结剂的质量比称为颜基比。在很多情况下,可根据颜基比制定涂料配方,表征涂料的性能。在很多情况下,可根据颜基比制定涂料配方,表征涂料的性能。一般来说,面漆的颜基比约为(一般来说,面漆的颜基比约为(0.250.9):):1.0,而底漆的,而底漆的颜基比大多为
8、颜基比大多为(2.04.0):1.0,室外乳胶漆颜基比为,室外乳胶漆颜基比为(204.0):10,室内乳胶漆颜基比为,室内乳胶漆颜基比为(4.07.0):1.0。要求具有高光泽。要求具有高光泽、高耐久性的涂料,不宜采用高颜基比的配方,特种涂料或功、高耐久性的涂料,不宜采用高颜基比的配方,特种涂料或功能涂料则需要根据实际情况采用合适的颜基比。能涂料则需要根据实际情况采用合适的颜基比。第10页,此课件共81页哦2、颜料体积浓度(、颜料体积浓度(PVC)与临界颜料体积浓度()与临界颜料体积浓度(CPVC)颜料体积浓度颜料体积浓度(PVC)与临界颜料体积浓度与临界颜料体积浓度(CPVC)在颜料和基在颜
9、料和基料的总体积中既干膜体积中,颜料所占的体积分数称为颜料体积浓度料的总体积中既干膜体积中,颜料所占的体积分数称为颜料体积浓度,用,用PVC表示。即:表示。即:基料颜料颜料VVVPVC第11页,此课件共81页哦 当基料逐渐加入到颜料中时,基料被颜料粒子表面吸附,同时颜当基料逐渐加入到颜料中时,基料被颜料粒子表面吸附,同时颜料粒子表面空隙中的空气逐渐被基料所取代,随着基料的不断加入,料粒子表面空隙中的空气逐渐被基料所取代,随着基料的不断加入,颜料粒子空隙不断减少,基料完全覆盖了颜料粒子表面且恰好填满全颜料粒子空隙不断减少,基料完全覆盖了颜料粒子表面且恰好填满全部空隙时的颜料体积浓度定义为临界颜料
10、体积浓度,并用部空隙时的颜料体积浓度定义为临界颜料体积浓度,并用CPVC表示表示。第12页,此课件共81页哦CPVCCPVC可以通过可以通过CPVCCPVC瓶法、密度法、颜料的吸油值求算。瓶法、密度法、颜料的吸油值求算。吸油值:一定质量的干颜料形成颜料糊时所需的精亚麻仁油的量吸油值:一定质量的干颜料形成颜料糊时所需的精亚麻仁油的量称为颜料的吸油值,该值反映了颜料的润湿特性,用称为颜料的吸油值,该值反映了颜料的润湿特性,用 表示表示,单位为,单位为g/100g.g/100g.颜料的吸油值与颜料对亚麻仁油的吸附、润湿、毛细作用,以及颜料颜料的吸油值与颜料对亚麻仁油的吸附、润湿、毛细作用,以及颜料的
11、粒度、形状、表面积、粒子堆砌方式、粒子的结构与质地等性质有关。的粒度、形状、表面积、粒子堆砌方式、粒子的结构与质地等性质有关。将将 转化为体积分数,可以求出:转化为体积分数,可以求出:OAOA5.9311100935.0100CPVCOAOA式中,式中,为颜料的密度,为颜料的密度,0.935为亚麻仁油的密度,实际生产中,由为亚麻仁油的密度,实际生产中,由于树脂基料的变化,本公式求算的结果仅供参考。于树脂基料的变化,本公式求算的结果仅供参考。第13页,此课件共81页哦 3、涂膜性能与、涂膜性能与PVC的关系的关系颜料体积浓度在颜料体积浓度在CPVC附近变化时附近变化时,漆膜的性质将发,漆膜的性质
12、将发生突变,因此,生突变,因此,CPVC是涂料性能是涂料性能的一项重要表征,也的一项重要表征,也是进行涂料配方设计是进行涂料配方设计的重要依据。颜料体的重要依据。颜料体积浓度对涂膜机械性积浓度对涂膜机械性能的影响如图。能的影响如图。第14页,此课件共81页哦 流变学是研究流体流动和变形的科学。涂料的流变性能对涂料流变学是研究流体流动和变形的科学。涂料的流变性能对涂料的生产、贮存、施工和成膜有很大的影响,最终会影响涂膜性能,的生产、贮存、施工和成膜有很大的影响,最终会影响涂膜性能,研究涂料的流变性对涂料的体系选择、配方设计、生产、施工,提研究涂料的流变性对涂料的体系选择、配方设计、生产、施工,提
13、高涂膜性能具有指导意义。高涂膜性能具有指导意义。(三)涂料流变学(三)涂料流变学第15页,此课件共81页哦1、粘度、粘度 涂料的流变性能与涂料在不同条件下的粘度有关。涂料的流变性能与涂料在不同条件下的粘度有关。设面积为设面积为A、距离为、距离为d的两层液体,在剪切力的两层液体,在剪切力F的作用下以一的作用下以一定的速度差定的速度差d作平行流动,单位面积所受的力(作平行流动,单位面积所受的力(F/A)称为剪切)称为剪切力(力(),速度梯度(),速度梯度(d/d)称为剪切速率()称为剪切速率(D),剪切力与剪切),剪切力与剪切速率的比值(速率的比值(/D)称为粘度()称为粘度(),是液体抵制流动的
14、量度。),是液体抵制流动的量度。牛顿流体的流动示意图:牛顿流体的流动示意图:第16页,此课件共81页哦 粘度不随剪切速率变化的流体称为粘度不随剪切速率变化的流体称为牛顿流体牛顿流体,粘度随剪切速率变化的流体称为粘度随剪切速率变化的流体称为非牛顿流动非牛顿流动,非牛顿流体又可分成假装塑性流体,胀流性流体和触变性流体。非牛顿流体又可分成假装塑性流体,胀流性流体和触变性流体。(1)假塑性流体的粘度随着剪切速率的增加而减小(即切力变)假塑性流体的粘度随着剪切速率的增加而减小(即切力变稀的流体)稀的流体)(2)胀流性流体的粘度随着剪切的速率的增加而增大)胀流性流体的粘度随着剪切的速率的增加而增大 (3)
15、触变性流体的粘度随着剪切时间的延长而降低)触变性流体的粘度随着剪切时间的延长而降低 涂料大都为非牛顿流体。涂料大都为非牛顿流体。第17页,此课件共81页哦2 2、粘度的影响因素、粘度的影响因素 影响涂料粘度的主要因素温度、聚合物浓度,分子量大小影响涂料粘度的主要因素温度、聚合物浓度,分子量大小及其分布,溶剂粘度等。及其分布,溶剂粘度等。溶液的粘度随温度升高而降低,其关系可用下式表示:溶液的粘度随温度升高而降低,其关系可用下式表示:TBAT lg)(lg实际应用中涂料的粘度与聚合物的浓度之间的关系可用下式表示:实际应用中涂料的粘度与聚合物的浓度之间的关系可用下式表示:baKKwlg式中式中,为相
16、对粘度,为相对粘度,w为溶质的质量分数,为溶质的质量分数,Ka和和kb为常数,为常数,Ka和和kb 可以通过作图或者计算求出,该式适用于低分子量聚合物可以通过作图或者计算求出,该式适用于低分子量聚合物的溶液。的溶液。第18页,此课件共81页哦对于聚合物良溶剂的稀溶液,可以用对于聚合物良溶剂的稀溶液,可以用Mark-Houwink方程表示:方程表示:awKM式中式中 为特性粘度,为特性粘度,Mw为聚合物的平均分子量;为聚合物的平均分子量;K和和a为常数。为常数。测定涂料粘度方法很多,常用的有斯托默粘度计、布鲁克菲尔测定涂料粘度方法很多,常用的有斯托默粘度计、布鲁克菲尔德粘度计、旋转同心圆筒式粘度
17、计、旋转圆筒杯式粘度计、锥板德粘度计、旋转同心圆筒式粘度计、旋转圆筒杯式粘度计、锥板粘度计等。粘度计等。第19页,此课件共81页哦3、涂料流动特征、涂料流动特征 u涂料在制备、贮存、施工和成膜阶段经受不同的剪切速率的涂料在制备、贮存、施工和成膜阶段经受不同的剪切速率的作用。作用。u分散过程中搅拌下的剪切速率约为分散过程中搅拌下的剪切速率约为103104s-1,而器壁经受到,而器壁经受到的剪切速率只有的剪切速率只有110s-1,u物料放出后,剪切速率可立即下降到物料放出后,剪切速率可立即下降到10-3-0.5s-1的范围,颜料有的范围,颜料有可能沉降下来,可能沉降下来,u在施工中,刷涂、喷涂或辊
18、涂的剪切速率至少在在施工中,刷涂、喷涂或辊涂的剪切速率至少在103 s-1以上,以上,甚至达到甚至达到105 s-1;u施工后,剪切速率立即下降到施工后,剪切速率立即下降到1 s-1以下,为此涂料总被设计和配制以下,为此涂料总被设计和配制成非牛顿流体,以满足性能要求。成非牛顿流体,以满足性能要求。第20页,此课件共81页哦三种典型涂料的剪切速率与粘度的关系见下图:三种典型涂料的剪切速率与粘度的关系见下图:涂料涂料1 1的配方不合理,的配方不合理,它在施工时粘度过低它在施工时粘度过低,施工后粘度过高,施工后粘度过高,导致流平性较差。导致流平性较差。涂料涂料3的配方也不合理,施工时粘度过高,会产生
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