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　　涂料的檢測及標準_材料科學_工程科技_專業資料。第8章 漆膜的形成及性能 8.1 漆膜的形成過程控制 8.2 漆膜的性能測試 8.3 漆膜的老化 ? 學習重點： – 學習涂料性能的測定方法，如附著力，細度， 著色力，耐化性等二十幾種性能的測試

　　第8章 漆膜的形成及性能 8.1 漆膜的形成過程控制 8.2 漆膜的性能測試 8.3 漆膜的老化 ? 學習重點： – 學習涂料性能的測定方法，如附著力，細度， 著色力，耐化性等二十幾種性能的測試方法 及評判標準。 – 學習涂料行業的檢驗標準及質量認定。 8.1 漆膜的形成過程控制 ? 1、表面張力 – 表面張力理論可以用來理解漆膜形成過程中出現的問 題。表面張力推動濕漆膜流動，一方面努力減少濕漆 膜的表面積（由粗糙變平滑）；另一方面以低表面張 力液體流動去覆蓋高表面張力的表面（涂裝時要控制， 以使涂料的表面張力低，基材的高，濕漆膜自動地在 基材表面流平）。 – 漆膜流平性不好，刷涂時會出現刷痕，噴涂時出現橘 皮，輥涂時出現滾痕。但流平太好的涂料容易流掛。 ? 2、形成平滑漆膜的問題 ? 漆膜的流平——是一個動力學過程，除表面張力外，濕漆膜 表面粗糙度越小，涂料粘度越低，濕漆膜越厚，流平就越快。 ? 回縮——涂料表面張力高，基材的低，漆膜不能流平。有油 污的鋼材會造成漆膜回縮。 ? 縮孔——低表面張力的小顆粒或小液滴產生的。表面張 力處形成凹縮孔，外觀是小圓形，像火山口。 ? 流平劑——首先需要對涂料的配方、制造、工藝等進行優選， 其次采用防縮孔流平劑。高沸點混合溶劑，有限混溶的樹脂。 ? 3、泡沫和消泡 – 泡沫的形成——水性涂料（乳膠漆）廣泛應用消泡劑，傳統溶劑 型涂料的泡沫問題不突出，但有時也用消泡劑，特別是在木器漆 中。 – 消泡的機理 ? 表面活性物質吸附于液膜表面，有反抗液膜表面擴張或收縮的能力， 這種穩定液膜表面的能力被稱為表面彈性，也稱吉布斯彈性。 ? 泡沫越穩定，涂料的粘度越高，消泡越不容易。 ? 消泡劑的表面張力越小，消泡效果越好，實際應用時還要求消泡劑遷 移至液膜表面的速度快，在泡沫表面擴散的能力強。 – 消泡劑——可分為消泡劑和抑泡劑。消泡劑分為低級醇類、極性 有機化合物系、礦物油系、有機硅系。實際應用中多是幾種材料 的組合，如礦物油消泡劑、聚硅氧烷消泡劑。 ? 4、流掛 ?高固體份涂料的流掛——溶劑揮發慢。 ?水稀釋型涂料的流掛——水和溶劑揮發時，水揮發得 快，有機溶劑富集，使涂料粘度下降。 ?防流掛助劑——氫化蓖麻油系（如氫化蓖麻油，具有 觸變性，適用于脂肪烴和芳香烴溶劑體系），氧化聚 乙烯系，有機膨潤土系，氣相二氧化硅系，粉末涂料酰胺蠟系， 超微沉淀CaCO3，二亞芐基山梨醇，金屬皂系，共聚 油系，表面活性劑系。 ? 5、流平流掛形成測試 ?施工性——刷涂性、噴涂性、刮涂性；容易施工，且 漆膜流平快，沒有流掛、縮邊、起皺、滲色或咬底等 現象。GB6753.6-86。 ?流平性——GB1750-79(88)，以刷紋消失和形成平 滑漆膜所需時間來評定。ASTMD2801-69（81）。 ?流掛性——流掛產生原因有三：涂料的流動特性不適 宜；涂層過厚、超過涂料可能達到的厚度的局限；涂 裝環境和施工條件不合適。 ? 6、發花和浮色 ? 由于表面張力梯度驅動的對流，造成顏料分離，漆膜干燥時顏 料分布不均勻，即產生發花和浮色。 ? 發花漆膜的顏色是斑駁、不均勻的，而浮色漆膜的顏色均勻， 表面顏色是一致的，但比應該有的深些或淺些。 ? 顏料絮凝通常造成發花。有意識地利用發花，可得到美觀的錘 紋漆圖案。 ? 調整涂料配方，不用低密度很細的顏料，用揮發快的溶劑和粘 度較高的基料，都能減少浮色。 ? 用顏料分散劑來減少顏料絮凝，用流平劑在漆膜表面形成低表 面張力的單分子層，阻止渦流的流動，都能防止發花。 ? 觸變劑也通過控制粘度防止浮色和發花。 ? 7、起皺 – 起皺是指漆膜表面皺成許多小丘和小谷。 – 有些細得肉眼看不出，但光澤會偏低。 – 厚漆膜比薄漆膜更容易起皺。 – 充分利用可以得到皺紋漆。 8.2 漆膜的性能測試 ? 1、聚合物的粘彈性 – 聚合物是典型的黏彈體，由聚合物組成的漆膜也具有粘彈性。 – 如P216 圖8-1 – 動態力學譜中的a峰對漆膜的微細結構有很強的分辨力，可用 來指導成膜聚合物的合成和涂料配方。 – 兩個互不相容的聚合物會顯示兩個a峰；無規共聚物有一個寬 的a峰；嵌段或接枝共聚物會有兩個a峰；兩種不混溶的聚合物 以梯度滴加工藝制成的乳液，只顯示一個a峰，而分段滴加工 藝則顯示兩個a峰。 ? 2、漆膜的力學性能 – 1)、漆膜成膜的原理 ? 溶劑揮發型成膜 ? 自由基聚合反應成膜（氧化聚合、自由基引發劑引 發聚合、能量引發聚合） ? 縮合聚合固化成膜 ? 聚合物粒子凝聚成膜——有機溶膠、乳膠漆；水性 聚氨酯分散體、粉末涂料（熱固性需交聯） – 2)、其他影響漆膜性能的因素 ? 漆膜厚度，薄漆膜柔韌性更好，更耐沖擊，但遮 蓋力較差。 ? 溶劑揮發（溶劑一般有增塑作用），Tg增大，漆 膜柔韌性下降。 ? 烘烤交聯的漆膜還常能觀察到隨時間而進行的硬 化現象。 ? 3、漆膜力學性能測試 – 中國標準GB，美國標準ASTM，德國標準DIN，日本 標準JIS，國際標準ISO，企業標準等。粉末涂料 – 1)、漆膜力學性能測試 ? Instron試驗機——測試張力（非動態）。測得抗拉強度、 抗拉模量、斷裂時的伸長和斷裂功。 ? 熱機械分析儀（TMA）——測定壓痕深度與時間和穩定的 關系。如P219 圖8-2 涂層固化不足的壓痕深度比固化完全 大很多。 ? 動態力學分析儀（DMA）——能給出貯存和損耗模量、 tanδ數值，以及它們對溫度的曲線)、涂層應用性能 ? 一類適用于預測實際使用性能，另一類適用于質 量控制。 ? 漆膜的測試分三大類： – 戶外暴露測試 – 實驗室模擬試驗——性能預測而不是質量控制； – 經驗性試驗——適用于質量控制。 ? 3、經驗性測試常用的指標 硬度 附著力 沖擊強度 柔韌性 – 1)、硬度 ? 壓痕硬度——粘彈性的靜態測試法 – 用壓痕頭在一定重量下壓漆膜一定時間。升起壓痕頭，用標定過的顯 微鏡測量膜上留下的長度或面積。GB9275-88。 – 同一涂料，薄膜壓痕硬度值比厚膜高。對彈性橡膠涂層結果不準確。 ? 劃痕硬度——反映的是模量、粉末涂料抗拉強度和附著力的組合 – 鉛筆硬度法和劃針測定法。 – 鉛筆硬度可以手工操作和儀器試驗。GB6739-86，鉛筆有6H到6B共 13級，6H硬，6B軟。 – 劃痕硬度反映的是模量、抗拉強度和附著力的組合。 ? 擺桿硬度——粘彈性的靜態測試法 – 通過擺桿橫桿下面嵌入的兩個鋼球接觸涂膜樣板，擺桿擺動時，擺桿 的固定質量壓迫涂膜，使涂膜產生抗力，根據從較大角度開始擺動到 較小角度所需的時間來判定涂膜的硬度。 – 漆膜一般越硬，衰減時間越長；但軟的、橡膠般漆膜衰減時間也較長。 – 2)、沖擊強度 ? 有正沖和反沖，反沖對漆膜更嚴酷。 ? 沖擊強度表現了漆膜的柔韌性和對底材的附著力。 ? GB1732-79(88)，沖擊試驗儀。 – 3)、柔韌性 ? 當漆膜受到外力作用而彎曲時，彈性、塑性和附著 力等的綜合性能稱為柔韌性。 ? 耐沖擊性能和后成型性也是柔韌性的一種反映。 ? 軸棒測定器——GB 1731-79 ? 圓柱軸彎曲試驗儀——GB 6742-86 ? 錐形撓曲測驗儀——GB 11185-89 ? 杯突試驗機——GB 9753-88 ? T型彎曲試驗 – 4)、附著力 ? 直接拉開法——GB 5216-85，廣泛地用于高性 能維護涂料和船舶涂料的質量控制。 ? 劃格測試法——GB 9286-88，ASTMD 335978。 ? 劃圈法——GB 1720-79（88） ? 4、漆膜的表面損壞 ? 啤酒罐外壁，汽車涂料，地坪，透明塑料涂料（如聚 碳酸酯窗玻璃或眼鏡片）。 ? 漆膜耐腐蝕性——氨酯涂料一般既有優越的耐磨性及 能耐溶劑性，可用于地坪的耐磨蝕層以及航天器的面 漆。 ? 漆膜耐腐蝕性的測試 ? 試驗可以干磨也可以濕磨。 ? 國際上通用Taber磨損試驗器來測定耐磨蝕性；我 國采用JM-I型漆膜耐磨儀；落砂試驗。 – 擦傷 ? 提高涂料耐擦傷性的途徑有： ?提高漆膜表面硬度； ?做得有足夠的彈性； ?加蠟、氟表面活性劑、固體潤滑劑等降低摩 擦系數； ?加玻璃珠可提高環氧漆膜的耐磨性； ?在織物印花漿中加入橡膠膠乳粒子可改善耐 磨性。 8.3 漆膜的老化 ? 高分子主鏈在不改變其化學組成的條件下發生斷裂， 使其分子量降低的化學反應稱為高聚物的降解。 ? 防老化的方法 – 加紫外線吸收劑； – 加位阻光穩定劑。 ? 施工性，顏料分散性； ? 干燥時間，膜厚，涂膜表面外觀（光澤、平整 度、流平、流掛、豐滿度），打磨性； ? 力學性能（硬度、沖擊強度、柔韌性、附著 力）； ? 耐鹽霧，耐化性，耐候性，耐黃變，耐刮傷性。 ★清漆配方數據及塗膜性能測試 : 項目 塗料粘度 膜厚 硬度 試驗方法及標準 Ford cup #4,25℃ 膜厚計 三菱鉛筆 試驗結果 60 sec. 27~30 μ H 備註 理論NV % ASTM D3363 密著性 耐溶劑性 光澤度 耐衝擊性 1mm × 100格,3M#610膠帶剝離 MEK 來回100次 20° / 60° 光澤計 DuPont ?ψ,1Kg 5級 100DR 80 / 95 50 cm ASTM D3359 ASTM D4752 白漆上塗清漆 ASTM D2794 屈曲性 Cupping Test 紫外線殺菌燈 QUV Test 安定性試驗 2mmψ或T-Bend Flexibility 6mm,Adhesion 5G 波長2800A~3000A,15W,25cm照射 100hr UVB 313, hr, UV50℃ × 4hr / CON. 60℃ × 4hr 保光率 △E 45 ℃密封靜置 30天,粘度變化. 合格 或 2T 合格 △ E＜ 2 80 % 6.5 ↑ 30sec. ASTM D3794 ECCA - T6 ASTM D4674 ASTM G53 ＊ 反 應 性 試 驗 :
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