返回頂部
返回首頁
返回首頁
歡迎訪問  中國建材網   | 今天是   
中國建材網全新改版進行中! 我的訂單 | 會員中心 | [ 登錄 ] | [ 注冊 ]
帅哥平特肖
home 您現在的位置: 首頁 >成品材料 > 詳細信息
乳膠漆的流變性質及其影響因素,本文敘述了乳膠漆粘度與流變性質的測定方法,并且根據試驗結果分析了乳膠漆流變性質的影響因素,說明了乳膠漆流變性質在實際生產和應用中的意義
2019年07月22日    閱讀量:98    新聞來源:中國建材網 cnprofit.com  |  投稿

1 前言

乳膠漆的流變性質可以簡單描述為乳膠漆在不同狀態下的粘度變化,而一般的粘度是指物質抗拒流動的能力大小的表征。乳膠漆的流變性質一方面可以表明抗拒流動的能力大小,更多的則對生產和施工過程有直接的影響[1 ] 。


流體的流動特性和內部摩擦的大小有直接關系中國建材網cnprofit.com。乳膠漆的配方和生產工藝對產品的流變性質有直接的影響。乳膠漆的主體是顏料水分散體和聚合物水分散體的混合物,其中最重要的影響因素是需要添加增稠流變劑達到理想的粘度和流變性質,增稠流變劑的品種很多,增稠機理和特性各不相同,不同品種和施工方式的乳膠漆的流變性質也有不同的要求。


在乳膠漆生產、貯存、施工和成膜過程中,在各種剪切條件下都應該達到工藝所要求的粘度。如在貯存中,希望體系有較高的粘度,防止顏料和填料的沉淀;在施工時開始要求體系粘度較低,有利于涂膜流平,但要求涂膜粘度在一定時間達到較高粘度,以免涂膜產生流掛和流淌現象。


在乳膠漆的生產、貯存和施工過程中,對乳膠漆的粘度有不同的要求。一般情況下,乳膠漆應該具有低切高粘高切低粘的流變性質,因此在涂料的配方設計和產品檢驗中,應該注重產品的流變性質而非某一特定剪切率下的粘度。


2 實驗部分

試劑: 鈦白粉(R980) 、分散劑(731A) 、蒸餾水、龍牌恒雅乳膠漆。

儀器: 布氏粘度計(DV2 Ⅲ型) 、TC2101 型恒溫槽、GFJ20. 4 型高速分散機。

測量過程:首先在恒溫槽中加入適量的水,放入待測樣品,將溫度設定到指定溫度。恒溫后啟動布氏粘度計的測量軟件,并且打開事先編寫好的程序,選擇好轉子后,將儀器調零,然后小心安裝轉子,并將轉子插入到樣品中的合適位置。檢查無誤后,啟動測量程序,自動完成流變曲線的測定。


本文中編寫的程序設定轉速從0 到60 ,以5 為間隔遞增,每一轉速下穩定30 秒后記錄粘度數值,然后再從60 遞減到0。


轉子選擇:在本實驗中,為了方便比較,對于高粘度的樣品都選擇LV4 # 轉子,對于粘度過低的樣品選擇使用LV1 # 轉子。


3 結果及討論

乳膠漆是含有多組分的復雜體系,屬于典型的非牛頓流體,其連續相中含有大量的高分子,使其流變性質與高分子溶液具有一定的相似性。另外大量顏填料顆粒的存在,它的流變性質與普通的懸浮液體系也有一定的相似性。


對于不同品牌不同用途的產品,其流變性質都不同,但大多數的乳膠漆都是剪切變稀,近似于冪流體,并且由于連續相中的高分子與顏料顆粒形成了一定的空間結構,使其具有一定的觸變性。


分散劑、增稠劑、顏料以及水含量對乳膠漆的流變性質起決定作用,實際乳膠漆配方中的每一種原料對體系都有影響,而且由于各種原料之間的相互作用,使得實際的情況十分復雜,在實際的情況中需要掌握一定的原則,以達到生產、貯存和施工性能的最大平衡。


掌握各種原料之間的作用機理,例如,不同的分散劑對顏料的分散效果以及用量一般都存在最優區段,對于增稠劑應該根據流平、防沉、防流掛和涂刷對流變的不同要求綜合考慮。除了乳膠漆的組成,生產工藝和儲存條件對乳膠漆的流變性質也有一定的影響,一般隨溫度上升粘度減小,隨著攪拌時間的延長體系粘度下降。本文將著重討論這幾方面的影響。


3. 1 乳膠漆的觸變性和冪流體特征

30 ℃時龍牌恒雅乳膠漆的流變曲線如圖1 所示。

乳膠漆的流變性質及其影響因素,本文敘述了乳膠漆粘度與流變性質的測定方法,并且根據試驗結果分析了乳膠漆流變性質的影響因素,說明了乳膠漆流變性質在實際生產和應用中的意義 中國建材網,cnprofit.com

圖1  龍牌恒雅乳膠漆的流變曲線

初始線表示的是轉速遞增過程的粘度變化曲線,而回歸線表示的轉速遞減過程的粘度變化曲線,圖中的時間方向則表示了各個數據點的先后順序。初始線和回歸線的不重合說明此乳膠漆樣品具有明顯的觸變性。


因為轉速遞增的過程中,破壞了體系的空間結構,使顏料顆粒之間的作用力減弱,表現為粘度減小。初始線和回歸線都隨轉速的增加粘度逐漸減小,說明乳膠漆具有明顯的剪切變稀特征。根據實驗結果,可以推算出恒雅乳膠漆的觸變值[2 ] :


乳膠漆的流變性質及其影響因素,本文敘述了乳膠漆粘度與流變性質的測定方法,并且根據試驗結果分析了乳膠漆流變性質的影響因素,說明了乳膠漆流變性質在實際生產和應用中的意義 中國建材網,cnprofit.com

將圖1 中所示的粘度與轉速數值分別取對數,并且進行線性擬和,結果如圖2 所示。可以看出初始點和回歸點都表現出良好的線性,擬和誤差分別為- 0. 99954 和- 0. 99754 ,充分證明了恒雅乳膠漆具有冪流體特征。


乳膠漆的流變性質及其影響因素,本文敘述了乳膠漆粘度與流變性質的測定方法,并且根據試驗結果分析了乳膠漆流變性質的影響因素,說明了乳膠漆流變性質在實際生產和應用中的意義 中國建材網,cnprofit.com

圖2  對數粘度與對數轉速圖

根據圖2 中的直線關系,可以列出下式,還原之后,就可以得到粘度與轉速之間的冪函數關系:

logη= a - blog R -- η= AR - b (2)  

其中:η為粘度, R 為轉速, a 、b 和A 為常數,A = 102從理論上講[3 ,4 ] ,相互之間沒有任何作用力的剛性小球組成的理想懸浮體系屬于牛頓流體。實際的乳膠漆體系與此體系有一定的相似性,但要復雜得多,不但顏料顆粒之間存在各種各樣的作用力,而且顏料顆粒和連續相中的高聚物也存在很強的作用,在乳膠漆體系中,電荷作用占主導地位。


式(2) 中的常數具有不同的物理意義。常數b 在一定程度上表明乳膠漆體系與牛頓流體的偏離程度,也表明了乳膠漆體系中電荷作用力的強弱, b 越大,越偏離牛頓流體,顆粒之間的作用力也就越大;而常數a 與體系中顏料顆粒的含量有直接的關系。因此在對乳膠漆流變性質進行控制時,可以根據實際需要,分別調整常數a 、b。


3. 2  貯存時間對乳膠漆流變性質的影響

新生產(A 樣品) 和已經貯存半年的恒雅乳膠漆(B 樣品) 的流變曲線分別如圖3 所示。對比兩個樣品的流變曲線可以看出,儲存后的乳膠漆,流變曲線整體上移,也就說在所有轉速下的粘度都變大。


同樣取對數進行線性擬和,結果是兩者的常數b 十分接近,說明與牛頓流體的偏離程度沒有改變,即顆粒之間以及分散相與連續相之間的作用力也沒有明顯的改變。而常數a 有明顯的差別,在儲存的過程中,顏料顆粒的粒徑分布以及顆粒的形狀有所改變,可能是因為水分的損失造成顏料顆粒濃度的增加。通過對流變曲線的分析,可以找到儲存過程中造成粘度增大的原因。

乳膠漆的流變性質及其影響因素,本文敘述了乳膠漆粘度與流變性質的測定方法,并且根據試驗結果分析了乳膠漆流變性質的影響因素,說明了乳膠漆流變性質在實際生產和應用中的意義 中國建材網,cnprofit.com

圖3  龍牌恒雅乳膠漆儲存前后的流變曲線變化


3. 3  溫度對乳膠漆流變曲線的影響

溫度對乳膠漆的流變曲線有重要的影響。本文分別測量了A 樣品和B 樣品在三個不同溫度下的流變曲線,經過比較發現,隨著溫度的升高,樣品的粘度呈現無規律變化,40 ℃下的粘度小于30 ℃,但50 ℃下的粘度出現部分反彈。


將粘度和轉速取對數線性擬和后,分析發現,在三個溫度下,兩樣品都表現出良好的冪流體特征。隨著溫度升高,A 樣品與B 樣品的常數b 的都表現出增大的趨勢,說明隨著溫度升高,分子運動加劇,顏料顆粒之間的作用力加強,同時由于溫度升高,導致連續相的粘度下降,這兩者的綜合效應決定了體系的整體流變性質,因此在不同的溫度和剪切速率下會有不同的表現[5 ] 。


3. 4  分散劑對體系流變性質的影響

根據乳膠漆的穩定理論[6 ] ,乳膠漆體系中,由于顏料顆粒和分散劑之間的電荷作用,在顆粒周圍形成了穩定的雙電層結構。雙電層的強弱從一定程度上決定體系的穩定程度,這一點可以從zeta 電位的大小來衡量;從另外一個角度看,雙電層的強弱也說明顏料顆粒之間的作用力的強弱,這一點可以通過體系的流變曲線的變化來衡量。本文采用水、分散劑和鈦白粉組成的漿料體系來研究分散劑對乳膠漆流變性質的影響。


圖4 所示的是相同鈦白粉含量、不同分散劑含量4 個漿料體系的流變曲線。從結果可以看出,在0. 1~0. 7 范圍內,隨著分散劑濃度的增加,流變曲線整體下移,粘度減小。從取對數線性擬和后的結果可得到,隨著分散劑用量的增加,常數b 增大,說明顏料顆粒之間的作用力增強,雙電層變厚,zeta 電位增大[7 ,8 ] ,體系穩定性增強,但達到一定濃度后,將起到增稠和絮凝作用,從而破壞體系的穩定性。


因此使用這種流變方法,可以快速確定出分散劑對顏料顆粒的最佳用量,并且有助于分析顏料顆粒之間的微觀作用力。另外鈦白粉漿料樣品數據的線性度比恒雅乳膠漆差,說明漿料的冪流體特征不夠明顯,這是由于缺少其他的助劑所造成的。另外,溫度對鈦白粉漿料同樣有很大的影響,隨溫度的升高,漿料體系的粘度降低。

乳膠漆的流變性質及其影響因素,本文敘述了乳膠漆粘度與流變性質的測定方法,并且根據試驗結果分析了乳膠漆流變性質的影響因素,說明了乳膠漆流變性質在實際生產和應用中的意義 中國建材網,cnprofit.com

圖4  分散劑含量對流變性質的影響


3. 5  增稠劑含量對漿料流變性質的影響

乳膠漆配方中,除分散劑外,增稠劑的種類和含量對乳膠漆體系的流變性質也有重要影響,而不同的增稠劑的增稠機理有所不同,增稠區段也不同。本文采用一種聚氨酯類增稠劑,從結果發現,隨著增稠劑含量的增加,體系的低剪切粘度變大,而高剪切區段粘度并沒有增大,甚至還有所減小。


這樣的現象是由聚氨酯類增稠劑的增稠機理決定的。一般的聚氨酯類增稠劑的分子中引入了親水及疏水基團,這一點類似于表面活性劑,當其濃度超過某一特定濃度時,形成膠束,膠束與聚合物粒子締合形成網狀結構,導致體系粘度增加。


因此,當增稠劑濃度較低時,會產生類似于分散劑一樣的作用。另外,常數a 和常數b 都隨增稠劑濃度的增加而增大,同時線性度也越來越好,越來越接近于冪流體。使用流變學的方法,可以對增稠劑的種類和濃度進行優化選擇。


一般的乳膠漆配方中,都使用多種增稠劑,協同作用,以得到最佳的流變性質。結合各種增稠流變劑的優勢,配合使用,可以達到施工性能、儲存性能和漆膜性能的良好平衡。


3. 6  粉料含量對漿料流變性質的影響

顏填料顆粒的粒徑和表面性質影響其在體系中的分散和懸浮狀態,以及與其他顆粒之間的作用,進而影響體系的流變性質,如一些針狀、片狀材料會通過邊緣氫鍵的作用增加體系的低剪切粘度。


增加顏料含量意味著水含量的相對減少,當顏料顆粒增加到一定程度時,體系中的水分多為顏料、乳膠顆粒吸附和增稠劑束縛,體系中的自由水分含量較少,當在此體系中增加水分時,體系中的自由水分含量增多,粘度急劇下降,尤其是低剪切粘度。


固定其他組分,不同鈦白粉含量的流變曲線分別如圖5 所示。可以看出隨著鈦白粉含量的增加,體系的粘度整體增大,但保持了良好的冪流體特征。取對數線性擬和后,常數a 隨著鈦白粉含量的增加而增加,而常數b 在小范圍內波動。

乳膠漆的流變性質及其影響因素,本文敘述了乳膠漆粘度與流變性質的測定方法,并且根據試驗結果分析了乳膠漆流變性質的影響因素,說明了乳膠漆流變性質在實際生產和應用中的意義 中國建材網,cnprofit.com

圖5  鈦白粉含量對流變性質的影響


3. 7  攪拌時間對漿料流變性質的影響

乳膠漆生產的主要過程是原料的混合和顏填料的分散,顏填料分散的好壞不但影響乳膠漆的整體性能,同樣對流變性質也有一定的影響。分散劑或者其他助劑在顏料顆粒表面的吸附需要一定的時間才能達到平衡,在固定生產設備的條件下,攪拌時間是生產工藝中對流變性質影響最大的因素。


本文測量了漿料(水、鈦白粉和分散劑) 在不同攪拌時間下的流變曲線。隨著攪拌時間的增加,體系粘度減小,攪拌到一定時間后,漿料的粘度值達到一定的平衡,說明鈦白粉對分散劑的吸附已經達到了一定的平衡,此時應該停止攪拌,否則可能帶來反作用。


4 結論

乳膠漆的配方、儲存條件以及生產過程對乳膠漆的流變性質有著重要的影響,而其中最直接的是配方。配方中顏填料、分散劑、增稠劑以及水的含量起著關鍵的作用。由于乳膠漆的生產、儲存以及施工對流變性質有著不同的要求,流變性質還影響乳膠漆的流平、流掛以及成膜。


應該找出各個因素對流變性質的影響趨勢與最佳作用范圍,分析各個因素之間的作用機理,然后按照一定的原則綜合考慮,力求達到各種性能的最大平衡。在貯存過程中,應該盡量低溫儲存,增大體系的低剪切粘度,增強貯存穩定性。另外,隨著貯存時間的增長,乳膠漆粘度一般隨之增大,通過對配方進行改正,以增大儲存穩定性。



乳膠漆的流變性質及其影響因素


呂少華1 , 唐黎明1 , 邊宇1 , 朱元斌2

(1. 清華大學化工系高分子研究所, 北京100084 ;  2. 北新建材集團公司涂料公司, 北京100096)


標簽:行業資訊原料動態建材百科產品資訊建材應用裝修百科技術中心家裝材料成品材料建筑基材涂料油漆墻體幕墻建筑材料
免責聲明: 本文僅代表作者本人觀點,與中國建材網無關。本網對文中陳述、觀點判斷保持中立,不對所包含內容的準確性、可靠性或完整性提供任何明示或暗示的保證。請讀者僅作參考,并請自行承擔全部責任。本網轉載自其它媒體的信息,轉載目的在于傳遞更多信息,并不代表本網贊同其觀點和對其真實性負責。如因作品內容、版權和其它問題需要同本網聯系的,請在一周內進行,以便我們及時處理。客服郵箱:[email protected] | 客服QQ:23341571
相關文章HOT
今日頭條Show更多
    熱點排行Hot
      門戶手機版WeChat
      掃描二維碼,獲取手機版最新資訊 手機版:中國建材網 您還可以直接微信掃描打開
      全站地圖

      深圳網絡警察報警平臺 深圳網絡警
      察報警平臺

      公共信息安全網絡監察 公共信息安
      全網絡監察

      經營性網站備案信息 經營性網站
      備案信息

      中國互聯網舉報中心 中國互聯網
      舉報中心

      中國文明網傳播文明 中國文明網
      傳播文明

      深圳市市場監督管理局企業主體身份公示 工商網監
      電子標識


      平特一肖历史开奖记录