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　　涂料的检测及标准_材料科学_工程科技_专业资料。第8章 漆膜的形成及性能 8.1 漆膜的形成过程控制 8.2 漆膜的性能测试 8.3 漆膜的老化 ? 学习重点： – 学习涂料性能的测定方法，如附着力，细度， 着色力，耐化性等二十几种性能的测试

　　第8章 漆膜的形成及性能 8.1 漆膜的形成过程控制 8.2 漆膜的性能测试 8.3 漆膜的老化 ? 学习重点： – 学习涂料性能的测定方法，如附着力，细度， 着色力，耐化性等二十几种性能的测试方法 及评判标准。 – 学习涂料行业的检验标准及质量认定。 8.1 漆膜的形成过程控制 ? 1、表面张力 – 表面张力理论可以用来理解漆膜形成过程中出现的问 题。表面张力推动湿漆膜流动，一方面努力减少湿漆 膜的表面积（由粗糙变平滑）；另一方面以低表面张 力液体流动去覆盖高表面张力的表面（涂装时要控制， 以使涂料的表面张力低，基材的高，湿漆膜自动地在 基材表面流平）。 – 漆膜流平性不好，刷涂时会出现刷痕，喷涂时出现橘 皮，辊涂时出现滚痕。但流平太好的涂料容易流挂。 ? 2、形成平滑漆膜的问题 ? 漆膜的流平——是一个动力学过程，除表面张力外，湿漆膜 表面粗糙度越小，涂料粘度越低，湿漆膜越厚，流平就越快。 ? 回缩——涂料表面张力高，基材的低，漆膜不能流平。有油 污的钢材会造成漆膜回缩。 ? 缩孔——低表面张力的小颗粒或小液滴产生的。表面张 力处形成凹缩孔，外观是小圆形，像火山口。 ? 流平剂——首先需要对涂料的配方、制造、工艺等进行优选， 其次采用防缩孔流平剂。高沸点混合溶剂，有限混溶的树脂。 ? 3、泡沫和消泡 – 泡沫的形成——水性涂料（乳胶漆）广泛应用消泡剂，传统溶剂 型涂料的泡沫问题不突出，但有时也用消泡剂，特别是在木器漆 中。 – 消泡的机理 ? 表面活性物质吸附于液膜表面，有反抗液膜表面扩张或收缩的能力， 这种稳定液膜表面的能力被称为表面弹性，也称吉布斯弹性。 ? 泡沫越稳定，涂料的粘度越高，消泡越不容易。 ? 消泡剂的表面张力越小，消泡效果越好，实际应用时还要求消泡剂迁 移至液膜表面的速度快，在泡沫表面扩散的能力强。 – 消泡剂——可分为消泡剂和抑泡剂。消泡剂分为低级醇类、极性 有机化合物系、矿物油系、有机硅系。实际应用中多是几种材料 的组合，如矿物油消泡剂、聚硅氧烷消泡剂。 ? 4、流挂 ?高固体份涂料的流挂——溶剂挥发慢。 ?水稀释型涂料的流挂——水和溶剂挥发时，水挥发得 快，有机溶剂富集，使涂料粘度下降。 ?防流挂助剂——氢化蓖麻油系（如氢化蓖麻油，具有 触变性，适用于脂肪烃和芳香烃溶剂体系），氧化聚 乙烯系，有机膨润土系，气相二氧化硅系，粉末涂料酰胺蜡系， 超微沉淀CaCO3，二亚苄基山梨醇，金属皂系，共聚 油系，表面活性剂系。 ? 5、流平流挂形成测试 ?施工性——刷涂性、喷涂性、刮涂性；容易施工，且 漆膜流平快，没有流挂、缩边、起皱、渗色或咬底等 现象。GB6753.6-86。 ?流平性——GB1750-79(88)，以刷纹消失和形成平 滑漆膜所需时间来评定。ASTMD2801-69（81）。 ?流挂性——流挂产生原因有三：涂料的流动特性不适 宜；涂层过厚、超过涂料可能达到的厚度的局限；涂 装环境和施工条件不合适。 ? 6、发花和浮色 ? 由于表面张力梯度驱动的对流，造成颜料分离，漆膜干燥时颜 料分布不均匀，即产生发花和浮色。 ? 发花漆膜的颜色是斑驳、不均匀的，而浮色漆膜的颜色均匀， 表面颜色是一致的，但比应该有的深些或浅些。 ? 颜料絮凝通常造成发花。有意识地利用发花，可得到美观的锤 纹漆图案。 ? 调整涂料配方，不用低密度很细的颜料，用挥发快的溶剂和粘 度较高的基料，都能减少浮色。 ? 用颜料分散剂来减少颜料絮凝，用流平剂在漆膜表面形成低表 面张力的单分子层，阻止涡流的流动，都能防止发花。 ? 触变剂也通过控制粘度防止浮色和发花。 ? 7、起皱 – 起皱是指漆膜表面皱成许多小丘和小谷。 – 有些细得肉眼看不出，但光泽会偏低。 – 厚漆膜比薄漆膜更容易起皱。 – 充分利用可以得到皱纹漆。 8.2 漆膜的性能测试 ? 1、聚合物的粘弹性 – 聚合物是典型的黏弹体，由聚合物组成的漆膜也具有粘弹性。 – 如P216 图8-1 – 动态力学谱中的a峰对漆膜的微细结构有很强的分辨力，可用 来指导成膜聚合物的合成和涂料配方。 – 两个互不相容的聚合物会显示两个a峰；无规共聚物有一个宽 的a峰；嵌段或接枝共聚物会有两个a峰；两种不混溶的聚合物 以梯度滴加工艺制成的乳液，只显示一个a峰，而分段滴加工 艺则显示两个a峰。 ? 2、漆膜的力学性能 – 1)、漆膜成膜的原理 ? 溶剂挥发型成膜 ? 自由基聚合反应成膜（氧化聚合、自由基引发剂引 发聚合、能量引发聚合） ? 缩合聚合固化成膜 ? 聚合物粒子凝聚成膜——有机溶胶、乳胶漆；水性 聚氨酯分散体、粉末涂料（热固性需交联） – 2)、其他影响漆膜性能的因素 ? 漆膜厚度，薄漆膜柔韧性更好，更耐冲击，但遮 盖力较差。 ? 溶剂挥发（溶剂一般有增塑作用），Tg增大，漆 膜柔韧性下降。 ? 烘烤交联的漆膜还常能观察到随时间而进行的硬 化现象。 ? 3、漆膜力学性能测试 – 中国标准GB，美国标准ASTM，德国标准DIN，日本 标准JIS，国际标准ISO，企业标准等。粉末涂料 – 1)、漆膜力学性能测试 ? Instron试验机——测试张力（非动态）。测得抗拉强度、 抗拉模量、断裂时的伸长和断裂功。 ? 热机械分析仪（TMA）——测定压痕深度与时间和稳定的 关系。如P219 图8-2 涂层固化不足的压痕深度比固化完全 大很多。 ? 动态力学分析仪（DMA）——能给出贮存和损耗模量、 tanδ数值，以及它们对温度的曲线)、涂层应用性能 ? 一类适用于预测实际使用性能，另一类适用于质 量控制。 ? 漆膜的测试分三大类： – 户外暴露测试 – 实验室模拟试验——性能预测而不是质量控制； – 经验性试验——适用于质量控制。 ? 3、经验性测试常用的指标 硬度 附着力 冲击强度 柔韧性 – 1)、硬度 ? 压痕硬度——粘弹性的静态测试法 – 用压痕头在一定重量下压漆膜一定时间。升起压痕头，用标定过的显 微镜测量膜上留下的长度或面积。GB9275-88。 – 同一涂料，薄膜压痕硬度值比厚膜高。对弹性橡胶涂层结果不准确。 ? 划痕硬度——反映的是模量、粉末涂料抗拉强度和附着力的组合 – 铅笔硬度法和划针测定法。 – 铅笔硬度可以手工操作和仪器试验。GB6739-86，铅笔有6H到6B共 13级，6H硬，6B软。 – 划痕硬度反映的是模量、抗拉强度和附着力的组合。 ? 摆杆硬度——粘弹性的静态测试法 – 通过摆杆横杆下面嵌入的两个钢球接触涂膜样板，摆杆摆动时，摆杆 的固定质量压迫涂膜，使涂膜产生抗力，根据从较大角度开始摆动到 较小角度所需的时间来判定涂膜的硬度。 – 漆膜一般越硬，衰减时间越长；但软的、橡胶般漆膜衰减时间也较长。 – 2)、冲击强度 ? 有正冲和反冲，反冲对漆膜更严酷。 ? 冲击强度表现了漆膜的柔韧性和对底材的附着力。 ? GB1732-79(88)，冲击试验仪。 – 3)、柔韧性 ? 当漆膜受到外力作用而弯曲时，弹性、塑性和附着 力等的综合性能称为柔韧性。 ? 耐冲击性能和后成型性也是柔韧性的一种反映。 ? 轴棒测定器——GB 1731-79 ? 圆柱轴弯曲试验仪——GB 6742-86 ? 锥形挠曲测验仪——GB 11185-89 ? 杯突试验机——GB 9753-88 ? T型弯曲试验 – 4)、附着力 ? 直接拉开法——GB 5216-85，广泛地用于高性 能维护涂料和船舶涂料的质量控制。 ? 划格测试法——GB 9286-88，ASTMD 335978。 ? 划圈法——GB 1720-79（88） ? 4、漆膜的表面损坏 ? 啤酒罐外壁，汽车涂料，地坪，透明塑料涂料（如聚 碳酸酯窗玻璃或眼镜片）。 ? 漆膜耐腐蚀性——氨酯涂料一般既有优越的耐磨性及 能耐溶剂性，可用于地坪的耐磨蚀层以及航天器的面 漆。 ? 漆膜耐腐蚀性的测试 ? 试验可以干磨也可以湿磨。 ? 国际上通用Taber磨损试验器来测定耐磨蚀性；我 国采用JM-I型漆膜耐磨仪；落砂试验。 – 擦伤 ? 提高涂料耐擦伤性的途径有： ?提高漆膜表面硬度； ?做得有足够的弹性； ?加蜡、氟表面活性剂、固体润滑剂等降低摩 擦系数； ?加玻璃珠可提高环氧漆膜的耐磨性； ?在织物印花浆中加入橡胶胶乳粒子可改善耐 磨性。 8.3 漆膜的老化 ? 高分子主链在不改变其化学组成的条件下发生断裂， 使其分子量降低的化学反应称为高聚物的降解。 ? 防老化的方法 – 加紫外线吸收剂； – 加位阻光稳定剂。 ? 施工性，颜料分散性； ? 干燥时间，膜厚，涂膜表面外观（光泽、平整 度、流平、流挂、丰满度），打磨性； ? 力学性能（硬度、冲击强度、柔韧性、附着 力）； ? 耐盐雾，耐化性，耐候性，耐黄变，耐刮伤性。 ★清漆配方數據及塗膜性能測試 : 項目 塗料粘度 膜厚 硬度 試驗方法及標準 Ford cup #4,25℃ 膜厚計 三菱鉛筆 試驗結果 60 sec. 27~30 μ H 備註 理論NV % ASTM D3363 密著性 耐溶劑性 光澤度 耐衝擊性 1mm × 100格,3M#610膠帶剝離 MEK 來回100次 20° / 60° 光澤計 DuPont ?ψ,1Kg 5級 100DR 80 / 95 50 cm ASTM D3359 ASTM D4752 白漆上塗清漆 ASTM D2794 屈曲性 Cupping Test 紫外線殺菌燈 QUV Test 安定性試驗 2mmψ或T-Bend Flexibility 6mm,Adhesion 5G 波長2800A~3000A,15W,25cm照射 100hr UVB 313, hr, UV50℃ × 4hr / CON. 60℃ × 4hr 保光率 △E 45 ℃密封靜置 30天,粘度變化. 合格 或 2T 合格 △ E＜ 2 80 % 6.5 ↑ 30sec. ASTM D3794 ECCA - T6 ASTM D4674 ASTM G53 ＊ 反 应 性 试 验 :
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