第三章 涂料中的流变学
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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。
涂料化学习题及参考答案一、选择题(在下列各小题的备选答案中,请把你认为正确答案的题号填入题干的括号内。
每题1分,共20分)1、涂装是将涂料涂布到被涂物体的表面,经干燥成膜的工艺。
它包括涂装前 B 三个基本工序,包括 C ,确定良好的作业环境条件,进行质量、工艺管理和技术经济的分析等重要环节。
其中最关键的三要素是 A 。
A、涂料、涂装技术和涂装管理B、对被涂物表面的处理、涂布工艺和干燥C、选择适宜的涂料,设计合理的涂层系统2、助剂是涂料中的辅助组分,能对涂料或涂膜的某一特定方面的性能起改进作用。
助剂分A、B、C、D 等几类。
A、对涂料生产过程发生作用的助剂B、在涂料储存过程中起作用的助剂C、在涂料施工成膜过程中发生作用的助剂D、对涂料性能产生作用的助剂3、从涂料的角度看,A、C、D 聚合物作为成膜物是不合适的。
A、具有明显结晶作用的B、非晶态C、分子量太高的D、分子量分布太宽的4、涂料中漆膜触干,实干既是粘度大小的反映,也是自由体积大小的一种反映,因而也和T-Tg有关,它们的对应关系大致是:触干 A 、实干 C 、玻璃态 B 。
A、T-Tg≈55℃B、T-Tg≤0℃C、T-Tg≈25℃D、Tg≈T-100℃5、液体涂料(用于刷涂)的粘度为 C 。
A、0.001 Pa.sB、103Pa.sC、0.1~0.3 Pa.sD、约1 Pa.s6、自然干燥是最常见的涂膜干燥方式,它不需要外加能源和设备,特别 A 的涂装等。
A、适宜建筑装饰性涂料,室外的大面积构件B、希望节约时间,提高效率C、希望缩短操作过程和保养时间,减少占用场地D、在密闭的环境中,减少灰尘沾污涂膜7、加热干燥(或称烘干)是现代工业涂装中主要的涂膜干燥方式,特别是那些必须经加热才能成膜的涂料(如热熔成膜)更是如此。
加热干燥可A、B、C、D 。
A、提高涂层干燥速度,节约时间,提高效率B、缩短操作过程和保养时间,减少占用场地C、在密闭的环境中,减少灰尘沾污涂膜D、提高涂层的物理机械性能8、特种方式干燥,湿膜须受外加能量或其它条件(如A、B、C、D 等)才能形成干膜。
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。
涂料的流变学特性及其应用在我们的日常生活和工业生产中,涂料是一种广泛使用的材料,从家居装修中的墙面漆到汽车制造中的金属漆,从船舶防腐的重防腐涂料到电子产品的功能性涂料,其应用无处不在。
而要深入理解涂料的性能和应用,就不得不提到涂料的流变学特性。
流变学,简单来说,就是研究物质流动和变形的科学。
对于涂料而言,其流变学特性对于涂料的生产、储存、施工和最终的性能都有着至关重要的影响。
涂料在静止状态下,往往呈现出一定的黏度和屈服应力。
黏度是描述涂料内部阻力的一个重要参数,它决定了涂料在储存和运输过程中的稳定性。
如果涂料的黏度太低,颜料和填料可能会沉淀,导致涂料分层;如果黏度太高,则可能会给搅拌和泵送带来困难。
屈服应力则表示涂料开始流动所需的最小应力。
当外力小于屈服应力时,涂料表现为固体;当外力超过屈服应力时,涂料才会流动。
这一特性对于涂料在垂直表面上的停留能力非常重要,例如在刷涂或喷涂时,涂料需要在表面上保持一定的厚度而不流挂。
在涂料施工过程中,流变学特性的影响更为显著。
以刷涂为例,当刷子在涂料表面移动时,涂料需要能够迅速流动以填充刷毛留下的空隙,同时又要有足够的黏度来防止过度流淌。
对于滚涂,涂料需要在滚子的压力下均匀地分布在表面上,并且在滚子离开后能够保持一定的厚度。
而在喷涂时,涂料需要在喷枪的压力下雾化成细小的液滴,并在到达被涂物表面后迅速流平形成均匀的涂层。
不同类型的涂料具有不同的流变学特性。
例如,水性涂料通常具有较低的黏度和屈服应力,因为水的存在使得涂料分子之间的相互作用较弱。
溶剂型涂料则由于溶剂的挥发和分子间的交联反应,其黏度和屈服应力可能会在施工过程中发生较大的变化。
高固体分涂料由于固体含量较高,其流变学特性更为复杂,需要通过特殊的流变助剂来调整。
为了获得理想的流变学特性,涂料配方师通常会添加各种流变助剂。
常见的流变助剂包括纤维素醚、膨润土、气相二氧化硅等。
纤维素醚可以增加涂料的黏度和保水性;膨润土通过在涂料中形成三维网络结构来提高屈服应力;气相二氧化硅则能够在涂料中形成触变结构,使得涂料在静止时具有较高的黏度,而在受到剪切力时黏度迅速降低。
涂料化学习题一、选择题(在下列各小题的备选答案中,请把你认为正确答案的题号填入题干的括号内。
每题1分,共20分)1、涂装是将涂料涂布到被涂物体的表面,经干燥成膜的工艺。
它包括涂装前()三个基本工序,包括(),确定良好的作业环境条件,进行质量、工艺管理和技术经济的分析等重要环节。
其中最关键的三要素是()。
A、涂料、涂装技术和涂装管理B、对被涂物表面的处理、涂布工艺和干燥C、选择适宜的涂料,设计合理的涂层系统2、助剂是涂料中的辅助组分,能对涂料或涂膜的某一特定方面的性能起改进作用。
助剂分()等几类。
A、对涂料生产过程发生作用的助剂B、在涂料储存过程中起作用的助剂C、在涂料施工成膜过程中发生作用的助剂D、对涂料性能产生作用的助剂 3、从涂料的角度看,()聚合物作为成膜物是不合适的。
A、具有明显结晶作用的B、非晶态C、分子量太高的D、分子量分布太宽的4、涂料中漆膜触干,实干既是粘度大小的反映,也是自由体积大小的一种反映,因而也和T-Tg有关,它们的对应关系大致是:触干()、实干()、玻璃态()。
A、T-Tg≈55℃B、T-Tg≤0℃C、T-Tg≈25℃D、Tg≈T-100℃5、液体涂料(用于刷涂)的粘度为()。
A、0.001 Pa.sB、103 Pa.sC、0.1~0.3 Pa.sD、约1 Pa.s6、自然干燥是最常见的涂膜干燥方式,它不需要外加能源和设备,特别()的涂装等。
A、适宜建筑装饰性涂料,室外的大面积构件B、希望节约时间,提高效率C、希望缩短操作过程和保养时间,减少占用场地D、在密闭的环境中,减少灰尘沾污涂膜7、加热干燥(或称烘干)是现代工业涂装中主要的涂膜干燥方式,特别是那些必须经加热才能成膜的涂料(如热熔成膜)更是如此。
加热干燥可()。
A、提高涂层干燥速度,节约时间,提高效率B、缩短操作过程和保养时间,减少占用场地 C、在密闭的环境中,减少灰尘沾污涂膜 D、提高涂层的物理机械性能8、特种方式干燥,湿膜须受外加能量或其它条件(如()等)才能形成干膜。