涂料性能与检测解读

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1、涂料配方基本原理 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。 1. 涂料的固化机理 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。 1. 涂料的固化机理 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。 1、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。 1、物理机理干燥 在物理

2、机理干燥的涂料中，作涂料 的成膜物质是交联后的聚合物，其 不能溶解在溶剂中的，所以利用物 理机理干燥的涂料具有一定的缺 陷。 2、化学机理干燥 为了得到交联化的涂膜，将线型 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。 2、化学机理干燥 交联反应大致有下述两类 （1）涂料与空气交联固化 氧气：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。 （1）涂料与空气交联固化 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-NHCO

3、NH-R 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，否则，涂料表面就 会形成一层漆皮。 （1）涂料与空气交联固化 漆皮有时会将下面的涂料封住，隔 绝涂料与空气进一步反应，但漆皮 往往都是透气的，这样交联反应就 会扩展到整个罐涂料，使涂料互相 交联，形成冻胶。 （1）涂料与空气交联固化 涂料在储存期间必须保持稳定！ 双组分包装涂料法：聚氨酯双组 分涂料靠异氰酸基与羟基的化学反 应，交联固化形成聚氨酯漆膜。 （2）涂料组分之间交联固化： 选用在常温下涂料组分之间互不 发生反应，只

4、是在高温下或受到辐 射时才发生反应的组分。 （2）涂料组分之间交联固化： 2、化学机理干燥 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。 （2）涂料组分之间交联固化： u早期涂料工业普遍采用颜基比（颜 料与基料的质量比）描述涂料配方中 的颜料含量。很多情况下，可根据颜 基比制定涂料配方，表征涂料的性 能。 2. 颜料体积浓度 面漆颜基比:（0.250.9）：1.0 底漆颜基比：(2.04.0)：1.0 室外乳胶漆颜基比：(2.04.0)：1.0 室内乳胶漆颜基比:(4.07.0)：1.0 1、颜基比 要求具有高光泽、

5、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。 1、颜基比 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。 2. 颜料体积浓度 2. 颜料体积浓度 2、颜料体积浓度（PVC） 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。 PVC数学表达式： 2. 颜料体积浓度 2、颜料体积浓度（PVC） 当基料逐渐加入到颜料中时，基料 被颜料粒子的表面所吸附，同时颜 料粒子表面空隙中的空气逐渐被基 料所取代。 3、

6、临界颜料体积浓度（CPVC） 随着基料的不断加入，颜料粒子空隙 不断减少，当基料完全覆盖颜料粒子 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。 3、临界颜料体积浓度（CPVC） CPVC与颜料的吸油值有关。 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。 3、临界颜料体积浓度（CPVC） 3、涂膜性能与CPVC的关系 颜料体积浓度在CPVC附近

7、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。 流变学是研究流体流动和变形的科 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。 3. 涂料流变学 涂料的流变性能与涂料在不同条 件下的粘度有关。 1、粘度 3. 涂料流变学 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。 1、粘度 速度梯度（d/d）称为剪切速率D ，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。 粘度不随剪切速率变化的流体称

8、为牛顿流体，粘度随剪切速率变 化的流体称为非牛顿流动。 涂料大都为非牛顿流体。 1、粘度 影响涂料粘度的主要因素有温 度、聚合物浓度，分子量大小及 其分布，溶剂粘度等。 2、粘度的影响因素 3. 涂料流变学 溶液的粘度随温度升高而降低，其 关系可用下式表示： 2、粘度的影响因素 3. 涂料流变学 涂料的粘度与聚合物的浓度之间的 关系： 式中, 为相对粘度，w 为溶质的质 量分数，Ka和kb为常数。 2、粘度的影响因素 涂料在制备、贮存、施工和成膜阶 段经受不同的剪切速率的作用。 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， 3、涂料流动特征

9、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。 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。 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。 3、涂料流动特征 3. 涂料流变学 三种典型涂料的剪切速率与粘度的关系： 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2较合理，低剪切速 率下该涂料的粘度较高， 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 粘度较低，从而确保

10、涂料有较好的施工性 能。 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。 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。 3、涂料流动特征 u当涂料施工后：不可避免地产生条 痕，如果流平很快，条痕就能够消 失。 u当涂料在垂直与底材表面上施工时 ，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。 3、涂料流动特征 u降低涂料的粘度：有助于流平， 却也加速流挂； u增加涂层的粘度：有助于避免流 挂，却又导致流平。 3

11、、涂料流动特征 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，目前的研究表 明，只有具有合理屈服值的假塑性涂 料体系，才能同时满足上述要求。 3、涂料流动特征 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。 4. 涂膜病态防治 1、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，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。 1、流挂 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。 4. 涂膜病态防治 1、流挂 另外，底材及底层表面状态

12、，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。 4. 涂膜病态防治 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。 2、刷痕、滚筒痕 预防措施：控制涂料质量，调整施 工粘度及环境条件，必要时可添加 少量高沸点溶剂或者流平剂。 4. 涂膜病态防治 3、桔皮 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。 3、桔皮 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，

13、加入适 量流平剂也能减轻涂膜桔皮病态。 4、起 粒 起粒：涂装后漆膜表面出现不规 则块状物质总称。 4. 涂膜病态防治 4、起 粒 主要原因：颜料分散不良、基料中 有不溶聚合物软颗粒或析出不溶金 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。 4、起 粒 预防措施：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。 4. 涂膜病态防治 5、缩 孔 缩孔也是涂膜因流平性不良出现 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。 4. 涂膜病态防治 5、缩 孔 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加以 解决，此外，还应

14、注意提高底材的 可润湿性。 6、泛 白 泛白（变白）现象：常发生在挥发 型涂料涂装中，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， 6、泛 白 泛白：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，溶剂的 挥发性越高，漆膜变白的倾向越大。 6、泛 白 预防措施：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。 （1）结皮现象：涂料在储存或生产 过程中，由于受空气的作用，油漆 表面粘度增高，形成一层油皮。 5.涂料的缺陷和改善措施 u结皮因素： -涂料中干性油含量

15、太高 -涂料表面与空气接触时间过长 -涂料本身粘度过高 5.涂料的缺陷和改善措施 改善措施： -依据涂料性能适当调整涂料中干 性油比例 -减少涂料表面与空气接触 -生产过程中适当调低粘度，并及 时密封剩油和调配好的油料。 （2）沉淀现象： 涂料出现分层，下层形成结 块。 5.涂料的缺陷和改善措施 u沉淀原因： 金属色涂料：其铝粉/珍珠粉比光油重 储存时间过长或稀释后放置时间过长 涂料中防沉剂用量不当或没加防沉剂 5.涂料的缺陷和改善措施 （2）沉淀现象： 改善措施： -如未过期，生产时应充分搅均分散 -稀释后，用拉丝膜绝对密封 -退供应商重新调整 （3）胶化：油漆成棉花状，无应用 价值，一般出

16、现在油漆过了储存保质 期或储存环境温度过高。改善储存条 件，最佳储存温度为10-300C。 5.涂料的缺陷和改善措施 （4）浮色：在储存期间内油漆表面 浮出一层颜色。 原因：由于色漆中颜料比重小于光油 涂料中浮色发花防止剂用量不当 过涂料保质期 （4）浮色： 预防措施： -生产过程中充分搅均分散。 -如生产过程中充分搅拌仍出现浮色 ， 则需要退货供应商改善。 大多数涂料、溶剂及其辅料，不但易 燃，还有毒性。 途径：呼吸、皮肤渗入。 后果：对眼、鼻、喉、肺的刺激作用 ，并能引发呼吸、神经、造血系统疾 病。 5. 涂料的使用安全 措施：通常溶剂蒸气的密度大于空 气，挥发后便往低处流，停滞在地 面低洼的地方