健康一直是人類關(guān)注的問題,而健康的實(shí)現(xiàn)很多情況下受環(huán)境的影響。人類居住環(huán)境隨著工業(yè)化的進(jìn)程加速而變得越來越惡劣,油漆涂料與每個(gè)人息息相關(guān),不要說從事涂料行業(yè)的人的健康,我們每個(gè)人所處的環(huán)境都離不開涂料。涂料的環(huán)保與質(zhì)量決定著每個(gè)人的健康。日前,國(guó)家環(huán)保管理部門出臺(tái)了嚴(yán)厲的VOC管理政策,促使包裝、建筑、防腐、汽車等行業(yè)涂料廠家都向水性和高固分方向研發(fā)與制造,由于新型涂料在配方、工藝和施工都遇到了局限與瓶頸,需要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臏y(cè)試手段和分析設(shè)備進(jìn)行質(zhì)量控制。
測(cè)試設(shè)備——結(jié)構(gòu)和流動(dòng)性的雙重奏
一重奏:MCR旋轉(zhuǎn)流變儀
二重奏 ViscoQCTM 100智能旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)
對(duì)涂料工業(yè)的工作者來說,下列性能是比較重要:
(1) 結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和靜置性能
(2) 流動(dòng)性能
(3) 涂料(涂敷)過程后的結(jié)構(gòu)恢復(fù)
許多不同的實(shí)驗(yàn)和分析方法被用來在今天的實(shí)驗(yàn)室來表征以上的信息。我們?cè)谶@篇文章中介紹了實(shí)踐 中對(duì)于涂料的先進(jìn)評(píng)價(jià)方法。在此之前,我們簡(jiǎn)要回顧一下還在使用,但很多實(shí)踐中已經(jīng)落后的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法。然后我們要以日常實(shí)踐中的測(cè)試結(jié)果來給出這些方法的先進(jìn)之處。
屈服點(diǎn)測(cè)試
結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和靜置性能的信息是評(píng)價(jià)懸浮穩(wěn)定性(如長(zhǎng)期儲(chǔ)存)的重要指標(biāo)。許多涂料工業(yè)的用戶使用流變 添加劑引入一種三維的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),以在靜置時(shí)獲得足夠高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,保持顏料和添加劑的懸浮狀態(tài)。為了探測(cè)這種三維結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度,許多工業(yè)實(shí)驗(yàn)室使用屈服點(diǎn)的測(cè)量(也叫做屈服應(yīng)力,它是內(nèi)部膠體結(jié)構(gòu)被破壞的小剪切力)。必須告訴大家是:屈服點(diǎn)不是一個(gè)材料的常數(shù),它與實(shí)驗(yàn)和分析方法有關(guān)。
更有用、更準(zhǔn)確的屈服點(diǎn)評(píng)價(jià)方法 具有屈服點(diǎn)的材料表現(xiàn)出粘彈性行為。在低剪切應(yīng)力下,表現(xiàn)出胡克彈性定律(剪切應(yīng)力τ力與剪切形變 γ成比例)一樣的可逆彈性行為(象固體或膠體)在的高剪切負(fù)載下,超過了屈服值,內(nèi)部結(jié)構(gòu)變得不可逆。 材料開始流動(dòng),逐漸變成理想流體(按照牛頓定律流動(dòng)的液體)或者根據(jù)涂料結(jié)構(gòu)性質(zhì)不同的剪切變稀(或剪切增稠)流體。屈服點(diǎn)就是從彈性變成粘性的轉(zhuǎn)化點(diǎn)上的剪切應(yīng)力值。這種屈服點(diǎn)確定方法的好處在于考慮了涂料體系的粘彈性。另一個(gè)好處在于探測(cè)到還處于靜置,在材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)被破壞而終開始流動(dòng)之前的性質(zhì)(也就是在線性粘彈區(qū)內(nèi))
添加兩種不同流變添加劑的乳化漆的振蕩掃描 添加兩種不同流變添加劑的乳化漆的頻率掃描
藍(lán)色涂料具有穩(wěn)定的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),增稠劑、表面性溶劑、樹脂和顏填料形成凝膠,從而可以實(shí)現(xiàn)抗懸浮效果,均勻分散。左圖顯示隨剪切力增加,凝膠結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞,此屈服點(diǎn)更加顯示。
藍(lán)色涂料具有抗懸浮抗流掛功能,頻率掃描結(jié)果來證明。紅色涂料反之,沒有形成凝膠結(jié)構(gòu),較易流動(dòng),但也可從G’曲線上計(jì)算屈服點(diǎn)。
流動(dòng)性能的信息對(duì)于評(píng)價(jià)涂料的涂敷(可使用性、噴霧、涂輥)性能非常重要。許多涂料工業(yè)用戶使用流變添加劑來改善在低、中、高剪切速率時(shí)的黏度值。舉例:如果在高剪切速率時(shí)黏度太高,涂敷過程將會(huì)困難。如果黏度太低,不受控的飛濺或者成膜受阻就會(huì)發(fā)生。典型的實(shí)驗(yàn)是流動(dòng)曲線實(shí)驗(yàn)(剪切應(yīng)力τ 相對(duì)于剪切速率 )預(yù)先設(shè)置是剪切應(yīng)力或者剪切速率的斜率。在圖中黏度曲線(剪切黏度η) 可以使用如下的方法表示。
舉例:水基增稠劑的選擇
(1) 硅酸鹽(粘土)無機(jī)膠黏劑
(2) 纖維素衍生物、聚合物溶液
(3a) 未改性的聚合物分散液
(3b) 包含締合增稠劑的聚合物分散液
上圖顯示,硅酸鹽/鋁酸鹽更利于靜態(tài)懸浮,高剪切時(shí)無明顯增稠;而聚合物在高剪切增稠明顯。
涂敷之后的結(jié)構(gòu)恢復(fù) 涂敷過程之后的行為對(duì)于流平和滴掛行為的評(píng)價(jià)非常重要。許多在涂料工業(yè)的用戶使用流變添加劑來平衡這個(gè)經(jīng)常被稱為“觸變性能”的過程
舉例:
兩種不同膠凝劑修整的油漆樣品旋轉(zhuǎn)分段實(shí)驗(yàn) 兩種不同膠凝劑修整的油漆樣品振蕩分段實(shí)驗(yàn)
上圖顯示,藍(lán)色膠凝劑回復(fù)較慢,有利于施工后流平,但有流掛風(fēng)險(xiǎn);紅色溶劑施工后可迅速恢復(fù)凝膠結(jié)構(gòu),有抗流掛效果。
結(jié)論:安東帕MCR流變儀和ViscoQCTM 100黏度計(jì)在水性,高固分等新型環(huán)保涂料開發(fā)、質(zhì)檢與施工上,專門對(duì)產(chǎn)品配方評(píng)估,施工工藝選擇,涂料流掛性能測(cè)量所設(shè)計(jì),滿足您的產(chǎn)品符合國(guó)家行業(yè)法規(guī),滿足您對(duì)高品質(zhì)和環(huán)保的追求。
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