涂料性能与检测.ppt
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1、五、涂料性能与检测 燥 颧 普 隙 国 伟 素 实 咆 拙 署 觉 偶 向 陋 篮 淌 坊 直 耳 捕 缩 屉 遁 茵 喀 领 狮 落 幕 硒 苇 涂 料 性 能 与 检 测 涂 料 性 能 与 检 测 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。 (一)涂料的固化机理 盼 赂 磕 郝 粒 核 锻 风 诞 字 搪 仰 汐 懈
2、黍 樊 抡 径 锦 瓜 牵 扇 诺 札 盆 帝 瞻 啦 试 禄 啤 讨 涂 料 性 能 与 检 测 涂 料 性 能 与 检 测 1、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 膜的干燥过程称为物理机理干燥。 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体中,但会被其它溶剂所 溶解,因为它是线性聚合物。 勋 字 贷 蓝 有 扳
3、颓 局 凤 挑 陶 讣 当 齐 聋 召 鸡 巧 缚 诱 诀 蜕 朵 赂 扶 冲 豁 鸦 糟 蛮 口 续 涂 料 性 能 与 检 测 涂 料 性 能 与 检 测 2、化学机理干燥 用交联了的聚合物作涂料的成膜物质无疑会有很多优 点,但交联了的聚合物是不能溶解在溶剂中的,所以不能 用交联了的聚合物制涂料。 为了得到交联化了的涂膜,将线型的或轻度支链化的 聚合物,甚至用简单的低分子化合物配制成涂料,待涂料 施工后再使它发生交联反应,成为交联化的聚合物。 魄 具 养 津 织 澎 殃 等 炭 纫 掖 夹 讣 难 银 舵 挫 溢 诫 栏 频 维 护 卢 牵 龚 缀 裁 瞅 劣 里 埃 涂 料 性 能 与
4、检 测 涂 料 性 能 与 检 测 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 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 离基并引起聚合反应的。 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-NHCONH-R 诅 耍 阅 橱 用 洲 敛 副 哑 诊 泰 皖 拖 饰 紧 彦 哥 滴 绞 烦 志 奋 计 睁 珊 挞 影 减 豺 荷 特 啤 涂 料 性 能 与 检 测 涂 料 性 能 与 检 测 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
5、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 应就会扩展到整罐涂料,使它互相交联。易于形成冻胶。 哦 玲 叉 哑 告 优 垣 牧 歧 学 奉 薛 炼 廖 惰 妹 捅 穿 址 仰 两 携 圾 佐 诀 欲 蜗 秀 颗 猴 悸 股 涂 料 性 能 与 检 测 涂 料 性 能 与 检 测 (2)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! 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
6、异氰 酸基与羟基的化学反应,交联固化形成聚氨酯漆膜。 寡 涉 叭 烤 曾 婶 搬 蜗 瓜 捣 右 雀 酒 俗 注 醛 衬 澡 桓 争 耪 鳖 银 算 乳 琼 哈 配 云 口 添 锦 涂 料 性 能 与 检 测 涂 料 性 能 与 检 测 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。 蹬 碘 入 坍 韩 个 邪 篆 醛 锦 坦 捉 漾 慰 虞 饭 笋 炸 曾 撂 陆 雹 牢 先 钒 某 议 梭 漓 肄 捌 痕 涂 料 性 能 与 检 测 涂 料
7、性 能 与 检 测 u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。 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 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。 (二)颜料体积浓度 皆 休 息 服 撇 汤 秒 可 烃 执 岭 舀 巡 氧 揖 稿 汞 镁 触 再 瀑 工 坏 宫 胞 藻 熏 略 隋 匈 督 蹈 涂 料 性 能 与 检 测 涂 料 性 能 与 检 测 1、颜基比 涂料配方中颜料(包括填料)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
8、的性能。 一般来说,面漆的颜基比约为(0.250.9):1.0,而 底漆的颜基比大多为(2.04.0):1.0,室外乳胶漆颜基比为(2 04.0):10,室内乳胶漆颜基比为(4.07.0):1.0 。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 ,特种涂料或功能涂料则需要根据实际情况采用合适的颜基 比。 贮 纯 绩 歼 猜 深 蓬 馅 斟 吁 牢 营 所 绕 箍 梁 隆 簿 戴 续 史 饰 幂 膀 粘 噬 蓝 盐 逮 擅 脉 羚 涂 料 性 能 与 检 测 涂 料 性 能 与 检 测 2、颜料体积浓度(PVC)与临界颜料体积浓度(CPVC) 颜料体积浓度(PVC)与临界颜料体积浓度
9、(CPVC) 在颜料 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,用PVC表示。即: 悦 居 挝 蘑 喳 贡 雅 去 甄 楼 省 曳 蹲 斧 凰 面 婿 偏 煌 词 宿 乃 综 输 矩 零 僚 出 默 颈 慌 退 涂 料 性 能 与 检 测 涂 料 性 能 与 检 测 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,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 临界颜料体积浓度,并用CPVC表示。 眯 诀 行 翁 桑 尽 们 貉 韵 外 遍 既 修 券
10、带 都 鸳 滞 诲 域 宣 踩 暴 俩 茵 宏 胜 楞 跟 幢 盂 俱 涂 料 性 能 与 检 测 涂 料 性 能 与 检 测 CPVC可以通过CPVC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 量称为颜料的吸油值,该值反映了颜料的润湿特性,用 表示,单位为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 转化为体积分数,可以求出: 式中,为颜料的密度,0.935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。 姚 城
11、 陵 共 闰 咬 腆 垮 敢 桓 伺 审 晒 嚎 蠕 壮 锹 汽 注 扫 颧 逢 堵 翱 颇 置 将 蓖 来 尾 啮 启 涂 料 性 能 与 检 测 涂 料 性 能 与 检 测 3、涂膜性能与PVC的关系 颜料体积浓度在 CPVC附近变化时 ,漆膜的性质将 发生突变,因此 ,CPVC是涂料性 能的一项重要表 征,也是进行涂 料配方设计的重 要依据。颜料体 积浓度对涂膜机 械性能的影响如 图。 舆 铝 忌 统 映 哨 格 碳 胡 畏 乌 椅 僵 烹 禾 沏 募 有 愚 赚 社 卯 萌 赫 猛 照 悼 椿 淆 胺 御 杖 涂 料 性 能 与 检 测 涂 料 性 能 与 检 测 流变学是研究流体流动
12、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,研究涂料的流变性对涂料的体系选择、配方设计、 生产、施工,提高涂膜性能具有指导意义。 (三)涂料流变学 渗 戴 殖 控 州 洽 靛 蚌 玄 魂 拧 撇 汾 迢 设 恒 效 脑 剂 墙 忱 认 桐 鼎 肢 吏 拾 盂 诀 吐 梦 植 涂 料 性 能 与 检 测 涂 料 性 能 与 检 测 1、粘度 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A、距离为d的两层液体,在剪切力F的作用 下以一定的速度差d作平行流动,单位面积所受的力(F/A )称为剪切力(),速度梯度(d/d)称为剪切速率(D
13、),剪切力与剪切速率的比值(/D)称为粘度(),是液 体抵制流动的量度。 牛顿流体的流动示意图: 眶 甫 柑 峭 傀 顺 卡 篓 罗 沼 矫 草 孵 放 确 胸 咳 达 萤 倚 涅 眠 箩 富 罗 宇 湃 眩 阎 揖 怀 野 涂 料 性 能 与 检 测 涂 料 性 能 与 检 测 粘度不随剪切速率变化的流体称为牛顿流体, 粘度随剪切速率变化的流体称为非牛顿流动, 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。 (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 (3)触变性流体的粘度随着剪切时间的延长而降低 涂料大
14、都为非牛顿流体。 丢 悬 舟 访 猩 扒 优 废 缩 怔 浸 丙 迁 准 赣 咕 晨 寐 痈 拣 乱 矮 郎 邓 磕 赡 忽 斜 拆 眶 婶 倒 涂 料 性 能 与 检 测 涂 料 性 能 与 检 测 2、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 : 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: 式中, 为相对粘度,w为溶质的质量分数,Ka和kb为常数 ,Ka和kb 可以通过作图或者计算求出,该式适用于低分子 量聚合物的溶液。 搞 秸 灶 壬 签 妙 著 漂 赵 燥 责 卑 木 唬
15、疑 缸 捐 遭 簇 胖 纬 喜 俐 脯 环 炸 志 韭 石 必 呢 钳 涂 料 性 能 与 检 测 涂 料 性 能 与 检 测 对于聚合物良溶剂的稀溶液,可以用Mark-Houwink方程表示: 式中 为特性粘度,Mw为聚合物的平均分子量;K和a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。 姻 碌 彬 绷 傲 炽 柴 脱 幢 哇 卯 颧 涝 冰 披 脖 容 夹 琵 橙 焚 槽 馆 检 酪 铝 漾 隋 寂 形 血 肖 涂 料 性 能 与 检 测 涂 料 性 能 与 检 测 3、涂料流动特征 u涂料在制备、
16、贮存、施工和成膜阶段经受不同的剪切速率 的作用。 u分散过程中搅拌下的剪切速率约为103104s-1,而器壁经受 到的剪切速率只有110s-1, u物料放出后,剪切速率可立即下降到10-3 -0.5s-1的范围,颜 料有可能沉降下来, u在施工中,刷涂、喷涂或辊涂的剪切速率至少在103 s-1以上 ,甚至达到105 s-1; u施工后,剪切速率立即下降到1 s-1以下,为此涂料总被设 计和配制成非牛顿流体,以满足性能要求。 货 城 哦 撰 忱 馏 昌 谚 苟 泞 勉 竭 重 腐 粉 迁 希 嚼 契 翰 怕 盒 碾 示 痞 官 请 曝 迫 龙 鳖 账 涂 料 性 能 与 检 测 涂 料 性 能
17、与 检 测 三种典型涂料的剪切速率与粘度的关系见下图: 涂料1的配方不合 理,它在施工时粘 度过低,施工后粘 度过高,导致流平 性较差。 涂料3的配方也不合理,施工时粘度过高,会产生刷涂拖带现象;施工后 粘度过低,从而产生过多的流挂。 涂料2表示的涂料较合理,低剪切速率下该涂料的屈服值0在0.41Pa之间, 保证涂料有较好的贮存稳定性以及施工后的流平性,不致产生过多的流挂。 高剪切区,该涂料的粘度在0.10.3Pa s之间,从而确保涂料有较好的施工性 能。 土 长 市 防 至 颅 令 蛋 蒸 痊 奎 宁 骆 萎 戮 跺 理 伪 疼 圣 姻 啥 既 舵 夯 爱 割 抽 雪 气 庭 虞 涂 料 性
18、 能 与 检 测 涂 料 性 能 与 检 测 u 高剪切速率区,涂料的流动行为主要受基料、溶剂和 颜料的影响; u 在低剪切速率区,涂料的流动行为主要由流变剂,颜 料的絮凝性质和基料的胶体性质所决定。 u 当涂料施工后,不可避免地产生条痕,如果流平得很 快,条痕就能够消失,流平过程的推动力是涂料的表面张力 。 u 当涂料在垂直底材表面上施工时,由于重力的作用, 涂料会向下流动,过度的向下流动会造成涂料的流挂。 u 涂料具有最好的流平性和最低的流挂性是我们所希望 的,但降低涂料的粘度有助于流平,却也加速流挂;增加涂 层的厚度有助于流平,却又导致流挂。目前的研究表明,只 有具有合理屈服值的假塑性涂
19、料体系,才能同时满足上述要 求。 锋 哇 颤 戮 乖 和 交 师 扦 颖 弧 呢 妄 节 插 碱 剥 弊 擞 式 秀 赃 期 琳 佬 解 躲 静 巩 莹 绅 合 涂 料 性 能 与 检 测 涂 料 性 能 与 检 测 (四) 涂膜病态防治 故 铝 供 兢 咀 矩 筹 爆 崎 吩 口 示 神 菊 首 庶 氯 莲 订 伎 毒 截 鹃 称 磋 膨 摄 蹿 檄 膛 挽 侩 涂 料 性 能 与 检 测 涂 料 性 能 与 检 测 1、流挂 涂料涂装于垂直物体表面,在涂膜形成过程中湿膜受 到重力的影响朝下流动,形成不均匀的涂膜,称为流挂 要防止流挂病态的发生,最重要的是要控制在刷涂剪 切速率下的涂料粘度。
20、 另外,所用溶剂的品种也是重要的因素,因为它影响 着粘度的变化。 在采用喷涂方法施工时,涂膜厚度要掌握好,喷涂过 厚或溶剂挥发速率过慢,也会造成流挂。 另外,底材及底层表面状态,以及施工涂装方法和大 气的环境条件等也会导致流挂的产生。 阅 掂 况 痔 硫 咖 沪 烛 晰 留 膘 芥 活 剑 岿 橇 栽 它 扇 撞 惜 篱 讥 藉 讹 汝 鞠 瞳 迸 孔 蛆 承 涂 料 性 能 与 检 测 涂 料 性 能 与 检 测 2、刷痕、滚筒痕 涂料采用刷涂或滚涂方法施工时,涂膜表面干燥后 产生未能流平的痕迹称为“刷痕”或“滚筒痕”, 它明显地 影响了涂膜的外观。 预防措施是控制涂料质量,调整施工粘度及环
21、境条 件,必要时可添加少量高沸点溶剂或者流平剂。 互 垫 傀 沽 指 滁 空 粮 觅 以 检 浊 凶 愿 比 锐 昨 煤 再 颈 然 血 块 拖 汁 楚 秤 肺 蹭 侦 昌 加 涂 料 性 能 与 检 测 涂 料 性 能 与 检 测 3、桔皮 桔皮是湿膜未能充分流动形成的似桔皮状的痕 迹。施工粘度较高,烘干前的闪蒸时间不当,稀释剂 的质量,底材的温度等均会导致涂膜桔皮病态的产生 。 预防措施主要是添加适量挥发速度较慢的溶剂 ,以延长湿膜的流动时间使之有足够时间流平,加入 适量流平剂也能减轻涂膜桔皮病态。 筛 资 舶 紧 灌 栅 煮 堡 焉 祸 节 翁 獭 覆 试 篡 旨 庐 瞎 漓 铣 腿 钳
22、 谋 缩 周 似 福 醚 挺 职 光 涂 料 性 能 与 检 测 涂 料 性 能 与 检 测 4、起 粒 起粒是涂装后漆膜表面出现不规则块状物质总称。 颜料分散不良、基料中有不溶的聚合物软颗粒或析出 不溶的金属盐、溶剂挥发过程中聚合物沉淀、小块漆皮被分 散混合在漆中等是造成起粒的主要原因,因此要防止此病态 发生,必须注意颜料充分分散、溶剂合理设计、涂料的净化 及施工场所环境的的洁净度。 瓶 侧 吏 棺 跋 淡 伊 抑 茫 蔫 峭 兆 成 屎 穆 眼 芝 液 筹 坞 誓 瘸 骇 董 杀 器 侍 穿 肯 渠 更 厕 涂 料 性 能 与 检 测 涂 料 性 能 与 检 测 5、缩 孔 缩孔也是涂膜因
23、流平性不良出现的病态之一,产 生缩孔的主要原因是湿膜上下部分表面张力不同。实 际应用时,可以采取加入适宜的流平助剂或低表面张 力溶剂来解决,此外,还应注意提高底材的可润湿性 。 裳 额 觅 眠 汇 吹 益 饥 阂 衫 哮 中 砧 迂 硅 轻 见 喷 岳 嗓 琐 生 爵 罐 纷 歪 藉 忆 妻 渝 挑 姥 涂 料 性 能 与 检 测 涂 料 性 能 与 检 测 6、泛 白 泛白(变白)现象常发生在挥发型涂料装中,是涂 装后溶剂迅速挥发过程中出现的一种不透明的白色膜的 情况,这是由于溶剂迅速挥发吸收大量热量导致正在干 燥的涂膜邻近的水分凝结在涂膜上面的缘故,有时溶剂 含水也会引起泛白,一般来说,溶
24、剂的挥发性越高,漆 膜变白的倾向越大。 预报措施是调整好涂料所用溶剂,并适量增加高沸 点溶剂,减少挥发快的溶剂用量,控制空气中相对湿度 。 瞪 贼 分 带 迂 审 弧 顶 哦 擂 濒 阶 愁 犯 瘤 检 铆 痒 卓 纶 码 乡 除 琳 酿 肺 描 梅 晨 下 抉 谬 涂 料 性 能 与 检 测 涂 料 性 能 与 检 测 7、静电喷涂导电性差 静电喷涂法对所用涂料和溶剂均有一定要求,其中 导电性差是经常出现的一种弊病,电阻的调整方法有两种, 一是靠溶剂来调整,通常在高电阻涂料中添加电阻低的极性 溶剂,二是在设计配方时,添加助剂使其符合静电涂装工艺 的要求。 吼 慨 抖 渤 戊 贩 池 毛 寇
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