第七章 涂膜的性能评价ppt课件.ppt

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1、涂料化学吉林大学化学学院第七章涂膜的性能评价7.1模量与温度的关系（涂膜强度的评价）漆膜的强度可以用各种模量来表示。模量:产生单位形变所需的应力称为模量,根据外力形式不同，如拉伸力、剪切力和静压力，模量分别称为杨氏模量、剪切模量和体积模量。模量是材料抵抗外力形变能力，它与材料的化学结构和聚集态结构有关，主要关注无定形聚合物，其模量随温度变化无定形聚合物的模量温度曲线的低温下模量很高，当温度升高到时模量急剧下降，接着又一平台为高弹态，温度继续升高，进入粘流态—液态。成为脆折温度，表现脆性，反之韧性，一般成膜温

2、度高于Tg7.2拉伸行为材料的拉伸行为分为弹性形变粘性形变。理想的弹性形变：材料沿平行于拉伸应力方向伸长，当应力除去时，材料恢复到原始状态。理想的粘性形变：材料的形变为永久形变，当应力除去时材料不能恢复到原始状态。几乎所有的涂膜均为粘弹性材料，可以用漆膜的拉伸行为来表征粘弹性在恒定的拉伸速度下涂膜典型的应力—应变示意图。斜率A＝应力／应变，称为模量，E和B分别表示断裂伸长率和断裂拉伸强度。最大的应力(c)称为屈服点。粘弹性变形与温度和速度有很大的关系：假若应力作用速度快，主要为弹性响应；（拉伸速度快）应力应

3、变成正比假若应力作用速度慢，粘性响应较高．而弹性响比较低。如果温度低，粘性响应增大，而温度升高，主要为弹性响应。下图应力作用速度和温度对粘弹性形变的影响。说明温度和速度等效拉伸速度和温度对应力—应变响应的影响1、慢拉25℃2、快拉25℃3、快拉25℃4、快拉低温曲线2、3拉伸速度快，涂膜没有时间进行粘性流动，弹性响应为主；而曲线1、4中涂膜既可进行弹性响应，又可进行粘性流动。1-3典型的玻璃态聚合物拉伸曲线与温度的关系及对漆膜的影响TTb,TTb,T~Tg膜有韧性高

4、弹态T＞Tg理想的情况是：漆膜处于软玻璃态，即处于脆折温度Tb以上和玻璃温度Tg以下（相当于曲线2）．此时漆膜在外力作用下有相当大的伸长(强迫高弹形变)，即漆膜有一定的展性．漆膜表现出硬和强（韧）的性质．因此选择涂料的成膜物时，不仅要注意Tg，而且要注意Tb，可以用下式表示漆膜展性的衡量例如：PMMA和PS聚合物TgTbq（展性）PMMAPS10510045900.1590.061PS比PMMA表现的更为脆性，所以涂料中很少用均聚物，一般都用共聚物来调节漆膜的展性或拉伸性。另外涂料通常含有大量的颜填料及其他

5、助剂，这些固体添加剂可增加涂料的模量和屈服应力，但同时可能引起某些其他性能的下降。用量适中且分散好的颜填料粒子----可以有增强作用，提高涂膜的强度和改善涂膜的韧性，分散和润湿差的颜填料由于裂隙和空隙增加，涂膜的机械性能下降。同样，涂料的使用和成膜过程中产生裂隙和空隙。也导致涂膜性能的下降。7.3蠕变和应力松弛蠕变是指在一定的温度和较小的恒定外力(拉力、压力或扭力等)作用下，材料的形变随时间的增加而逐渐增大的现象；应力松弛则是指在恒定温度和形变保持不变的情况下，材料内部的应力随时间增加而逐渐衰减的现象。二者

6、都是时间的函数蠕变模量为松弛模量的倒数。蠕变模量松弛模量a为在恒温下，以恒力拉伸粘弹体，发生蠕变的情况b为在恒温下，拉伸粘弹体，使之瞬间形变，内部应力下降。聚合物也存在蠕变和松弛，这也是高聚物粘弹性的表现要使高分子链段具有足够大的活动性，材料表现出高弹形变，或者要使整个高分子能够移动而显示粘性流动，都需要一定的时间(用松弛时间来衡量)。温度升高，松弛时间可以缩短。因此，同一个力学松弛现象，既可以在较高的温度下较短的时间内观察到，也可以在较低的温度下较长的时间内观察到。升高温度与延长时间对分子运动是等效的，对

7、材料的粘弹行为也是等效的。这样，可以将不同温度下测定的力学性能—时间曲线利用转换因子制成一条叠合曲线，图左边是一系列恒温温度下实验值模量时间曲线图左边是一系列温度下实验测量得到的聚合物的松弛模量—时间曲线，其中的每一根曲线都是在一恒定的温度下测得的，图右边的实验曲线是按照时温等效原理绘制的叠合曲线，参考温度为T3；参考温度下测得的实验曲线在叠合曲线的时间坐标上没有移动。而高于和低于这一参考温度下测得的曲线，则按wLF方程得到的转换因子分别向右和向左水平移动、使各曲线被此叠合连接而成光滑的曲线。这种完整曲线的

8、时间坐标可以跨越10一15个数量级，显然，在同一温度下直接实验测得这条曲线是不可能的。利用时温等效原理，移动的量可以利用一个转换因子aT表示。可以利用WLF的经验方程求aT----转换因子，T---任意温度Ts---参考温度C1,C2为经验常数,这样粘弹体在一个温度下的应力松弛曲线可以沿着时间坐标移动，而成为另一个温度下的应力松弛曲线，T1T2LgaTLgt对数时间Lgt移动的距离时温等效原理对于涂料性能评价的意