第五章 涂料中的流变学与表面化学.
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涂料中的流变学基础知识和应用流变学是描述物体在外力作用下产生流动和形变规律的科学。
一、简单配图交代以下三个基本概念“剪切应力”“剪切速率”“粘度”1、剪切应力是物体单位面积切线上受到的力2、剪切速率是物体层间移动快慢的表征举个栗子比如刷0.5mm厚的漆,涂刷时剪切速率的计算:3、粘度是流体内部阻碍其流动的程度大小公式上:粘度=剪切应力/剪切速率粘度的国际标准单位是帕斯卡.秒而涂料行业通用单位是泊(厘泊cP)换算一下:1Pa.S=1000cP二、下面根据这三个概念介绍流体的种类最常见的是牛顿流体(水,大部分有机溶剂等)特点是:剪切应力与剪切速率的关系呈直线正相关,在给定温度下流体粘度与剪切速率无关。
见下图非牛顿流体的粘度受剪切速率的影响假塑性(塑性)流体:粘度随剪切速率的增加而降低(称为剪切变稀)膨胀性流体:粘度随剪切速率的增加而升高(称为剪切变稠)触变性:剪切变稀,随着剪切时间延长粘度继续降低震凝性:剪切变稠,随着剪切时间延长粘度继续升高总结到下表三、涂料生产应用中的流变学运用涂料在生产施工的整个过程中,所受剪切情况大致如下1、涂料在生产制备阶段,颜填料的分散多在较高的剪切速率下进行。
较低的研磨粘度或分散速率导致涂料内部呈湍流状,颜填料分散不均匀容易导致颜料团聚,从而影响涂膜遮盖力光泽等性能。
2、在涂料储存过程中,剪切速率特别小。
此时颜填料及其他固体物质在重力的作用下一直下沉到容器底部,这个过程称为沉降。
涂料沉降发生在低剪切速率的情况下,所以提高低剪切速率下涂料的粘度对防止颜料沉淀至关重要。
——平衡颜填料粒径分布(采用小粒径代替大粒径)——尽量降低溶剂和表面活性剂的用量,因为他们会降低低剪切速率下的涂料粘度——选择合适增稠剂3、涂料施工中的沾漆与粘度的关系——中等剪切速率下的操作状态当涂料非常粘稠,静置在罐内时就结构化,这样的涂料难以涂装但是,涂料在罐中非常稀的话,会导致涂料再刷滚转移中滴落,施工时垂直表面容易流挂,辊涂时容易飞溅。
表面物理化学在涂料中的知识点总结
表面物理化学是研究物质与表面相互作用的科学。
在涂料中,表面物理化学的知识点总结如下:
1. 涂料的润湿性:涂料涂覆在基材表面时,润湿性决定了涂层与基材之间的黏附力和涂层的均匀性。
表面张力、接触角等参数影响涂料的润湿性。
2. 耐磨性与硬度:涂料在使用中会接触到各种外界因素,如摩擦、刮擦等。
涂料的硬度和耐磨性决定了其表面的耐久性和抗损伤能力。
3. 化学吸附与化学反应:涂料与基材表面之间可能发生化学吸附和化学反应,从而影响涂层与基材的结合力与稳定性。
4. 表面能与表面自由能:涂料与基材表面的能量差异会影响涂层的附着性和稳定性。
表面自由能决定了涂料分散性、涂装工艺和涂膜质量。
5. 色泽与光学性能:涂料的颜色和表面光泽是涂料的重要特征,与光的吸收、反射和折射等光学性质有关。
6. 防腐蚀与抗氧化性:涂料在外界环境中需具备一定的防腐蚀和抗氧化能力,以保护基材免受腐蚀和氧化的侵害。
7. 涂料分散性与流变性:涂料中的颜料、填料和添加剂需要均匀分散才能获得良好的涂膜质量,而流变性则影响涂料的流动性和施工性能。
流变学原理在涂料中的应用1. 引言涂料是一种广泛应用于建筑、汽车、电子等行业的重要材料,它能够为物体表面提供美观、耐用和保护性。
流变学原理作为液体和固体流变行为的研究领域,对涂料的流动性、黏度等性能具有重要影响。
本文将探讨流变学原理在涂料中的应用。
2. 流变学原理简介流变学是研究物质流动和变形行为的学科,通过测量物质在外力作用下的流变行为,可以得到一系列流变学参数来描述物质的力学性质。
流变学原理主要包括应力-应变关系、粘度、流动曲线等。
3. 涂料中流变学参数的测量涂料中的流变学参数可以通过流变仪进行测量。
流变仪通常包括一个转动的圆柱形测量装置和一个搅拌器。
通过对涂料施加剪切力,并测量应力和应变之间的关系,可以获得涂料的流变学参数,如黏度、剪切应力等。
4. 涂料流变行为的分析涂料在施加剪切力下的流变行为可以通过流变学参数来描述。
例如,黏度是涂料流动性的重要指标,它可以影响涂料的涂覆性能和施工效果。
黏度的测量可以通过流变仪进行,可以得到不同剪切速率下的黏度曲线,进而了解涂料在不同工艺条件下的流变行为。
5. 涂料中流变学理论的应用案例5.1 涂料的流变行为与施工性能的关系通过对涂料的流变学参数进行分析,可以评估涂料的施工性能。
例如,黏度的大小决定了涂料在施工过程中对涂刷工具的阻力,从而影响了施工的平稳性和涂层的均匀度。
5.2 涂料的流变行为与涂层性能的关系涂料的流变学性能对涂层的性能有重要影响。
例如,涂料的剪切应力和剪切速率之间的关系可以反映涂层的抗刮剪强度,从而影响涂层的耐久性和抗磨损性。
5.3 涂料的流变行为与储存稳定性的关系涂料在存储过程中会发生流动变形,其流变行为对涂料的储存稳定性有较大影响。
通过测量涂料在不同温度下的黏度和流动曲线,可以评估涂料的储存稳定性,并优化其配方和储存条件。
6. 结论流变学原理在涂料中的应用可以帮助我们更好地理解涂料的流变行为和性能,从而优化涂料的配方和工艺条件。
通过合理地控制涂料的流变学参数,可以提高涂料的施工性能、涂层性能和储存稳定性,满足不同应用领域对涂料的需求。
涂料基础理论讲座涂料基础理论讲座一、涂料的发展史涂料的应用开始于史前时代,我国使用生漆和桐油作为涂料至少有4000年以上的历史,秦皇岛墓的兵马俑已使用了彩色的涂料,在马王堆出土的汉代文物中更有精美的漆器。
埃及也早已知道用阿拉伯胶、蛋白等来制备色漆,用于装饰。
11世纪欧洲开始用亚麻油制备油基清漆,17世纪含铅的油漆得到发展,而且在1762年的波士顿就开始了用石磨制漆,此后工业制漆得到较快的发展。
尽管涂料的应用与生产有漫长的历史,但它只能以一种技艺的形式相传,而不能进入科学的领域。
这种情况至今还影响着不少人对涂料的看法,认为涂料是靠经验传授的工艺。
另一方面,涂料所有原料主要是天然的油和树脂,因此被称为油漆。
自然,现在的涂料已不是旧时的模样了,它已进入了科学的时代,涂料第一次和科学的结合是20年代杜邦公司开始使用硝基纤维素作为喷漆,它的出现为汽车提供了快干、耐久和光泽好的涂料。
30年代W.H.Carothes以及其后他的助手P.J.lory对高分子化学和高分子物理的研究,为高分子科学的发展奠定了基础,也为现代涂料的发展奠定了基础,此后涂料工业便和高分子科学的发展结下不解之缘。
二、涂料化学的研究尽管高分子科学的发展是涂料科学最重要的基础,但单是高分子科学并不能使涂料成为一门独立的科学。
涂料不仅需要有聚合物,还需要各种无机和有机颜料以及各种助剂和溶剂的配合,藉以取得各种性能。
为了制备出稳定、合用的涂料及获得最佳的使用效果,还需要有胶体化学、流变学、光学等方面理论的指导。
因此,涂料科学是建立在高分子科学、有机化学、无机化学、胶体化学、表面化学和表面物理、流变学、力学、光学和颜色学等学科基础上的新学科,正因为涂料科学涉及如此多学科的理论,因此,长期以来不能发展成为一门学科。
当然,涂料并不是各种相关学科的简单并合,而是以它们为基础建立起具有本身特点的独立学科,包括涂料的成膜理论、表面结构与性能、涂布工艺及各种分析测试手段和理论,以及各种应用品种的有关理论。