漆膜的机械性能.ppt

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1、漆膜的机械性能漆膜的机械性能 漆膜的机械性能非常重要，要求漆膜的机械性能非常重要，要求耐用，耐用，不能轻易损坏不能轻易损坏。漆膜中聚合物的结构影响漆膜的漆膜中聚合物的结构影响漆膜的机械性机械性能能，同时也决定聚合物的，同时也决定聚合物的粘弹性粘弹性。2021/9/232021/9/231 1聚合物是典型的粘弹体，由聚合物组成聚合物是典型的粘弹体，由聚合物组成的漆膜也具有粘弹性。的漆膜也具有粘弹性。通常根据漆膜性能的要求选择具有适当通常根据漆膜性能的要求选择具有适当结构和组成的聚合物。结构和组成的聚合物。2021/9/232021/9/232 2理想的弹性体能定量贮存和释放机械能理想的弹性体能定

2、量贮存和释放机械能而无损耗，即形变后立即恢复原状，用而无损耗，即形变后立即恢复原状，用模量来度量其刚性，表示对形变的阻抗。模量来度量其刚性，表示对形变的阻抗。理想的粘性体会将所受的机械能全部以理想的粘性体会将所受的机械能全部以热能的形式消耗。热能的形式消耗。既具有弹性体性质，又具有粘性体性质既具有弹性体性质，又具有粘性体性质的物质称为粘弹体。的物质称为粘弹体。粘弹性粘弹性2021/9/232021/9/233 3聚合物分子的聚合物分子的粘弹性粘弹性聚合物分子在瞬时或短时间内受到聚合物分子在瞬时或短时间内受到外力作用，没有足够的时间作相对外力作用，没有足够的时间作相对移动，只能改变键长和键角而伸

3、长移动，只能改变键长和键角而伸长或变形。或变形。外力作用时间短，外力移去后可以外力作用时间短，外力移去后可以恢复原来的形态，同时释放贮存的恢复原来的形态，同时释放贮存的能量，犹如弹性体。能量，犹如弹性体。2021/9/232021/9/234 4外力作用时间长，有些聚合物分子的链外力作用时间长，有些聚合物分子的链段能作相对移动，改变相对的位置。段能作相对移动，改变相对的位置。同时，外力也逐渐耗散于聚合物链段的同时，外力也逐渐耗散于聚合物链段的相对移动中，不再能恢复为原来的形态，相对移动中，不再能恢复为原来的形态，就表现为粘性。就表现为粘性。聚合物是粘弹体聚合物是粘弹体。2021/9/23202

4、1/9/235 5粘弹体受外力变形后，部分机械能以势粘弹体受外力变形后，部分机械能以势能贮存在体内，部分以热能消散（如用能贮存在体内，部分以热能消散（如用于聚合物链段的相对移动）。于聚合物链段的相对移动）。实数模量实数模量E是粘弹体的是粘弹体的“弹性弹性”部分，部分，又称为贮存模量，因为这模量可以定量又称为贮存模量，因为这模量可以定量地贮存在物体内。地贮存在物体内。2021/9/232021/9/236 6虚数模量虚数模量E是粘弹体的是粘弹体的“粘性粘性”部分，部分，被又称为消散模量。因为以热量消散。被又称为消散模量。因为以热量消散。相角相角 tan=E/Etan是粘弹体的是粘弹体的“粘粘”与

5、与“弹弹”之比，之比，常称为常称为消散正切消散正切，内部摩擦内部摩擦，或，或阻尼阻尼。动态力学分析可以测得其数值。动态力学分析可以测得其数值。2021/9/232021/9/237 7书上见书上见216页页2021/9/232021/9/238 8用动态力学分析仪可测得动态力学图，用动态力学分析仪可测得动态力学图，在高温侧有在高温侧有个峰个峰(峰峰)。峰值的温度相当于峰值的温度相当于Tg，是粘弹体的许，是粘弹体的许多性质的突变点。多性质的突变点。峰的低温侧有一峰峰的低温侧有一峰(峰峰)，处于玻璃，处于玻璃态区内，是聚合物链段局部运动的响应。态区内，是聚合物链段局部运动的响应。2021/9/23

6、2021/9/239 9有有峰的漆膜在峰的漆膜在 玻璃态下要比没有玻璃态下要比没有峰的峰的有更好的柔韧性，更适宜于较低温度。有更好的柔韧性，更适宜于较低温度。柔韧性和抗冲击性优良的漆膜可见到柔韧性和抗冲击性优良的漆膜可见到峰峰出现。出现。2021/9/232021/9/231010动态力学谱中的动态力学谱中的峰对漆膜的微细结构有峰对漆膜的微细结构有很强的分辨力，用来指导成膜聚合物的很强的分辨力，用来指导成膜聚合物的合成和涂料的配方。合成和涂料的配方。热塑性涂料中含有两个互不混容的聚合热塑性涂料中含有两个互不混容的聚合物时会显示出两个物时会显示出两个峰。峰。每个峰值各相当于各自的每个峰值各相当于

7、各自的Tg。动态力学谱的应用动态力学谱的应用2021/9/232021/9/231111两个聚合物相互混溶时，会显示出一个两个聚合物相互混溶时，会显示出一个较宽的、比两个单独峰的任何一个更宽较宽的、比两个单独峰的任何一个更宽的的峰。峰。两种不混容的聚合物以梯度滴加工艺制两种不混容的聚合物以梯度滴加工艺制成的乳液聚合物，只显示一个成的乳液聚合物，只显示一个峰，而峰，而分段滴加工艺则显示出两个分段滴加工艺则显示出两个峰峰。2021/9/232021/9/231212消声减振涂料高要利用消散模量与贮存消声减振涂料高要利用消散模量与贮存模量比值最大的模量比值最大的峰段，也就是放宽峰段，也就是放宽峰，峰

8、，使之覆盖整个使用温度范围。使之覆盖整个使用温度范围。可用几种不同可用几种不同Tg的相互混溶的聚合物共的相互混溶的聚合物共混，或使用具有适当的交联密度并能覆混，或使用具有适当的交联密度并能覆盖整个使用温度范围的橡胶类物质作漆盖整个使用温度范围的橡胶类物质作漆膜。膜。2021/9/232021/9/231313某一轿车面漆在不同温度下烘烤某一轿车面漆在不同温度下烘烤15分钟而制分钟而制得的漆膜，做动态力学谱。得的漆膜，做动态力学谱。在在130烘烤的，烘烤的，Tg很低，贮存模量也很小，很低，贮存模量也很小，硬度等机械强度很低，是交联密度过低的表硬度等机械强度很低，是交联密度过低的表现。现。140，

9、Tg提高，贮存模量也增大。提高，贮存模量也增大。150，Tg、贮存模量与、贮存模量与140的基本相同。的基本相同。160，Tg和贮存模量大大下降，是过烘烤而和贮存模量大大下降，是过烘烤而降解的表现。降解的表现。因此最佳烘烤温度为因此最佳烘烤温度为140。2021/9/232021/9/231414测量漆膜的机械性能不仅表达了漆膜的测量漆膜的机械性能不仅表达了漆膜的粘弹性，同时也测试漆膜附着力。粘弹性，同时也测试漆膜附着力。漆膜的粘弹性受温度和时间影响。漆膜的粘弹性受温度和时间影响。测试漆膜时，温度变化的速度和形变的测试漆膜时，温度变化的速度和形变的速度要符合漆膜实际使用条件。这样测速度要符合漆

10、膜实际使用条件。这样测得的数据才具有指导意义，也是测试的得的数据才具有指导意义，也是测试的目的。目的。2021/9/232021/9/231515影响漆膜机械性能的因素影响漆膜机械性能的因素 漆膜是一层粘附于底材上的薄膜，影响漆膜是一层粘附于底材上的薄膜，影响漆膜机械性能的因素很多，主要是高分漆膜机械性能的因素很多，主要是高分子树脂和底材子树脂和底材。主要成膜物质的性能取决于漆膜形成的主要成膜物质的性能取决于漆膜形成的机理和高分子品种的特性。机理和高分子品种的特性。2021/9/232021/9/231616底材底材底材决定了漆膜的形变程度。底材决定了漆膜的形变程度。漆膜附着力好时，底材吸收外

11、来冲击的漆膜附着力好时，底材吸收外来冲击的能量，减少对漆膜的作用。能量，减少对漆膜的作用。漆膜薄比厚更耐冲击，但漆膜薄，遮盖漆膜薄比厚更耐冲击，但漆膜薄，遮盖力也较差。力也较差。为了减少鱼罐头内壁漆膜被鱼油溶胀，为了减少鱼罐头内壁漆膜被鱼油溶胀，要用交联度较高的酚醛漆，这种漆膜很要用交联度较高的酚醛漆，这种漆膜很脆，厚度控制在脆，厚度控制在5m或更薄些。或更薄些。2021/9/232021/9/231717漆膜机械性质测试漆膜机械性质测试 涂料检测是推行全面质量管理的涂料检测是推行全面质量管理的个重个重要环节，这种管理的基础。要环节，这种管理的基础。不论是涂料生产和涂料施工都需要推行不论是涂料

12、生产和涂料施工都需要推行全面质量管理。全面质量管理。涂料产品本身检测主要是考察产品质量涂料产品本身检测主要是考察产品质量的的致性。致性。2021/9/232021/9/231818涂料的性能是通过涂膜体现的，检涂料的性能是通过涂膜体现的，检测的重点是涂膜的性能。测的重点是涂膜的性能。涂膜性能的检测尽量模仿其实际漆膜制涂膜性能的检测尽量模仿其实际漆膜制备或应用的条件。备或应用的条件。大多是在相应的底材上进行，但涂膜在大多是在相应的底材上进行，但涂膜在底材上的制备工艺和质量又影响测试结底材上的制备工艺和质量又影响测试结果，因此，需要统一的标准。果，因此，需要统一的标准。2021/9/232021/

13、9/231919在国家标准中，对涂料性能、漆膜制备、在国家标准中，对涂料性能、漆膜制备、施工性能、漆膜各方面的性能都有详细施工性能、漆膜各方面的性能都有详细的规定。的规定。在在1991年年6月以前经过批准的涂料检测月以前经过批准的涂料检测方法的国家标准、部标准和专业标准共方法的国家标准、部标准和专业标准共有有122个。个。2021/9/232021/9/232020漆膜力学性能测试漆膜力学性能测试 漆膜样品对比性能时，必须在同一温度漆膜样品对比性能时，必须在同一温度和湿度下贮存和测试。和湿度下贮存和测试。2021/9/232021/9/232121热机械分析仪热机械分析仪热机械分析仪热机械分析

14、仪(TMA)可测定压痕深度与时可测定压痕深度与时间和温度的关系。间和温度的关系。既可测量剥离的漆膜，又能直接测试涂既可测量剥离的漆膜，又能直接测试涂在底材上的漆膜。在底材上的漆膜。TMA测定的测定的软化点软化点，与漆膜固化交联的，与漆膜固化交联的程度相关。程度相关。2021/9/232021/9/232222软化点常用作为柔韧性指数软化点常用作为柔韧性指数,与与Tg相关，但不是相关，但不是Tg。2021/9/232021/9/232323动态力学分析仪动态力学分析仪(DMA)：样品一端系于固定夹具，另一端系于以样品一端系于固定夹具，另一端系于以张力施加振荡形变的夹具上，给予样品张力施加振荡形变

15、的夹具上，给予样品以振荡应力，采用一个范围内的频率，以振荡应力，采用一个范围内的频率，可在广阔范围的温度下测定漆膜性质。可在广阔范围的温度下测定漆膜性质。用电脑分析数据能给出用电脑分析数据能给出贮存贮存和和损耗模量损耗模量，以及以及tan值，以及它们值，以及它们对温度的曲线对温度的曲线。动态力学分析仪动态力学分析仪2021/9/232021/9/232424漆膜测试的分类漆膜测试的分类 漆膜的测试分三大类：户外暴露、实漆膜的测试分三大类：户外暴露、实验室模拟和经验性测试。验室模拟和经验性测试。1 户外暴露测试户外暴露测试了解漆膜性能的可靠途径是在大量使了解漆膜性能的可靠途径是在大量使用中观察。

16、用中观察。2021/9/232021/9/232525在特别严酷的条件下实际使用，以加速在特别严酷的条件下实际使用，以加速损坏来观察漆膜的使用性能。损坏来观察漆膜的使用性能。试验范围越小，数量越有限，加速程度试验范围越小，数量越有限，加速程度越大，预测的可靠性就越差。越大，预测的可靠性就越差。多种道路标志漆可同时涂在较短的道路多种道路标志漆可同时涂在较短的道路上，受到同样的车辆驶过后，来对比它上，受到同样的车辆驶过后，来对比它们漆膜的们漆膜的 性能。性能。2021/9/232021/9/232626涂有新漆的汽车要在碎石路上行驶、越涂有新漆的汽车要在碎石路上行驶、越过水滩，在不同气候条件下估价

17、。过水滩，在不同气候条件下估价。罐头漆要在贮存中检验内壁漆膜的损坏罐头漆要在贮存中检验内壁漆膜的损坏和罐装物的气味。和罐装物的气味。2021/9/232021/9/2327272 实验室模拟试验实验室模拟试验 在实验室中模拟使用条件，来评估涂料在实验室中模拟使用条件，来评估涂料的性能。的性能。首先，建立从差到优良的一系列标准。首先，建立从差到优良的一系列标准。其次，要检验实验结果是否可靠，重复其次，要检验实验结果是否可靠，重复试验给出的结果是否在置信范围内。试验给出的结果是否在置信范围内。2021/9/232021/9/2328283 经验性试验经验性试验对比配方性能已知，检测指标又很相似对比配方性能已知，检测指标又很相似时，待测漆膜的试验结果可用来预测漆时，待测漆膜的试验结果可用来预测漆膜的性能。膜的性能。这些经验性试验大多适用于质量控制。这些经验性试验大多适用于质量控制。因为误差大，需要重复多次。因为误差大，需要重复多次。2021/9/232021/9/232929