涂料中的流变学
（2）、丙烯酸类增稠机理 聚丙烯酸类增稠剂其增稠机理是增稠剂溶于水中，通
过羧酸根离子的同性静电斥力，分子链由螺旋状伸展为棒
状，从而提高了水相的黏度。另外它还通过在乳胶粒与颜 料之间架桥形成网状结构，增加了体系的黏度。
（3）、缔合增稠机理 这类增稠剂的分子结构中引入亲水基团和疏水基团，使
其呈现出一定的表面活性剂的性质。当它的水溶液浓度超过
1、动力黏度（η ）：
=
D
式中：τ为剪切力；D为剪切速率。 在流体中取两面积各为1m2 ，相距1m，相对移动速度为 1m/s时所产生的阻力称为动力黏度。单位Pa· S（帕· 秒）。 过去使用的动力黏度单位为泊或厘泊，泊（Poise）或厘泊 为非法定计量单位。 1Pa· S=1N· 2=10P泊=103cp S/m
流体的类型与黏度密切相关，黏度是涂料流变学的 一个重要指标。
黏度的定义
黏度就是抗拒液体流动的一种量度。 黏度一般是动力黏度的简称，其单位是帕秒(Pa· S)或毫帕
秒(mPa· S)。
黏度的度量方法分为绝对黏度和相对黏度两大类。绝对黏 度分为动力黏度和运动黏度两种；相对黏度（条件黏度） 有恩氏黏度、赛氏黏度和雷氏黏度等几种表示方法。
三、流变性与涂膜弊病
1、流平不良与流挂
把不平整的湿膜在表面张力的作用下产生流动，最后达到完全平整
的过程叫做湿膜的流平。如果湿膜处于垂直于地面的被涂面上，它 在表面张力和重力合力的作用下，产生向下流淌或湿膜下部厚度远
大于上部的现象，叫做流挂。
2、缩孔
缩孔的形成取决于涂料本身的流动性，当涂膜上形成表面 张力梯度时，流体由一点到另一点流动，若流动量大，就 会形成露底缩孔。要减少缩孔，就应使涂料流动性减小，
（2）雷氏黏度（Redwood）
此黏度主要在英国和日本沿用。其定义是以50ml石油在
规定温度60℃或98.9℃下流过雷氏黏度计所需时间，单 位为秒。 （3）赛氏通用黏度 美国多习惯用这种黏度单位，其定义是在某规定温度下
从赛氏黏度计流出60ml液体所需时间，单位为秒。美国
标准方法为ASTM D88
流体类型
（1）牛顿流体 剪切力与剪切速率
的比值是一个常数，
黏度不受剪切速率 的变化影响。如水、 矿物油、沥青等都 是牛顿流体。这种 流体有助于流平和 流动。
（2）塑性流体 这种流体具有结构黏性，剪切力必须达到破坏结构黏性 的程度（“屈服值”），液体才开始流动。以后随剪切 速率的提高，黏度开始下降，当剪切停止时，黏度会按 先前路线返回原点。这类流体有润滑油、腻子、唇膏等。
Mooney公式只有在分散体是刚硬的粒子，并且 粒子之间无相互作用的情况下才适用。
Mooney公式在乳胶体系中应用
1.粒子变形性对涂料黏度的影响
乳胶的粒子通常是可以变形的，假定它是球形，在搅拌时，受
剪切力的作用，可以变形为橄榄球形。 乳胶粒子的形变使得Φ值增加， Ke值减少，式中第二项的值将减少，黏度下降。一般涂料中的颜料外 面都吸附有一层树脂，也像一个弹性体，在剪切力作用下，同样可以 发生形变，使体系的黏度下降。当外力撤去时，又可以恢复原状。
某一特定浓度时，形成胶束，胶束和聚合物离子缔合形成网 状结构，使体系黏度增加。另一方面一个分子带几个胶束， 降低了水分子的迁移性，使水相黏度也提高。
（4）、无机增稠剂机理
无机增稠剂膨润土是一种层状硅酸盐，吸水后膨胀形成絮状
物质，具有良好的悬浮性和分散性，与适量的水结合成胶状 体，在水中能释放出带电微粒，增大体系黏度。
剪切作用下的Βιβλιοθήκη 性粒子2.粒子的体积变化对涂料黏度的影响
乳胶粒子外层吸附有一层乳化剂和水，颜料外 层也吸附有一层树脂。这不仅提供了变形的可能性， 而且增加了內相的体积。粒子愈细，所吸附的量愈 多，如果将一个大的粒子分成数个小粒子，Vi便要 大大增加。
图1大小粒子吸附量的比较
因为Vi体积包括两部分
Vi V p + V A
触变性产生的原因之一在于静止时体系内有某种很弱 的网状结构形成，如通过氢键形成的聚合物的物理交 联和颜料为桥由极性吸附形成聚合物间的“交联”。
这种网状结构在剪切作用下被破坏，一旦撤去剪切力，
网状结构又慢慢恢复。
分散体系的黏度 乳胶是一个分散体系，加有颜料的溶剂型涂料也是一 个分散体系。乳胶体系的粘度与分子量无关，其粘度 可用Mooneg公式计算：
2、运动黏度（υ）
流体的动力黏度η与同温度下该流体的密度ρ的比值称
为运动黏度。它是这种流体在重力作用下流动阻力的 度量。在国际单位制（SI）中，运动黏度的单位是 m2/s。过去通常使用厘斯（cSt）作运动黏度的单位， 它等于10-6m2/s（即1cSt=1mm2/s) 。
条件黏度：指采用不同的特定黏度计所测得的以条件单 位表示的黏度，各国通常用的条件黏度有以下三种 （1）恩氏黏度E 我国的国家标准为石油产品恩氏黏度测定法GB/T266-88。 这是一种过去常用的相对黏度，其定义是在规定温度下， 200ml液体流经恩氏黏度计所需时间（s），与同体积的 蒸馏水在20℃时流经恩氏黏度计所需时间（s）之比称 为恩氏黏度。
（4）膨胀流体
随剪切速率的增大，黏度也随之增加，如分散炭黑浆和搅 拌水泥浆，初始剪切阶段黏度是很大的，尤其是研磨没有
润湿分散剂的炭黑浆时，这种现象非常明显。
（4）触变流体 该流体有“屈服值”， 随剪切速率和剪切时 间的增加，黏度不断 下降。黏度下降路线 和返回路线不相同， 当剪切速率相同时， 返回的黏度比下降时 的黏度低。下降和返 回之间有一个滞后区， 滞后区内有无数黏度 值。
要求涂膜薄、粘度高以及尽量使表面张力均匀。
3、桔皮
四、流变性能添加剂类型和机理
流变剂
类型
流平剂
增稠剂
1、流变剂
机理：以有机膨润土为例，当表面活性剂分子通过离子键结合在膨润土表 面上时，表面活性剂分子（长碳链的季铵盐，如二甲基十八烷基季铵盐） 平伏于表面上，被极性物质(甲醇、乙醇等）活化后，在低剪切作用下， 彼此之间形成凝胶网络。在较高剪切作用下，网络结构被破坏，涂料呈良 好的流平性；当剪切作用消除后，体系内部又逐渐恢复疏松的凝胶网络， 故可防止流挂。
ln ln 0
K eV i 1 Vi
式中：η0—连续相（水相或漆液）的粘度； Ke—颗粒的形状常数（球形最大其值=2.5）； Vi—分散相在体系中所占的体积分数； Ф—堆砌系数。
由这一公式可以知道：分散体系的黏度与体系外相
的黏度、分散相对形状、占有的体积分数、分散相 的大小和分布状况等有关。
涂料的流变性
主要内容 一、流变性简介
二、流变性的测定、涂料黏度测定
三、流变性与涂膜弊病 四、流变性能添加剂类型和机理
一、流变性简介
流变学是研究液体流动的形变的科学。液体在
承受应力时产生不可逆形变的性质叫做液体的流变 性。流变性是涂料在生产、贮存和施工过程中表现 出来的重要性质之一，而且直接影响涂料干膜的质 量和性能。
式中：VT 为截留在絮凝粒子内的外相液体体积，Vi增加了，于 是体系黏度上升，当用搅拌破坏絮凝粒子使其重新分散时，黏 度下降。
乳胶粒子絮凝时Vi的变化
三、涂料黏度测定
1、流出法 我国通用涂-1粘度杯（流出口径Ф5～6）和涂4粘度杯 （流出口径φ4mm）。 测量原理：利用试样本身重力流动，测出其流出时间 换算成粘度。 操作简介：用塞棒或手指堵住粘度杯下部流出口，将 被测的液体涂料盛满粘度杯，保持水平。在手指松开 的同时按秒表，测出从流出开始到流柱中断所需时间。 结果表示：秒。最佳测定量程，涂-1杯20s以上。 应用范围：适用于具有牛顿型或近似牛顿型的液体涂 料，如低粘度的清漆和色漆等。
2、流平剂 机理：降低表面张力，使底材润湿从而改善流平性 醋酸丁酸纤维素 聚丙烯酸酯 流平剂基本类型 有机硅 含氟化合物
3、增稠剂 （1）、纤维素类增稠机理 纤维素类增稠机理是疏水主链与周围水分子通过氢键缔 合，提高了聚合物本身的流体体积，减少了颗粒自由活 动的空间，从而提高了体系黏度。也可以通过分子链的 缠绕实现黏度的提高，表现为静态和低剪切有高粘度， 在高剪切下为低黏度。这是因为静态或低剪切速度时， 纤维素分子链处于无序状态而使体系呈现高粘性；而在 高剪切速度时，分子平行于流动方向作有序排列，易于 相互滑动，所以体系黏度下降。
Vp为粒子本身体积，VA为吸附层体积对Vi的贡献。
因此，在体积相同时粒子愈细，黏度愈大。
当乳胶或涂料发生絮凝时，黏度可以大大上升，其原因也是因內相Vi增 加的结果。在一个絮凝的大粒子中，含有很多小粒子。小粒子之间
为外相液体所填满，这些外相液体成为內相体积的一部分。（如图）
V i V p V A VT
（3）假塑性流体 这种流体没有“屈服值”，剪切速率低时就开始流动，
此时呈现牛顿流体特征。随着剪切速率进一步提高，
黏度会急剧下降，当降到一定程度时，剪切速率再提 高，黏度也不再变化，又呈现牛顿流体特性。低剪切 速率段的非牛顿流体和高剪切速率段的牛顿流体，分 别称为第一牛顿段和第二牛顿段。许多涂料有这种流 动特性。
涂料流变学性能简述(中国制浆造纸研究院)
11.典型流变仪的剪切速率范围
12.宽剪切速率范围流变图
（1）完全剪切稀化型
12.宽剪切速率范围流变图
（2）高剪切膨胀型
12.宽剪切速率范围流变图
（3）超高剪切膨胀型
13.实际生产中剪切速率的估算
14.改善流变性能的重要性
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 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
19.流变性能和运转性的相关性
（2）高剪切粘度对刮痕数量的影响
19.流变性能和运转性的相关性
（2）超高剪切粘度对刮痕数量的影响
19.流变性能和运转性的相关性
（2）A “有效粘度”对刮痕数量的影 响
19.流变性能和运转性的相关性
（2）B 用狭缝粘度计测定“有效粘度”
19.流变性能和运转性的相关性
7.图解流变性能的基本要求
8.典型涂布工艺的剪切速率范围
9.剪切速率范围分类
低~中等剪切速率（0.1~1000 S-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（1000~100 000 S-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（100 000~2 000 000 S-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
1030
2580
44
46
16.涂料组分的流变性能
（1）颜料—粒子形状的影响
16.涂料组分的流变性能
（1）颜料—平均粒径的影响
16.涂料组分的流变性能
涂料流平 流变学与界面学原理
涂料流平应用了流变学与界面学原理，涂料流动性差，触变性强，流不平属于流变学问题；涂料在基材表面铺展或收缩（润湿或不润湿）行为属于界面学行为。
一般涂料的低表面张力有利于对基材的润湿与铺展，但对流平无益；高表面张力有利于涂料的流平。
涂料出现流平问题时，一般从流变学与界面学两方面入手解决。
涂料研究者研究总结有如下涂料流平经验方程式：其中a——涂层波峰的幅度（高度）σ——涂料的表面张力η——涂料黏度h——涂层厚度或高度t——涂层涂料流平时间λ——波长或波峰之间的距离C——常数涂料流平与涂料黏度、表面张力、湿膜表面的规则程度或起伏度、涂层厚度、流动时间等有关。
较低的涂料黏度、较高的涂料表面张力、厚涂层、较长的流动时间、以及较小的需流平的痕迹或距离，涂层流平将更好。
涂料流平经验方程式涂料涂于物体的垂直表面上，出现泪痕或垂幕现象，表现为涂膜厚薄不均，通常竖立面涂层上面涂层薄，下面涂层厚，涂膜缺乏平整。
平面涂层则涂膜边缘不整齐，不该覆盖的部位被覆盖了。
流挂原因：涂料太稀、黏度过低涂料低剪切黏度过低，流平性过好涂料施工蘸漆料过多，涂膜施工过厚涂料施工表面处理不彻底，有残留油、水等预防流挂：适当提高涂料黏度调整涂料的流变性，适当提高涂料低剪切黏度涂料施工根据涂料黏度的不同选用适当的工具，一般低黏度的涂料选用软的长毛滚筒，粘稠的涂料选用硬、短毛滚筒涂刷施工蘸漆要均匀、适量，薄涂多层彻底处理好基材表面，基材表面要求清洁、干燥、和牢固流挂的原因很多，如漆料太稀、漆膜太厚、施工现场温度太高而涂料本身干性太慢、涂料中含重质颜料过多或附着力太差等，这都会造成流挂。
作为汽车涂料，其流挂、流平、遮盖、附着等性能应该是可以的，在施工中出现这个问题主要有两个原因：1.偷工减料，本来要求是漆料不能太稠，不求一次就能遮盖，要分几次甚至是十几次喷涂，每次漆膜不能太厚，前道漆干透后才能再喷涂。
施工中为了省稀料，也为了少喷几次，就往往用稠漆，一次喷得太厚。
Brookfield的涂料流变学测量解决方案涂料的流变性与测量涂料
Brookfield的涂料流变学测量解决方案一、涂料的流变性与测量涂料一般为粘稠液体或粉状物质，可以用不同的施工工艺涂覆在物体表面，干燥后能形成粘附牢固、具有一定的强度、连续的固态漆膜，赋予被涂物以保护、美化和其它预期的效果。
由于涂料在涂装的过程中，一定要经过流体这个阶段，所以流变性能是涂料的一项重要性能。
流体按大类可以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，实际中的涂料大多数是触变型流体。
在涂料的生产、贮存、施工和成膜过程中,所受到的力可以分为纯剪切、拉伸剪切和简单剪切等，其中主要是简单剪切，当涂料受到简单剪切做单向层流，层间有速度差，若剪切应力为τ，剪切速率为Ý，则粘度η＝τ/Ý，称为动力粘度，单位为Pa.s（泊），常用单位为mPa.s 或者cP（厘泊）。
粘度是涂料流变学的一个重要指标，与剪切速率和剪切应力密切相关。
表1即是按照涂料受到简单剪切估计的一些施工方法以及流平流挂的剪切速率：－1涂料主要有三部分组成：成膜物质、溶剂和填料。
这几种物质对涂料流变性的影响主要在低剪切速率方面，如颜料的絮凝，各种助剂的存在，所形成的结构使粘度变化很大；在高剪切速率下，结构被破坏，所呈现的粘度接近树脂溶液本身和分散颗粒对粘度的影响。
高低剪切速率下的粘度配合，使涂料有一个符合储存和施工所需的流变性能。
例如在涂料贮存中,希望体系有较高的粘度,防止颜料和填料的沉淀；在施工时开始要求体系粘度较低,有利于涂膜流平,但要求涂膜粘度在一定时间达到较高粘度,以免涂膜产生流挂和流淌现象；粉末涂料只有它的熔融体有足够低的粘度时才有足够的流平，另外粘度也对颜料在涂料中的分散有很大影响。
从以上分析也可以看出，涂料的流变性的以下几个方面的参数：屈服值、触变性、粘度恢复速度和施工剪切速率下的粘度对涂料的质量影响很大，所以这几个参数的测量在涂料的生产、研发和使用中备受重视。
涂料中的流变学与表面化学
润湿性是指涂料能够完全覆盖被涂物 表面的能力。良好的润湿性可以提高 涂料的附着力和覆盖力，使涂层更加 均匀。
涂料的表面张力
涂料的表面张力决定了其润湿性和流 平性。低表面张力的涂料能够更好地 润湿被涂物表面，而高表面张力的涂 料则容易形成缩孔或桔皮现象。
表面化学在涂料中的应用
提高附着力
通过降低被涂物表面的能级，增加涂层与被涂物之 间的相互作用力，从而提高涂料的附着力。
涂料中的流变学与表面化学
目
CONTENCT
录
• 引言 • 涂料中的流变学 • 表面化学在涂料中的作用 • 涂料中的流变学与表面化学的关系 • 案例分析
01
引言
目的和背景
研究涂料中流变学与表面化学的相互作用，旨在深 入了解涂料的性能和应用。
随着涂料行业的不断发展，对涂料性能的要求也越 来越高，因此需要从多个角度研究涂料的性能。
表面化学特性
UV涂料的表面能较低，这有助于提高涂层的抗水性和抗化学 品性能。同时，UV涂料的表面较为粗糙，这有助于提高涂层 的附着力。
案例三：高固含涂料的流变学与表面化学特性
流变学特性
高固含涂料具有较高的固体含量，粘度较大。其流变行为受固体颗粒的大小、分 布和相互作用的影响。在制备和施工过程中，高固含涂料的流变性需要特别关注 以防止涂层缺陷。
03
表面化学在涂料中的作用
表面化学基本概念
表面张力
表面张力是液体表面所受到的垂直于液面方向的作用力，它使得 液体表面尽可能收缩。表面张力的大小取决于液体的性质和温度 。
表面活性剂
表面活性剂是一种能够显著降低液体表面张力的物质，它具有亲 水基团和疏水基团，可以吸附在液体表面，降低表面张力。
涂料中的流变学基础知识和应用
涂料中的流变学基础知识和应用流变学是描述物体在外力作用下产生流动和形变规律的科学。
一、简单配图交代以下三个基本概念“剪切应力”“剪切速率”“粘度”1、剪切应力是物体单位面积切线上受到的力2、剪切速率是物体层间移动快慢的表征举个栗子比如刷0.5mm厚的漆，涂刷时剪切速率的计算：3、粘度是流体内部阻碍其流动的程度大小公式上：粘度=剪切应力/剪切速率粘度的国际标准单位是帕斯卡.秒而涂料行业通用单位是泊（厘泊cP）换算一下：1Pa.S=1000cP二、下面根据这三个概念介绍流体的种类最常见的是牛顿流体（水，大部分有机溶剂等）特点是：剪切应力与剪切速率的关系呈直线正相关，在给定温度下流体粘度与剪切速率无关。
见下图非牛顿流体的粘度受剪切速率的影响假塑性（塑性）流体：粘度随剪切速率的增加而降低（称为剪切变稀）膨胀性流体：粘度随剪切速率的增加而升高（称为剪切变稠）触变性：剪切变稀，随着剪切时间延长粘度继续降低震凝性：剪切变稠，随着剪切时间延长粘度继续升高总结到下表三、涂料生产应用中的流变学运用涂料在生产施工的整个过程中，所受剪切情况大致如下1、涂料在生产制备阶段，颜填料的分散多在较高的剪切速率下进行。
较低的研磨粘度或分散速率导致涂料内部呈湍流状，颜填料分散不均匀容易导致颜料团聚，从而影响涂膜遮盖力光泽等性能。
2、在涂料储存过程中，剪切速率特别小。
此时颜填料及其他固体物质在重力的作用下一直下沉到容器底部，这个过程称为沉降。
涂料沉降发生在低剪切速率的情况下，所以提高低剪切速率下涂料的粘度对防止颜料沉淀至关重要。
——平衡颜填料粒径分布（采用小粒径代替大粒径）——尽量降低溶剂和表面活性剂的用量，因为他们会降低低剪切速率下的涂料粘度——选择合适增稠剂3、涂料施工中的沾漆与粘度的关系——中等剪切速率下的操作状态当涂料非常粘稠，静置在罐内时就结构化，这样的涂料难以涂装但是，涂料在罐中非常稀的话，会导致涂料再刷滚转移中滴落，施工时垂直表面容易流挂，辊涂时容易飞溅。
第五章 涂料中的流变学与表面化学.
5.1.4分散体系的粘度
以上粘度与浓度的关系式仅适用于采用有机溶剂的溶液 体系。乳胶和加有颜料的溶剂型涂料都是分散体系。乳胶体 系的粘度与分子质量无关。可用Mooney公式来表示：
ln ln 0 K eVi Vi 1
η为体系粘度，η0为体系外相粘度，如乳胶中水相的粘度， 色漆中树脂溶液的粘度。Ke为爱因斯坦因子，与分散体的 形状有关，当分散体为球形时，其值为2.5；Vi为分散相 （内相）在体系中所占的体积分数； 为堆积因子，当分 散体为大小相同的球体时，其值为0.639，但当球形分散体 大小不同时，其值将增大。分散体的大小分布越宽时，越 大。 此公式本来用于分散体是刚硬粒子，且无相互作用的 情况下，但可定性解释一些涂料的现象。
5.1.3 温度对粘度的影响
按分子热运动的孔穴理论，低分子液体的粘温关系可用 Andrad方程表示：
E RT
(T ) Ae
（E—流动活化能 ） 对某种液体，在适当的温度变化范围内，E近似为定值
lg (T ) lg A B T
对于高分子的浓溶液，上式同样适用。对于分子量不同 的同种聚合物溶液，因E极其相近，有相似的粘温关系。 粘度是受很多因素影响而变化的，在一定条件下测得的粘 度值称为表观粘度。
5.1流变学问题
5.1.1流体的类型 粘度的定义和牛顿型流体
D
通常用和重力下落有关的粘度计测量的粘度， 都是动力学粘度。
单位，1Pa· s=10P(dyn· s/cm2)
动力学粘度 ＝
涂料流变学概论
涂料流变学概论
涂料流变学是应用物理学到涂料领域的一门学科，其主要研究的是涂料的物理性能及其流变特性，它的目的是更好地控制涂料的流变过程，从而使涂料具有良好的涂料性能，以满足实际工程应用的需求。
涂料流变学主要包括涂料流变机理研究、涂料流变性能测试和涂料流变模型建立三个方面。
涂料流变机理研究是涂料流变学的核心内容，主要研究涂料流变过程中的机械和化学机理，包括反应物间的相互作用、涂料的分子动力学以及分子间的相互作用等。
涂料流变性能测试是衡量涂料流变性能的重要方法，主要包括涂料的黏度变化、流变行为、固结行为、气体和液体的比重、表观粘度等性能指标的检测研究。
涂料流变模型建立是涂料流变学研究的一个重要方面，该模型可以根据已有的实验研究成果，建立符合实际涂料流变现象的流变模型，为涂料的工艺设计提供有效的理论支持。
此外，涂料流变学还可以结合其他学科，如有机化学、高分子物理和分析化学，进行协同研究，从而更好地发掘涂料的性能优势，为涂料的研究与应用提供有价值的参考。
例如，可以利用高分子物理技术，定量描述涂料中分子结构的变化，并利用有机化学技术，研究涂料聚合体中反应物之间的相互作用，以及涂料中溶剂的流变特性，以更好地提升涂料的流变能力。
总之，涂料流变学是一门多学科交叉的学科，其目的是探索和研究涂料的流变行为，从而更好地控制涂料的流变性能，使其具有良好的涂料性能，以满足实际工程应用的需求。
涂料流变学的研究主要包
括涂料流变机理研究、涂料流变性能测试和涂料流变模型建立等研究内容，这些研究内容还可以和其他学科的理论和技术，如有机化学、高分子物理和分析化学等进行协同研究，从而为涂料科学、技术研究和应用提供重要的理论支撑。
第六章涂料的流变学与表面化学
临界表面张 成膜物质 力mN/m
40 3740-45 57 41 36 环氧树脂 脲醛树脂 三聚氰胺树 脂
临界表面 张力mN/m 45-60 45 42-58 39 20
6.2. 4涂料施工中的表面张力问题
1、流平与流挂 流平和流挂是涂料应用中非常重要的 问题 如何看流 平性的好 涂料施工后能否达到平整光滑的特性， 与坏？ 称为流平性． 当涂料涂刷在基材上时，将留下刷痕， 干燥后基本消失．流平性好。 是什么作用使涂料 在基材表面流平？ 当干燥后用肉眼便可以看出涂层表面不 平的情形，涂料流平性差时 ．
( p h ) g r c
m
2
Pm —气泡内最大压力 ρ —液体的密度 h —毛细管口上方的液柱高度 rc —毛细管内经 g —重力常数
动态表面张力
如果改变鼓泡频率， 测定一系列的Pm， 表面张力（mN/m)---鼓泡频率（泡/s) 作动态表面张力图
3、固体的临界表面张力的测定
可以用已知表面张力的液滴在固体上 的接触角来表征。 可用倾斜平板法和平板法测定
sL
SG
令 G Wi
Wi 称粘附张力．Wi＞0，固体可被浸 湿
sL
SG
3、铺展
将涂料涂于基材上，涂料流动，附于 其上，过程实质是以固/液界面代替 固／气界面，同时液体表面也扩展．当
G (
铺展面积为单位面积时，自由能 变化为：
sL
LG
)
SG
, 令 G S
6.2表面化学
体积一定的几何形体中，球体的表面 积最小，如果没有外力的影响或影响 不大时，液体趋向于成为球状，如水 存在什 么作用 银球和荷叶上的水珠。液体的这种变 力？ 化会引起液体表面自动收缩的趋势。 存在收缩力f和抵抗收缩的力 因此若把液体做成液膜，为保持表面 平衡就需要有一适当的与液面相切的 大小相等方向相反的力f作用于宽度为l 的液膜上。
涂料中的流变学与表面化学
流变学基础
关于流变的名词和含义
Rheological Viscoelastic
Performance Property
Characteristic Behavior Response
试料少，易装料 弹性测定（法向应力） 剪切速率沿径向均一 低剪切速率范围 高技巧
流变学基础
流变学基础
静态流变测试
● 毛细管或转矩流变仪 (流动曲线——线性加和率的偏离现象)
● 连续形变 (体系形态结构的变化甚至破坏)
流变学基础
HAAKE Polylab System
流变学基础
Rheoflixer
流变学基础
动态流变测试
● 周期性小形变 (体系形态结构不受影响)
● 线性粘弹响应 (对形态结构的变化十分敏感)
流变学基础
流变学基础
流变学
● 不仅是一重要的学科领域 ● 同时也是一重要的研究方法
流变学基础
多相/多组分体系与均相体系比较
对象极大丰富，研究多样化
迄今没有系统、成熟的理论
涂料流变学
频率低
——时间(t)长时，spring的弹性形变已经回复，
应变主要来自dashpot, G ()很低。
频率高
——时间(t)短时，dashpot还来不及响应，应变由
spring贡献， G ()就相当于spring的模量。
在极高、极低频率区域
G"() 0
1. 高，dashpot来不及运动 2. 低，dashpot剪切小导致损耗小
高低剪切速率下的粘度配合，使涂料有一个符合储存和施工所需 的流变性能。例如在涂料贮存中,希望体系有较高的粘度,防止颜料和 填料的沉淀；在施工时开始要求体系粘度较低,有利于涂膜流平,但要 求涂膜粘度在一定时间达到较高粘度,以免涂膜产生流挂和流淌现象。
流变学原理在涂料中的应用
流变学原理在涂料中的应用1. 引言涂料是一种广泛应用于建筑、汽车、电子等行业的重要材料，它能够为物体表面提供美观、耐用和保护性。
流变学原理作为液体和固体流变行为的研究领域，对涂料的流动性、黏度等性能具有重要影响。
本文将探讨流变学原理在涂料中的应用。
2. 流变学原理简介流变学是研究物质流动和变形行为的学科，通过测量物质在外力作用下的流变行为，可以得到一系列流变学参数来描述物质的力学性质。
流变学原理主要包括应力-应变关系、粘度、流动曲线等。
3. 涂料中流变学参数的测量涂料中的流变学参数可以通过流变仪进行测量。
流变仪通常包括一个转动的圆柱形测量装置和一个搅拌器。
通过对涂料施加剪切力，并测量应力和应变之间的关系，可以获得涂料的流变学参数，如黏度、剪切应力等。
4. 涂料流变行为的分析涂料在施加剪切力下的流变行为可以通过流变学参数来描述。
例如，黏度是涂料流动性的重要指标，它可以影响涂料的涂覆性能和施工效果。
黏度的测量可以通过流变仪进行，可以得到不同剪切速率下的黏度曲线，进而了解涂料在不同工艺条件下的流变行为。
5. 涂料中流变学理论的应用案例5.1 涂料的流变行为与施工性能的关系通过对涂料的流变学参数进行分析，可以评估涂料的施工性能。
例如，黏度的大小决定了涂料在施工过程中对涂刷工具的阻力，从而影响了施工的平稳性和涂层的均匀度。
5.2 涂料的流变行为与涂层性能的关系涂料的流变学性能对涂层的性能有重要影响。
例如，涂料的剪切应力和剪切速率之间的关系可以反映涂层的抗刮剪强度，从而影响涂层的耐久性和抗磨损性。
5.3 涂料的流变行为与储存稳定性的关系涂料在存储过程中会发生流动变形，其流变行为对涂料的储存稳定性有较大影响。
通过测量涂料在不同温度下的黏度和流动曲线，可以评估涂料的储存稳定性，并优化其配方和储存条件。
6. 结论流变学原理在涂料中的应用可以帮助我们更好地理解涂料的流变行为和性能，从而优化涂料的配方和工艺条件。
通过合理地控制涂料的流变学参数，可以提高涂料的施工性能、涂层性能和储存稳定性，满足不同应用领域对涂料的需求。