涂料流变学性能_实用化的流变学

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流变学及其应用

流变学及其应用

产品 在外力或变形下使用 性能
流变学是高分子学科的基础 流变学是实验和实践 科学
Newton、Einstein与流变学Rheology
流变学使生活更有趣
在我们日常的生活中,通常用“软、硬、刚性、柔性、 弹性、稠、薄、灵活性… …”来描述事物。流变学就 是研究“软与硬”的科学。 流变学应用领域:化妆品、洗涤用品、牙膏、食品、陶 瓷浆料、轮胎… … 日常生活中不自觉地用到一些“流变”实验-手感。
化妆品相关 从瓶中倒出(Pouring from a bottle) 挤牙膏(Extrusion of toothpaste from a tube) 擦护手霜(application of hand lotions/creams) 涂口红,指甲油(Applying lipstick, nail polish) 10e4 喷雾(Spraying aerosols) 粘合 (Tack) 键合(Press Bonding) 脱粘(Peeling) 自动脱粘(Auto-debonding) 粘合过程
F:施力
常用材料(一般材料)的行为描述
t应力 : F/A g粘弹性体 - 部分回復˙部份变形 应变 : Dx/H Dx:移动距离 ˙ F:施力 A:施力面積 g应变率 : dg/dt = V/H H:高度 G模量 H粘度 : t/g - 部分回复 : t/˙g - 部分变形
如何描述其行為...
tand
低 高
温度 频率
高 低
时间和温度的影响可互换
Steady Log G’, G” Log G(t) G(t)
Dynamic Log G’, G” G’ G”
Temperature
Dynamic G’

流变学的 应用

流变学的    应用

谢谢大家 敬请老师和各位同学批评指正
流变学在注塑成型加工中的应用
• 流变学在注塑成型加工中的应用发展成为 注塑流 变学,它是聚合物熔体流变学和塑料 加工流变学的重要组成部份。具体来讲,它 在注塑成型加工中的应用主要有以下几种 形式。
注射喷嘴中的熔体流动分析
• 喷嘴是注塑机的料筒和注塑模的浇注系统 的连接件。聚合物熔体在喷嘴中的流动行 为对整个注塑过程有相当大的影响。这种 影响主要是考虑温度对聚合物熔体粘度的 影响,这主要是粘性发热的确定问题。这是 由于粘度对温度有很大的依赖性,而聚合物 熔体在喷嘴中的流动常常会产生相当大的 粘性热,为了分析熔体的流动行为,必须考虑 粘性发热。利用流变学的绝热流动模型可 以解决这个问题。
我国流变学的发展历史
• 我国流变学研究起步很晚,在2 0 世纪6 0 年代 才开 始有自发研究者。随着我国材料科学和工程 技术的 不断发展,经常会遇到形形色色的非牛顿 流体,从 而促使了对它的研究。1 9 7 8 年在北京制 定全国力 学规划时指出,流变学是必须重视和加 强的薄弱领 域。之后,在各地纷纷成立流变学的 专门研究机构。 随着国内流变学研究的广泛开 展,在1 9 8 5 年成立 了我国流变学专业委员会。同时,我国在国际同行 领域的影响也越来越大,于 1 9 8 8 年成为国际流变 学会成员国之一。流变学从 一开始就是作为一门实 验基础学科发展起来的, 随着实验原理、测试技术 和测试设备的发展以及电子计算机的应用 ,推动着 流变学的研究正朝着更加广泛、更加深入和更加快 速的方向发展。
注射喷嘴
注塑模浇注系统的设计
• 浇注系统不仅是用于连接注塑机和注塑模 实现充模,而且对制品的质量(如尺寸稳定、 内应力、缩孔、凹陷及力学强度等)有重大 的影响。因此根据塑料熔体的流变行为,选 择浇口位置与数量,确定最佳浇注系统尺寸 显得很有意义

高分子材料的流变性能研究

高分子材料的流变性能研究

高分子材料的流变性能研究高分子材料是一类由大量重复单元构成的大分子化合物,具有广泛的应用领域。

在实际应用中,高分子材料的流变性能研究对于了解其内在特性、优化工艺以及预测材料在不同工况下的表现至关重要。

本文将以高分子材料的流变性能研究为主题,探讨流变性能的定义、测试方法以及研究意义。

首先,我们来了解什么是高分子材料的流变性能。

流变学是研究物质在外力作用下变形和流动行为的学科。

高分子材料的流变性能即指其在外力作用下的变形和流动行为特性。

高分子材料的流变性能与其分子结构、链长、分子量分布、交联程度等因素密切相关,直接影响材料的物理力学性能和加工工艺。

在研究高分子材料的流变性能时,重要的一步是选择合适的测试方法。

目前常用的高分子材料流变性能测试方法包括旋转流变仪、拉伸流变仪、压缩流变仪等。

旋转流变仪主要用于测量高分子材料的剪切流变性能,通过在不同剪切速率下测量应力和应变的关系,以了解材料的粘弹性、塑性和黏弹性等特性。

拉伸流变仪则主要用于测量高分子材料的拉伸性能,通过施加不同的拉伸速率和应力,研究材料的应变和应力关系。

压缩流变仪则可在承受压力情况下,研究高分子材料的压缩变形特性。

通过上述测试方法,我们可以获得高分子材料的流变性能数据。

这些数据对于了解材料的变形行为、判断材料的应用性能以及指导材料的设计和制备具有重要意义。

从流变性能数据中,可以获得高分子材料的流变学参数,如剪切模量、拉伸模量、弹性模量、黏滞系数等。

这些参数反映了材料的力学性能、变形能力和变形时间。

通过分析这些参数值的变化趋势,可以评估材料的物理力学性能以及材料在不同应用条件下的性能稳定性。

高分子材料的流变性能研究具有广泛的应用领域,例如在工程塑料的开发中,了解材料在高温、高压下的流变行为,有助于判断材料在实际应用中的性能表现。

在医疗领域,研究生物材料的流变性能,可以为医疗器械的设计和材料选择提供依据。

在涂料和胶粘剂行业,通过研究材料的流变性能,可以优化涂料的施工性能和胶粘剂的黏附力。

材料流变性能的研究方法及应用

材料流变性能的研究方法及应用

材料流变性能的研究方法及应用材料的流变性能是指材料在外力作用下变形和流动的行为和性质,研究材料流变性能对于深入了解材料的本质和应用具有重要意义。

本文将从流变性能的概念入手,介绍流变性能的研究方法和应用,为读者提供全面的了解。

一、流变性能的定义材料的流变性能是指材料在外力作用下的弹性、塑性、黏性和断裂破坏等变形和流动行为和性质。

它反映了材料内部分子、原子之间相互作用和位移,通常通过变形速率、应力和温度等参数来表征。

流变性能与材料的基本物理化学性质密切相关,材料的力学性能、物理性能、化学性能和加工性能等均与材料流变性能有关。

例如,高分子材料的流变性能对于生产塑料制品的加工过程和制品性能具有重要影响。

二、流变性能的研究方法流变性能的研究方法可以分为直接方法和间接方法两类。

直接方法是通过实验观测材料在外力下的变形和流动行为,并记录变形速率、应力、温度等参数,从而建立材料的流变学模型。

实验方法包括旋转式流变仪、剪切式流变仪、振动式流变仪、蠕变式流变仪等。

这些方法广泛应用于塑料、橡胶、纤维、涂料、胶粘剂等材料的流变性能研究。

间接方法是通过利用其他材料性质的变化来推断材料的流变性能。

这种方法常用于液态、半液态材料的流变性能研究。

例如,利用光学和等离子光谱等方法研究胶体粒子的运动行为,从而得出胶体的流变学特性。

三、流变性能的应用材料流变性能广泛应用于材料的合成、制备、加工、性能测试等方面。

合成方面,材料流变性能有助于合成高分子材料、纳米材料、三维打印材料等新型材料的设计和开发,使其具备更好的加工性能、力学性能和磨损性能等。

制备方面,材料流变性能尤其重要。

例如,高分子材料在注塑成型过程中需要考虑材料的流动性和热稳定性等性能,以确保制品质量。

在食品工业中,利用材料流变性能研究和控制膳食、面团、汁料等的流动特性,保证食品的质量和口感。

加工方面,材料流变性能有助于选择最佳的加工方法和工艺条件。

利用材料的流变性能研究聚合物溶液和熔体的加工流变性能,可以确定最佳的挤出、注射成型等加工工艺条件,提高产品的加工效率和质量。

材料流变性能的分析与优化

材料流变性能的分析与优化

材料流变性能的分析与优化引言:材料流变性能是指材料在外力作用下的变形过程中的各种力学性能表现,是材料设计和加工过程中不可忽视的重要因素。

优化材料流变性能对于改善材料的使用效率、延长材料寿命以及提高产品质量都具有重要意义。

本文将探讨材料流变性能的分析与优化。

一、材料流变性能的分析1.1 流变性能的概念与分类流变性能是材料在受力过程中所表现出的各种性质和行为,包括应力-应变关系、变形特性、流变硬化等。

根据材料的性质和行为的不同,流变性能可分为弹性性能、塑性性能和黏弹性性能等。

1.2 流变学的基本原理流变学研究的是材料在外力作用下的变形规律和材料固态与液态之间的转变过程。

通过建立合适的数学模型,揭示流变行为背后的力学机制和物理本质,可以实现材料流变性能的精确分析。

1.3 流变性能参数的测试与评估方法常见的流变性能参数包括粘度、应变硬化指数、弹性系数等。

这些参数可以通过实验室测试和数学模型计算等方式得到。

目前,常用的测试方法有剪切试验、拉伸试验、扭转试验等。

二、材料流变性能的优化2.1 材料配方的优化材料的配方是影响其流变性能的重要因素之一。

通过调节材料成分和添加适量的增强剂或改性剂,可以改善材料的流变性能。

例如,在聚合物材料中添加纳米填料可以增加其强度和刚性,提高材料的塑性性能。

2.2 加工工艺的优化材料的流变性能与加工工艺密切相关。

选择合适的加工方法和参数,如温度、压力和速度等,能够有效地控制材料的流变行为。

例如,在金属加工中,通过合理的热处理和变形加工过程,可以优化金属的塑性性能。

2.3 材料微观结构的优化材料的流变性能与其微观结构之间存在着密切的关系。

微观结构的调控可以通过改变材料的晶粒尺寸、晶粒形状、相间分布和晶界取向等方式实现。

通过精确地控制材料的微观结构,可以达到优化材料流变性能的目的。

结论:优化材料流变性能是提高材料综合性能的关键之一。

通过对材料流变性能的分析,我们可以深入了解材料的力学行为和性质,并通过合理的优化方法来提升材料的流变性能。

PVA流变性

PVA流变性

含共胶粘剂涂料涂布过程的流变学研究涂布操作的原则是把配制好的涂料在尽量高的浓度下进行涂布,涂布上纸时,涂料在瞬间均匀地分配在纸幅上,受到极高的剪切作用,涂料在高剪切速率下的流变特性是重要的影响因素,准确控制涂料剪切变形是提高涂层质量的关键。

胶粘剂是影响涂料流动性能的主要因素。

作者已对低剪切速率下混合胶粘剂对涂料流变性的影响进行了研究,结果表明,所用涂料样品都呈剪切稀化特性,流动行为可用下式表达:ηa=10d D alg²D+blgD+c在高剪切速率作用下,混合胶粘剂对涂料流动特性的作用规律是急需解决的问题,也是本文要研究的内容。

一、实验1.实验目的:高剪切速率下含混合胶粘剂涂料流变特性。

2.实验原料:高州产膏状瓷土;清远宝石化工原料有限公司产沉淀碳酸钙;广西明阳淀粉厂产专用造纸涂布氧化淀粉;上海产耐碱低粘型羧甲基纤维(CMC);广西产1799型聚乙烯醇(PV A);上海虹桥化工产羧基丁苯胶乳。

3.实验仪器:氮气驱动高压毛细管粘度计,半径0.015cm,长度0.159cm。

4.实验方法:瓷土与碳酸钙以80:20重量比混合配成稳定的颜料分散液,颜料与胶粘剂以100:20调配,胶粘剂为氧化淀粉和羧基丁苯胶乳以不同比例混合,氧化淀粉和羧甲基纤维纯洁和羧基丁苯胶乳和聚乙烯醇以不同比例混合。

5.实验原理:设毛细管长L,半径R,压力降△P,则离管中心r 处流体受剪节应力为:πR2. △P=2πrL.τwτ=△P.r (1)2L2πrL.τ=P.πR2∴τ=Pr2L (2)二、实验结果对以氧化淀粉和羧基丁苯胶乳为混合胶粘剂时,这里选择的比例为20:0、12:8:8和12:5:15和0:18,测量温度均为35℃,这里以12:8和8:12为例进行说明。

可以看出对应压力与流量关系曲线类似于直线,压力增大,流量几乎是线性增大。

这是因为此时涂料体系受到高剪切作用,颗粒间相互作用以流体力学作用为主,粒子间相互作用力及粒子间磨擦作用力都很小,即与流体力学作用力相比可忽略。

剪切变稀和剪切变稠的流变数据

剪切变稀和剪切变稠的流变数据

剪切变稀和剪切变稠的流变数据导言:流变学是研究物质在外力作用下的变形行为的科学,广泛应用于化工、材料科学、生物医学等领域。

其中,剪切变稀和剪切变稠是流变学中常见的现象,指的是物质在剪切应力作用下表现出的流变特性改变。

本文将从定义、原理、实验方法和应用等方面介绍剪切变稀和剪切变稠的流变数据。

一、剪切变稀的流变数据1. 定义剪切变稀是指物质在剪切应力作用下,粘度随剪切速率的增加而降低的流变现象。

简单来说,就是物质的流动性随着外力的增加而增强。

2. 原理剪切变稀的原理可以通过牛顿流体和非牛顿流体来解释。

牛顿流体的粘度保持不变,不会出现剪切变稀现象。

而非牛顿流体的粘度随剪切应力的增加而降低,即出现剪切变稀现象。

这是因为非牛顿流体的内部结构在剪切应力的作用下发生变化,使得流动性增强。

3. 实验方法为了研究剪切变稀现象,可以使用旋转型流变仪进行实验。

在实验中,通过改变剪切速率和剪切应力,可以得到不同条件下的流变数据。

常用的流变参数有剪切应力、剪切速率和粘度等。

通过分析流变曲线和流变参数的变化趋势,可以确定物质是否表现出剪切变稀的特性。

4. 应用剪切变稀的流变数据在实际应用中具有重要的意义。

例如,在油漆、涂料等领域,剪切变稀现象可以帮助调节涂料的流动性,提高涂布效果。

在食品工业中,剪切变稀现象也被广泛应用于搅拌、混合等工艺过程中,以改善产品的口感和质地。

二、剪切变稠的流变数据1. 定义剪切变稠是指物质在剪切应力作用下,粘度随剪切速率的增加而增加的流变现象。

简单来说,就是物质的流动性随着外力的增加而降低。

2. 原理剪切变稠的原理与剪切变稀相反。

在剪切应力的作用下,部分物质的内部结构会发生变化,使得流动性降低,表现出剪切变稠的特性。

3. 实验方法与剪切变稀相似,剪切变稠的实验也可以使用旋转型流变仪进行。

通过改变剪切速率和剪切应力,得到不同条件下的流变数据。

通过分析流变曲线和流变参数的变化趋势,可以确定物质是否表现出剪切变稠的特性。

14.流变性能

14.流变性能
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常见热塑性塑料测试条件
聚合物 PS PE PP ABS SAN PC PMMA POM 温度/℃ 200 190 230 220 220 300 230 190 负荷/Kg 5 2.16/5/21.6 2.16 10 10 120 3.8 2.16
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切割取样时间
熔体流动速率/g.10min-1 试样质量/g 切割时间/s
g
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流变学
牛顿流体、非牛顿流体 比例常数 (粘度)是常数,不随剪
切力和剪切速率的大小而改变的。 这种类型的流体称为牛顿流体。 的单位: N · s ·m-2 对高分子熔体等流体来讲: 不是常数,不呈直线关系。
15


流变学
高聚物流动--非牛顿流体
16
流变学
高聚物粘性流动的特点
0.1~0.5
>0.5~1 >1~3.5 >3.5~10 >10
3~5
4~6 4~6 6~8 6~8
240
120 60 30 5~15
如果试样的熔体流动速率小于0.1g/10min或者大于100g /10min,建议不测熔体流动速率。
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毛细管流变仪

在恒压力或恒速率条件下,用柱塞将料筒中的聚 合物熔体从具有一定口径和长径比的毛细管中挤 出
原材料 通过加工(变形) 制品 产品 在外力或变形下使用 性能 流变学是高分子学科的基础 流变学是实验和实践科学 Bingham 与流变学
4

流变学
Rheology与 Theology


1927年,巴勒斯坦的土木工程师Reiner先生应 美国化学家Eugene C. Bingham 的邀请到美国 和Bingham 合作一项研究 在工作中,他们感觉到,应该有一个介于力学、 化学和工程科学之间的-物理分支。 他们请教了一位语言学家。凡是语言学家,都是 言必称希腊的,这位语言学家造了“Rheology” 这个新词 来源于古希腊哲学家赫拉克利特的名言:“万物 皆流。”“Rheo”在希腊语里是流动的意思。
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涂料流变学性能——实用化的流变学刘金刚(中国制浆造纸研究院 100020)摘 要:文章对涂料流变性能的基本类型、涂料流变性能的基本要求、涂料组分的流变性能作了论述,通过现有仪器的流变性能的测定,预测或模拟实际涂布的运行情况,完善涂料的流变性能,改进涂布运转性。

关键词:流变学 涂料 剪切速率 流变仪 流变性能1 前言在实际生产中,许多涂布运转性问题如涂布量难以控制、刮刀压力大、刮刀痕、刮刀涂料析出(翻料)等都可能是涂料流变性能不佳所致。

流变性能直接与涂料的涂布运转性相关联,并间接影响到涂布纸性能。

流变性能是涂料的一项重要性能,通过调整流变性能可以解决很多实际问题,但并不能把流变性能理解为一项单纯的性能指标。

虽然流变性能经常被提及,但由于晦涩难懂难以实用化。

流变学是研究流变性能的科学,简化流变学理论并从中提炼出有价值的结果用于指导实践将是很有意义的。

2 流变学定义流变学是研究物质变形和流动规律的科学。

流变实际上是一个内涵更为广泛的术语,它不仅包括粘度,而且包括粘弹性和塑性。

当仅讨论流体流动规律时,可以近似地用粘度来理解流变学。

3 涂料流变性能的基本类型按大类可以把流体分为牛顿型和非牛顿型。

非牛顿型流体又分为剪切速率依存型和时间依存型。

剪切速率依存型是指流体的流动行为随剪切速率的变化而变化,包括假塑型、胀流型和塑型。

时间依存型是指一定剪切速率下流体随时间而变化的流动特性,包括触变型和震凝型。

实际中的造纸涂料都是非牛顿型的。

涂料很难明确地分为剪切速率依存型和时间依存型,但偏重程度是有判别的。

剪切速率依存型和时间依存型流体的流动行为如图1~2所示。

4 涂料流变性能的基本要求理想的涂料为带有一定触变性的假塑性即剪切稀化或粘度降低的流体,实际的流变性能是上述基本类型的组合。

涂料的运转性不仅指涂布机运转性,还涵盖了全范围涂布工艺过程。

涂料的流变性能要满足全方位包括泵送、过筛、上料、计量、回流和流平等工艺的要求。

正如图3所示,最佳的涂料性能应是一种平衡的结果。

如果涂料的流变性能达不到要求将会产生运转性障碍:◆全剪切速率范围内的低粘度将引起保水问题;◆低剪切速率下的高粘度将会产生泵送和启动障碍;◆高剪切速率下的高粘度将产生过筛和上料障碍;◆超高剪切速率下的高粘度将会引起:刮刀涂料析出和刮痕、涂布量控制困难和纸幅断头;◆超高剪切速率下的低粘度将会产生不均匀的涂布量分布。

图1 剪切速率依存型流变性能改善流变性能的重要性在于好的流变性能可能带来:◆ 更高的涂布车速、可获得降低涂布量的可能性和降低刮刀负荷坏的流变性能可能带来:◆刮刀涂料析出、条痕、不均匀的涂布量分布、刮刀痕和高的刮刀负荷改善流变性能不仅稳定生产过程而且可以获得经济利益,一个具体的实例如图4所示。

实践中,国内经常采用粘浓度作为评价颜料流变性能,并以此预测涂料流变性能。

粘浓度是图4 改善流变性能获得效益的实例指颜料泥浆粘度达到500mPa.s时对应的固含量。

作为流变性能上的考虑,粘浓度越高越好。

粘浓度并不是流变性能的良好指标。

从测量方法上看,粘浓度仅适合于常规瓷土,而对于重钙,难以稳定地测定,而对于煅烧土和某些剥片土则不适用;另一方面,粘浓度不能预测高剪切粘度,例如美国No.1土(小于2μm占96~100%)比No.1土(小于2μm占92~94%)的低剪切粘度大,但它们的高剪切粘度则正好相反,再如有的报告给出煅烧土的粘度有时可达到68%左右,但这种泥浆是无法制备的,因为这一固含量的泥浆显示出明显的胀流性,即高剪切粘度高。

5 典型涂布工艺的剪切速率范围通常可以把剪切速率范围分成三类:◆低~中等剪切速率(0.1~1000S-1)—典型工艺为泵送和涂料制备,其特点是剪切作用时间长,从几秒到几十分钟;◆高剪切速率(1000~100 000S-1)—典型工艺为过筛、上料和刮棒、气刀涂布,其特点是剪切作用时间短,可达几毫秒;◆超高剪切速率(100 000~2 000 000S-1)—典型工艺为纸上涂料经刮刀计量的瞬间,其特点是剪切作用时间极短,可达几微秒。

不同工艺过程的剪切速率范围如图5所示。

刮刀涂布机剪切速率的估算值如图6所示。

6 测定流变性能的仪器——流变仪最常见的流变仪是控制转速(剪切速率)测图5 典型涂布工艺的剪切速率范围图6 实际生产中剪切速率的估算定扭矩(应力)。

下面介绍三种典型的流变仪:◆ Brookfield粘度计—价格便宜、使用方便、可提供低剪切粘度,但剪切速率不确定、仅能单点测定、不能预测高剪切粘度,适合于生产稳定时的日常监控;◆ Hercules粘度计—剪切速率精确、可提供完整的流变图及高剪切粘度,但对较低剪切速率下的测定不敏感、有时只能提供定性信息而不是定量的结果,适合于预测中到高剪切速率涂布过程中的流变性能;◆毛细管粘度计—剪切速率明确、可提供极高剪切速率下的粘度,但需多次测定进行矫正,适合于模拟高速涂布过程。

各种流变仪的剪切速率范围如图7所示。

显然每一种流变仪都有一定的剪切速率范围。

把几种流变仪的测定结果综合起来才能满足预测大部分涂布工艺过程的要求。

用上述方法给出三种实测宽剪切速率范围内的涂料流变性能,结果如图8~10所示。

7 涂料组分的流变性能除水之外,涂料有三大组分构成,即颜料、胶粘剂和各种助剂。

下面分别讨论涂料各种组分的流变性能及其对涂料流变性能的影响。

(1)颜料无论按重量还是体积,颜料都是涂料中的最大组分,对涂料流变性能有举足轻重的影响。

影响颜料流变性能的因素主要有化学和/或物理因素及流体动力学因素。

前者包括静电引力/斥力、范德华力和空间位阻效应(如高分子物质利用其长链分子形成空间阻碍,促使颜料粒子彼此分离);后者则包括粘度、粒度分布、粒子形状、水相粘度和固体份额。

图11给出了轻钙泥浆的流变性能影响因素。

图11 影响颜料流变性能的因素在常规的应用条件下,一般颜料的化学组成对流变性能影响不大。

某些颜料例如石膏在水中有少量溶解,可能会对涂料流变性产生影响,表1给出了一个例子。

表1 颜料化学组成对涂料粘度的影响图12 颜料粒子形状对流变性能的影响图13 颜料平均粒径对流变性能的影响图14 颜料粒度分布对流变性能的影响在其它条件不变的条件下,一般颜料平均粒(2)胶乳胶乳是涂料的主要胶粘剂。

最有代表性的胶乳是羧基丁苯,其粒径对涂料流变性能的影响如图15所示。

小的胶乳粒径对涂料高剪切流变性能有利,但其低剪切粘度是增加的,结果如图16所示。

(3)辅助胶粘剂(包括保水剂和增稠剂)径越小流变性能越好。

图13给出了一个例子。

虽然窄粒度分布颜料可以提高涂布纸光学性质和涂层覆盖性,但却损害了流变性能。

窄分布轻钙和宽分布重钙流变性能比较如图14所示。

图15 胶乳粒径对流变性能的影响在某些情况下,辅助胶粘剂的主要作用可能不是体现在粘接强度上,但它对涂料流变性能的图17 辅助胶粘剂品种对流变性能的影响图18 剪切速率对最佳分散剂用量的影响图19 分散剂用量对流变性能的影响影响不可低估。

对于保水剂和增稠剂而言,它们的核心作用就是调整涂料的保水性和流变性,所以一般把这一类助剂统称为保水流变性改性剂。

涂料中常见的几种辅助胶粘剂包括保水剂和增稠剂对流变性能的影响如图17所示。

在所测定的剪切速率范围内,CMC表现出剪切稀化的流变性特点,淀粉显示出胀流性,而聚乙烯醇则表现出明显的胀流性。

剂用量对涂料流变性能的影响如图19所示。

图中结果显示,最佳分散剂用量可以显著降低较低剪切速率下的增稠效应,从而改善了涂料的过筛性能。

图22显示出最新的研究结果,过量应用分散剂可以显著降低刮刀痕的数量。

(4)分散剂分散剂最佳用量通常是指最低低剪切粘度对应的分散剂用量。

实际生产中的分散剂用量应该‘过量’,这其中的一个原因正如图18所显示8 涂布运转性对涂料的基本要求如上所述,涂料的流变性能对涂布运转性影响显著,而涂料保水性能通过对固含量变化的控制间接影响涂料流变性能。

良好涂料性能基本要求可以概括如下:◆充分的低剪切粘度—为了良好的涂料转移、不漏涂应足够高;为了便于输送应足够低。

通常1000~2000mPa・a(Brookfield 100rpm)。

◆适宜的高剪切粘度—太低将获得不均匀的涂布量分布;太高将难以计量到预定的涂布量。

通常25~75mPa・s(Hercules)◆充分的保水性9 流变仪测定的涂料流变性能和涂布机运转性的相关性为满足实际生产的需要,好的流变仪应能预测和模拟工艺过程,避免上机后才发现问题而造成不必要的损失。

随着人们认识的深入,正在接近这一目标。

(1)不同剪切粘度和刮刀负荷间的相关性刮刀负荷与刮刀下的涂料粘度密切相关,由于毛细管粘度计可以获得与实际刮刀涂布接近的剪切速率,其测定值与刮刀负荷有最好的相关图16 胶乳粒径对低剪切粘度的影响的,剪切速率增加,分散剂最佳用量增加。

分散性:◆Brookfield粘度与刮刀负荷没有相关性,相关系数0.07◆Haake粘度(40 000s-1)与刮刀负荷有较好的相关性,相关系数0.84◆ACAV A2粘度(1000000S-1)与刮刀负荷有最好的相关性,相关系数为0.94(2)不同剪切粘度对刮痕数量的影响刮痕是刮刀涂布常见的问题,通过流变仪的测定可以对刮痕数量做出某些预测,不同类型的粘度计显示出不同的效果。

具体的结果如图20~22所示。

显然具有与实际刮刀涂布类似结构的狭缝式粘度计给出最好的结果。

图20 Hercules粘度对刮痕数量的影响图21 毛细管粘度对刮痕数量的影响图22 狭缝“有效粘度”对刮痕数量的影响图23 涂料流变性能的剪切稳定性有时涂料的剪切稳定性不好可能会引起‘流变性’刮痕(指不是由刮刀塞料所造成的刮痕),而且这种刮痕会越来越严重。

图23给出了一个例子。

10 结束语流变学是一门深奥且复杂的学科,至今仍有很多理论问题没有搞清。

尽管如此,随着应用性研究的深入,已总结出一些实用规律用于指导实践。

通过现有仪器的流变性能的测定,可以在一定程度上预测或模拟实际涂布的运行情况。

完善涂料的流变性能,可以改进涂布运转性,并从中受益。

(3)流变性能剪切稳定性对刮痕的影响The hydrokinetics of the coatings——the applied technologyLiu Jigang(China academe Pulp And Paper industry,100020)Abstract: It was discoursed that the type of the coating's hydrokinetics, and the request of coating's the composition, based on laboratory measurement, which will be beneficial to improving the hydrokinetics performance and runnability of coatings.Keyword: hydrokinetics, coating, cut rate, the hydrokinetics apparatus, hydrokinetics characteristics.。

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