涂料化学第五章涂料中的流变学与表面化学.ppt

《涂料化学第五章涂料中的流变学与表面化学.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、5.1涂料中的流变学问题5.2表面化学5.3流平与流挂5.4涂料施工中的表面张力问题5.5表面活性剂及其应用第五章涂料中的流变学与表面化学主要内容涂料中的流变学与表面化学涂料流体流动流变学流体的类型分散体的η表面化学粗糙表面润湿荷叶效应与双疏表面毛细管力表面活性剂及应用TiO2的光致超双亲性润湿动力学表面张力润湿作用与接触角流平流挂缩孔橘子皮贝纳尔漩涡流发花和浮色现象概述涂料中的流变学与表面化学涂料：粘稠液体，可用不同的施工工艺涂覆在物体表面，干燥后形成粘附牢固、具有一定的强度、连续的固态漆膜。流变学：研究流体流动和变形的科学。涂料在涂装的过程中，一定要经过流体这个阶段，涂料

2、的流变性能对涂料的生产、贮存、施工和成膜有很大的影响。研究涂料的流变性对涂料选择、配方设计、生产、施工，提高涂膜性能具有指导意义。5.1涂料中的流变学问题流体按大类可以分为牛顿型和非牛顿型流体。牛顿流体：粘度不随剪切速率变化，在一定温度下保持一定的黏度，是一种理想的液体。如溶剂、水、矿物油和某些低相对分子质量的树脂溶液。非牛顿流体：粘度随剪切速率变化的流体。涂料的流动一般是非牛顿的。5.1.1流体的类型非牛顿流体非牛顿流体又可分成假塑性流体，胀流性流体和触变性流体。假塑性流体的粘度随着剪切速率的增加而减小（即切力变稀的流体），胀流性流体的粘度随着剪切的速率的增加而增大，触变性

3、流体:当假塑性流体的流动行为和其历史有关，也就是对时间有依赖时，称其为触变性流体。对于触变性流体，当从低剪切速率逐步增加于高剪切速率测得各点的黏度，然后由高剪切速率逐渐减少至低剪切速率，测得各点的黏度是不重合的。涂料大都为非牛顿流体。1、黏度与牛顿型流体涂料的流变性能与涂料在不同条件下的粘度有关。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。设面积为A、距离为dχ的两层液体，在剪切力F的作用以下一定的速度差dν作平行流动，单位面积所受的力（F/A）称为剪切力（τ），速度梯度（dν/dχ）称为剪切速率（D），剪切力与剪切速率的比值（τ/D）称为粘度（η），是液体

4、抵制流动的量度。牛顿流体的流动示意图牛顿型液体：能够在一定温度下保持一定的黏度，并且在剪切速率变化时，黏度保持恒定。水、溶剂、矿物油和某些低相对分子质量树脂溶液都是牛顿型液体。涂料产品很少是牛顿型液体。牛顿流体的流动和粘度特性曲线如图所示。2、非牛顿型液体假塑性流体：液体黏度随着剪切速率的增加而减少。（涂料）膨胀性流体：液体黏度随着剪切速率增加而增加。屈服值：剪切应力必须超过某一最低点A，液体才开始流动，A点称为屈服值或塑变点。剪切应力低于屈服值时，液体如同弹性固体，仅变形而不流动，通常称为宾汉流体。剪切应力一旦超过屈服值，液体开始流动，可以是假塑型，也可以是膨胀型的。表观黏

5、度：在某一剪切条件下测得的黏度称表观黏度。触变性流体：当假塑性流体的流动行为与其历史有关，即对时间有依赖时，称触变性流体。即触变型流体的粘度与剪切历程有关，经受剪切的时间越长，其粘度越低，直到某一下限值。一旦释去剪切力，粘度又回升，由于原始结构已遭破坏，必须经过一定的时间，才能恢复到原始值。涂料体系的触变性在施工时的高剪切速率下有较低粘度，有助于流动并易于施工；在施工后的低剪切速率下，有较高粘度，可防止颜料沉降和湿膜流挂。非牛顿流体剪切应力随剪切速率变化情况如下：触变性起因是在静止时体系内有某种很弱的网状结构形成，在剪切力作用下被破坏，一旦力被撤去，网状结构恢复。触变性在涂料

6、中起到很好的作用，如在高剪切速率时（刷涂时），黏度低，可方便地涂刷并使涂料有很好的流动性，低剪切速率时，（静止或刷涂后），具有较高的黏度，防止流挂和颜料的沉淀。5.1.2分散体系的黏度Ke爱因斯坦因子，分散体系为球形时，其值为2.5Vi为分散体（内相）在体系中所占的体积分数φ是堆积因子，当分散体大小相同时的球体，其值为0.639此公式只有在分散体是刚性的粒子，并无相互作用的情况下适用。应用此公式定性地解释涂料的现象。黏度可用Mooney公式表示(穆尼黏度公式)1）Ke爱因斯坦因子，分散体系为球形，其值为2.5。2）η和聚合物本身性质及溶剂性质有关。确定的高聚物和使用溶剂，η0

7、不变。3）Vi为分散体（内相）在体系中所占体积分数。乳胶粒子外层吸附一层乳化剂和水，颜料外层吸附一层树脂，增加了内相的体积，粒子越细，吸附量越多，Vi大大增加。所以体积相同时，粒子越细，黏度越大4）φ是堆积因子，当分散体大小相同时的球体，其值为0.639。在剪切力的作用下，可以变形，φ值增加，Ke值减少，式中第二项减少，黏度下降。涂料中的颜料外面吸附一层树脂，剪切力作用下可以变形，使黏度下降。外力撤去，恢复原状，黏度恢复。式中的黏度只和分散粒子的大小、形状与含量有关，而与相对分子质量的大小与分布无关。当