流變學(xué)是針對(duì)物體的流動(dòng)和變形所展開(kāi)的研究科目。涂料配方中顏料的選擇,流變性能是一項(xiàng)極其重要的指標(biāo)。簡(jiǎn)單的說(shuō),顏料添加入涂料基料中將不可避免的改變涂料的流變特性。
反映流變性能最常用的指標(biāo)就是涂料體系的粘度。當(dāng)涂料體系流動(dòng)的時(shí)候,通過(guò)粘度,我們很容易了解到流體發(fā)生的變化。如果是在任意小的外力下都可以流動(dòng)的流體,同時(shí)所加的剪切應(yīng)力的大。▎挝幻娣e上流體所受的力)和流體的速度梯度(D)(也被稱(chēng)之為剪切速率,即流體受力以后兩層流體間的速度隨位置的變化率)成正比,我們稱(chēng)之為牛頓流體。
從本質(zhì)上講,黏度是流體抗拒流動(dòng)的一種性質(zhì),是流體分子間相互吸引而產(chǎn)生的阻礙分子間相對(duì)運(yùn)動(dòng)能力的量度,即流體流動(dòng)的內(nèi)部阻力。而牛頓流體中切應(yīng)力和速度梯度D的比值是固定不變的。此項(xiàng)比值被稱(chēng)為液體黏度系數(shù),簡(jiǎn)稱(chēng)黏度。然而有另一種流體,背離了上述的比例關(guān)系,被稱(chēng)為非牛頓流體。非牛頓流體分為塑性流體,觸變性流體,假塑性流體,膨脹性流體等不同類(lèi)型。
當(dāng)一種流體受到外力作用時(shí),并不立即開(kāi)始流動(dòng)。只有在所加外力大到某一程度時(shí)才開(kāi)始流動(dòng)。流體開(kāi)始流動(dòng)所需的最小切應(yīng)力被稱(chēng)為屈服值。此類(lèi)流體被稱(chēng)為屬于非牛頓流體的塑性流體。黏度已不能獨(dú)立于所受切應(yīng)力之外而保持不變。而是隨著剪切速率的變化呈現(xiàn)復(fù)雜的變化。大體上說(shuō),隨著剪切速率的上升,黏度往往會(huì)下降。通常的解釋是剪切力破壞了涂料體系的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。在絕大多數(shù)情況下,一旦剪切力消失,涂料體系的結(jié)構(gòu)將恢復(fù)。此種流體特性在涂料工業(yè)中有非常大的現(xiàn)實(shí)意義,能導(dǎo)入此種特性的助劑稱(chēng)為觸變劑。此類(lèi)流體稱(chēng)為觸變性流體。
當(dāng)剪切應(yīng)力到達(dá)一定值時(shí),液體突然開(kāi)始流動(dòng),在低中剪切力作用下基本呈現(xiàn)牛頓流體特性,在高剪切力作用下,粘度隨剪切速率增加而下降的流體被稱(chēng)為假塑性流體。粘度隨剪切速率增加而增加的流體被稱(chēng)為膨脹性流體,也稱(chēng)剪切變稠流體。在剪切力作用下,流體將很快變得不能移動(dòng),形成近似剛性結(jié)構(gòu)。流變性能對(duì)于涂料生產(chǎn)的分散階段,涂料倉(cāng)儲(chǔ)階段和施工階段都具有非常重大的意義。
在涂料生產(chǎn)的分散階段,出于經(jīng)濟(jì)和效率的考慮,我們希望有盡可能高的顏料含量和顏基比。但顏料含量越高,顏料粒子粒徑越小,比表積就越大,濕潤(rùn)顏料表面的涂料基料就多,黏度就會(huì)上升。同樣在整個(gè)涂料體系中較大的顏料,樹(shù)脂粘結(jié)料和助劑體積因子也會(huì)導(dǎo)致黏度升高。
我們希望在分散設(shè)備,觸變劑的幫助下,達(dá)到盡可能低的黏度,低的黏度意謂極好的流動(dòng)性,盡可能高的顏料含量和顏基比。在涂料儲(chǔ)存階段,在沒(méi)有剪切力的情況下,我們希望在觸變劑的幫助下保持較高黏度,維持涂料系統(tǒng)的穩(wěn)定性,防止顏料沉淀。在涂料施工階段,我們希望涂料系統(tǒng)呈現(xiàn)牛頓流體的特性,我們可按照施工手段的不同(噴涂,輥涂,刷涂等)來(lái)調(diào)節(jié)涂料粘度。
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