《流变学原理和增稠剂选择.》由会员分享，可在线阅读，更多相关《流变学原理和增稠剂选择.（60页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、罗门哈斯公司版权所有 涂料中的流变学基本原理 增稠剂的类型和选择 罗门哈斯公司版权所有 流变学：流变学： 描述物体在外力作用下产生流动描述物体在外力作用下产生流动 和形变规律的学科和形变规律的学科 基本概念基本概念 vv剪切应力：物体单位面积切线方向的力剪切应力：物体单位面积切线方向的力 vv剪切速率剪切速率 vv粘度：流体阻碍流动的程度粘度：流体阻碍流动的程度 罗门哈斯公司版权所有 剪切应力剪切应力 剪切应力剪切应力 面积 剪切力 罗门哈斯公司版权所有 剪切速率剪切速率 剪切速率剪切速率 V V 罗门哈斯公司版权所有 剪切速率剪切速率 剪切速率剪切速率 湿膜厚度湿膜厚度 250250mm/0
2、.25smm/0.25s 罗门哈斯公司版权所有 牛顿认为要维持这种速度上差异的力与垂直于流体的速度差异（即速度梯度） 成正比，用下式来表示： 粘度粘度 = = 剪切应力剪切应力/ /剪切速率剪切速率 vv粘度的粘度的SISI单位为帕斯卡单位为帕斯卡 秒，秒， vv涂料行业通用单位泊（厘泊）涂料行业通用单位泊（厘泊） vv1 Pa.s = 10 Poise1 Pa.s = 10 Poise =1000=1000CPCP 粘度粘度 罗门哈斯公司版权所有 牛顿流体牛顿流体 剪切应力和剪切速率的关系为一条直线剪切应力和剪切速率的关系为一条直线 在给定温度下粘度与剪切速率无关在给定温度下粘度与剪切速率无
3、关 包括简单的流体包括简单的流体: :如水、有机溶剂和矿物油如水、有机溶剂和矿物油 牛顿流体牛顿流体 剪切应力剪切应力 剪切速率剪切速率 粘度粘度 剪切速率剪切速率 罗门哈斯公司版权所有 非牛顿型流体非牛顿型流体：液体粘度随着剪切速率的变化而变化液体粘度随着剪切速率的变化而变化 假塑性假塑性/ /塑性塑性: :粘度随着剪切速率的增加而降低粘度随着剪切速率的增加而降低( (剪切变稀剪切变稀) ) 膨胀性膨胀性: : 粘度随着剪切速率的增加而降低（剪切变稠）粘度随着剪切速率的增加而降低（剪切变稠） 触变性触变性：剪切变稀，且粘度取决于剪切时间：剪切变稀，且粘度取决于剪切时间 震凝性：震凝性：剪切变
4、稠，且粘度取决于剪切时间剪切变稠，且粘度取决于剪切时间 罗门哈斯公司版权所有 剪切速率剪切速率 塑性塑性 假塑性假塑性 剪剪 切切 应应 力 剪切速率剪切速率 假塑性假塑性 塑性塑性 粘粘 度度 剪切速率剪切速率 剪切速率剪切速率 膨胀性膨胀性膨胀性 膨胀性 粘粘 度度 剪剪 切切 应应 力力 罗门哈斯公司版权所有 粘粘 度度 剪切速率剪切速率/ /时间时间剪切速率 剪切速率/ /时间时间 粘粘 度度 触变性触变性震凝性震凝性 罗门哈斯公司版权所有 各类非牛顿型流动特点各类非牛顿型流动特点 剪切条件剪切条件 粘度变化粘度变化 下降下降上升上升 剪切速率上升剪切速率上升 假塑性假塑性 （剪切变稀
5、）（剪切变稀） 膨胀型膨胀型 （剪切变稠）（剪切变稠） 剪切时间增加剪切时间增加 （剪切速率恒定）（剪切速率恒定） 触变性触变性震凝性震凝性 罗门哈斯公司版权所有 涂料与流变学的关系 罗门哈斯公司版权所有 剪切速率剪切速率 (s-1 ) 涂料和流变学的关系涂料和流变学的关系 施工 刷涂、辊涂、喷涂 0.001 0.010.11101001000 10000 10000 Very slow flow/流动很慢Dry PaintVery rapid flow/流动很快 制备 研磨或高速分散 沉降（贮存过程） 涂料振荡器 涂装给料 蘸涂料 流挂/流平 罗门哈斯公司版权所有 0.11101001,00
6、010,000 Brookfield粘度计KU KU 斯托默粘度计斯托默粘度计ICI ICI 锥板粘度计锥板粘度计 流变仪 剪切速率剪切速率 (s-1 ) 涂装过程涂装过程10-210-1 100101102103104 105 流挂流挂 流平流平 浸涂浸涂 泵送泵送 混合混合 分散分散 喷涂喷涂 滚涂滚涂 刷涂刷涂 涂料和流变学的关系涂料和流变学的关系 罗门哈斯公司版权所有 漆膜的光学性能（遮盖、光泽）主要取决于颜填料分散的质量漆膜的光学性能（遮盖、光泽）主要取决于颜填料分散的质量 涂料制备：分散涂料制备：分散 高研磨粘度高研磨粘度低研磨粘度低研磨粘度 涂料和流变学的关系涂料和流变学的关系
7、罗门哈斯公司版权所有 vv 沉降就是颜料、填料和其他固体物质在重力作用下一直下沉到容器的底沉降就是颜料、填料和其他固体物质在重力作用下一直下沉到容器的底 部部 vv 颜料沉降是一个低剪切速率的现象：所涉及的剪切速率小于颜料沉降是一个低剪切速率的现象：所涉及的剪切速率小于1010-2 -2 s -1 ， ，所所 以涂料在这种剪切速率下的粘度对防止颜料的沉淀至关重要以涂料在这种剪切速率下的粘度对防止颜料的沉淀至关重要 克服沉降的常用方法克服沉降的常用方法 vv 平衡颜料平衡颜料/ /填料的粒径分布（采用小粒径填料代替部分粒径较大的填料）填料的粒径分布（采用小粒径填料代替部分粒径较大的填料） vv
8、尽量降低溶剂和表面活性剂的用量，它们会降低低剪切速率下的粘度尽量降低溶剂和表面活性剂的用量，它们会降低低剪切速率下的粘度 vv 通过选择增稠剂调高低剪切下的粘度（如将通过选择增稠剂调高低剪切下的粘度（如将RM-2020NPR RM-2020NPR 替换为替换为RM-RM- 2020NPR/RM-8W 2020NPR/RM-8W 混合物混合物 vv 加入少量（加入少量（ 0.5-2 0.5-2 g/L g/L ） HEC HEC来增加低剪切粘度。但会影响流动和流平性来增加低剪切粘度。但会影响流动和流平性 以及抗飞溅性能以及抗飞溅性能 涂料贮存：沉降涂料贮存：沉降 涂料和流变学的关系涂料和流变学的
9、关系 罗门哈斯公司版权所有 涂料施工：蘸漆涂料施工：蘸漆 蘸漆是在中等剪切速率蘸漆是在中等剪切速率(10-100(10-100secsec-1 -1) )条件下的操作 条件下的操作 vv涂料非常粘稠并且在罐内静置时就结构化，涂料非常粘稠并且在罐内静置时就结构化， 通常的一个感觉就是这种涂料很难涂装通常的一个感觉就是这种涂料很难涂装 vv涂料在罐中非常稀会导致涂料在涂刷转移过涂料在罐中非常稀会导致涂料在涂刷转移过 程滴落、施工时在垂直表面严重的流挂以及辊涂操作程滴落、施工时在垂直表面严重的流挂以及辊涂操作 时飞溅时飞溅 控制涂料在这个剪切速率范围的粘度会影响这些中控制涂料在这个剪切速率范围的粘度
10、会影响这些中 等剪切下的性能（罐内外观、蘸刷、搅拌）。等剪切下的性能（罐内外观、蘸刷、搅拌）。 涂料和流变学的关系涂料和流变学的关系 罗门哈斯公司版权所有 vv 刷涂、辊涂和喷涂操作取决于高剪切速率（刷涂、辊涂和喷涂操作取决于高剪切速率（ 1010 3 3 secsec-1 -1） ） 下的粘度下的粘度 vv 高剪切速率下的粘度越高，施工过程中涂料分布所受到高剪切速率下的粘度越高，施工过程中涂料分布所受到 的阻力越大，因而一次施工能获得较厚的漆膜。反之，的阻力越大，因而一次施工能获得较厚的漆膜。反之， 高剪切速率下粘度低意味着涂料分布时受到的阻力较低高剪切速率下粘度低意味着涂料分布时受到的阻力
11、较低 ，涂料容易铺展在基材表面相应漆膜较薄，导致遮盖力，涂料容易铺展在基材表面相应漆膜较薄，导致遮盖力 降低降低 涂料施工：漆膜丰满度涂料施工：漆膜丰满度 涂料和流变学的关系涂料和流变学的关系 罗门哈斯公司版权所有 涂料 A 涂料 B 涂料C 涂料施工：流平流挂涂料施工：流平流挂 涂料和流变学的关系涂料和流变学的关系 罗门哈斯公司版权所有 影响流平流挂影响因素影响流平流挂影响因素 vv漆膜厚度漆膜厚度 vv干燥速度干燥速度 vv粘度（低剪切条件下）粘度（低剪切条件下） 最大的流平性和最小的流挂的目标相互矛盾最大的流平性和最小的流挂的目标相互矛盾 低剪切速率下的粘度降低有助于流平性，但同时增加了
12、流挂低剪切速率下的粘度降低有助于流平性，但同时增加了流挂 而增加漆膜厚度会加速流平，同时也增加了流挂而增加漆膜厚度会加速流平，同时也增加了流挂 涂料施工：流平流挂涂料施工：流平流挂 涂料和流变学的关系涂料和流变学的关系 罗门哈斯公司版权所有 涂料生产、储存和涂装操作中所需最佳流动特性涂料生产、储存和涂装操作中所需最佳流动特性 粘度粘度剪切速率 剪切速率s s-1 -1 漆膜丰满度漆膜丰满度高高高高 沉降沉降高高很低 很低20000 流平性流平性很低很低低 低0.01-0.10.01-0.1 抗流挂性抗流挂性高高低 低0.001-0.10.001-0.1 涂料和流变学的关系涂料和流变学的关系 罗
13、门哈斯公司版权所有 1. 1. 增稠剂的分类增稠剂的分类 2. 2. 常见增稠剂的分子结构常见增稠剂的分子结构 3. 3. 增稠剂的增稠机理增稠剂的增稠机理 4. 4. 增稠剂的增稠效果增稠剂的增稠效果 5. 5. 增稠效率影响因素增稠效率影响因素 6. 6.增稠剂选择增稠剂选择 增稠剂的类型和选择 罗门哈斯公司版权所有 1. 1. 增稠剂分类增稠剂分类 增稠剂增稠剂/ /流变助剂流变助剂 非缔合型非缔合型 疏水改性疏水改性 碱溶性丙烯酸乳液碱溶性丙烯酸乳液 非离子型非离子型 聚氨酯聚氨酯 纤维素纤维素 醚类醚类 - HECHEC Natrosol 250 Natrosol 250 HBRHB
14、R 碱溶性碱溶性 丙烯酸乳液丙烯酸乳液 - ASEASE ASE-60ASE-60 疏水改性疏水改性 纤维素醚类纤维素醚类 - HMHECHMHEC Natrosol Plus 330Natrosol Plus 330 -HASE-HASE TT-935 TT-935 -HEUR-HEUR RM-2020NPR RM-2020NPR 缔合型缔合型 罗门哈斯公司版权所有 2. 2. 增稠剂的分子结构增稠剂的分子结构 罗门哈斯公司版权所有 纤维素醚类增稠剂纤维素醚类增稠剂 纤维素衍生物纤维素衍生物, , 通过取代到纤维素主链上的烷基不同得到不同产品通过取代到纤维素主链上的烷基不同得到不同产品 其中
15、其中R R和和R” R” 是是： a) CH3 b) CH2COONa c) CH2CH3 d) CH2CH2OH e) CH2CH2CH(OH)CH3 f) CH2CH(OH)CH3 生产 羧甲基纤维素钠（SCMC) （b） 羧甲基2-羧乙基纤维素钠（b+d） 羟乙基纤维素(HEC) （d） Natrosol 250 HBR 甲基纤维素（MC） - (a) 2-羟丙基甲基纤维素(HPMC) （a+f） 2-羟乙基甲基纤维素(HEMC) (a+d) 2-羟丁基甲基纤维素(a+e) 2-羟乙基乙基纤维素(HEMC) (c+d) 2-羟丙基纤维素(HPC) (f) vv分子量分子量: : 10 1
16、0万万 100 100万万 vv( (环状分子环状分子) )刚性刚性 增稠剂的分子结构增稠剂的分子结构 罗门哈斯公司版权所有 非离子型聚氨酯增稠剂非离子型聚氨酯增稠剂(HEUR) (Hydrophobically modified Ethylene oxide URethane) 线型类线型类 支链类支链类 疏水基团疏水基团亲水主链亲水主链聚氨酯链接聚氨酯链接 vv分子量分子量: : 5 5万万 10 10万万 vv( (分子分子) )柔性柔性 增稠剂的分子结构增稠剂的分子结构 罗门哈斯公司版权所有 疏水改性碱溶性乳液疏水改性碱溶性乳液(HASE) (Hydrophobically modified Alkali Soluble Emulsion) COOHCOOH 羧酸主链羧酸主链 EOEO链段链段 疏水基团疏水基团 XY ( R = CH3 or H ) vv分子量分子量: : 几万几万 几十万几十万 vv( (分子分子) )刚性相对较弱刚性相对较弱 COOHCOOH 增稠剂
