CN115839885A - 油漆漆膜力学性能测定方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种油漆漆膜力学性能测定方法，该方法包括以下步骤：S1、漆膜的制备，制备时以玻璃板作为底板，其上涂抹凡士林层，然后覆盖聚四氟乙烯膜层，使其与底板贴合，最后将其调整水平；S2、将油漆用稀释剂调配至实际喷涂所需粘度值；S3、采用洁净的涂膜制备器在S2所得聚四氟乙烯膜层上涂布待测油漆，沿长度方向进行涂布，根据需要的厚度进行一次或多次涂布，后干燥得待测漆膜；S4、去除漆膜长度方向的两端头，在漆膜上进行绘制裁切，得到长条形漆膜待测样，漆膜待测样的两端分别设置定位区，定位区漆膜的上、下表面用聚四氟乙烯胶带粘贴，最后对长条形漆膜进行测试，计算确定漆膜的力学性能。本发明能够准确测定漆膜的抗拉强度、伸长率和断裂伸长率。

Description

油漆漆膜力学性能测定方法

技术领域

本发明属于油漆质量控制技术领域，具体为一种油漆漆膜力学性能测定方法。

背景技术

油漆质控过程中，暂无任何标准对漆膜进行抗拉强度、伸长率、断裂伸长率的测试及量化评定。油漆主要由树脂，填料及助剂组成，相关测试标准中关于评判漆膜受外界应力破坏的测试项目有附着力，弯曲试验，冲击试验，但这些数据无法完全准确判断油漆成膜之后其喷涂的基材受温度，外力等因素发生较大形变后漆膜可随其产生形变的能力，若漆膜力学性能差宏观表现为开裂，起翘，脱落等现象。但评判漆膜力学性能则意味着实验室需配备高精度的硬件设备(如：万能材料试验机)投入成本高，一般在30万以上，且该油漆成膜工艺复杂，测试操作精细，导致作业效率低。

发明内容

本发明提供一种油漆漆膜力学性能测定方法，可实现对油漆及喷涂基材在经过高温、低温和常温不同环境静置后，量化考核漆膜自身及受基材热胀冷缩影响后的抗开、裂起翘性能。

本发明的技术方案是，一种油漆漆膜力学性能测定方法，包括以下步骤：

S1、漆膜的制备以玻璃板作为底板，其上涂抹凡士林层，然后覆盖聚四氟乙烯膜层，使其与底板贴合，最后将其调整水平；

S2、采用洁净的涂膜制备器在S1所得聚四氟乙烯膜层上涂布待测油漆，油漆采用稀释剂稀释至实际使用粘度，沿长度方向进行涂布，根据需要的厚度进行一次或多次涂布，后干燥得待测漆膜；

S3、去除漆膜长度方向的两端头，在漆膜上进行绘制裁切，得到长条形漆膜待测样，长条形漆膜待测样的长度方向与漆膜涂布方向垂直；漆膜待测样的两端分别设置定位区，中部为待测试区，定位区漆膜的上表面用聚四氟乙烯胶带粘贴；通过定位区将漆膜待测样与聚四氟乙烯膜层剥离，并在漆膜待测样的下表面定位区也粘贴聚四氟乙烯胶带；

S4、通过螺旋千分尺测试膜层厚度，游标卡尺测试样品的宽度，计算出测量试样的截面积A，并将S3所得漆膜待测样上、下表面贴有聚四氟乙烯胶带的定位区安装到万能材料试验机的夹具上，确保待测样纵轴施加静态载荷方向与上下夹具中轴重合，测试最大抗拉强度，伸长率及断裂伸长率。

进一步地，S1中凡士林的厚度为0.5～1mm，使聚四氟乙烯膜层贴合于底板，表面平滑无缺陷。

进一步地，S1中聚四氟乙烯膜层的厚度为0.01mm～0.015mm；其长度和宽度分别大于底板的长度和宽度。

进一步地，S2中待测漆膜的长度≥120mm，宽度≥150mm，干燥的漆膜厚度40～70μm；漆膜制备后静置时间12h后进行拉伸样品制备和测试，油漆涂布至完成拉伸测试全周期控制在24h内。

进一步地，S3中去除漆膜长度方向的两端头至少20mm。

进一步地，漆膜待测样为长条形，其长度为80±1mm，宽度为20～25mm，定位区的长度为40±0.5mm，宽度为宽度20～25mm，其余长度方向为定位区。

进一步地，漆膜待测样绘制裁切时，重复裁切至少5个漆膜待测样。

进一步地，S3中测试时，试验温度：23℃±2℃；拉伸速度：8mm/min。

进一步地，从拉伸曲线图上采集最初出现的最大载荷F_m和撕裂时的载荷F_b以及其相对应的伸长量△L_m和△L_b，计算最大抗拉强度σ_m、最大伸长率ε_m和断裂伸长率ε_b。

其中

σ_m单位为兆帕，F_m单位为牛，A单位为平方毫米；

ε_m单位为％，△L_m单位为毫米；L₀为试样初始工程标距的数值，单位为毫米；

ε_b单位为％，△L_b单位为毫米，L₀单位为毫米。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明通过在玻璃底板上加设聚四氟乙烯膜层，然后在聚四氟乙烯膜层上涂布油漆漆膜，聚四氟乙烯薄膜可随漆膜一起发生一定变形，方便漆膜脱玻璃落底板被揭起。有助于油漆漆膜的完整脱模。采用该方法可以避免使用脱模剂，脱模剂可能与漆膜成分互溶或者反应影响测试结果的准确性。将漆膜制备在聚四氟乙烯膜层上，适应性更宽，且油漆可添加稀释剂模拟实际使用状态制备试样，更贴近实际使用工艺制备漆膜，测试结果更真实反映油漆力学性能。

2、本发明采用200μm的涂布器，能够制备厚度较薄的漆膜，一般维持厚度在40～70μm，更真实的反应油漆漆膜实际使用状态。

3、本发明的漆膜样品为长条形待测样，两端设置定位区，且定位区采用聚四氟乙烯胶带对上下表面进行包裹，上测试设备的夹具时，夹具的硬质夹持部分夹持在定位区的聚四氟乙烯胶带上，不会对漆膜中部待测试区造成损伤，且夹持更为稳定。采用长条形结构相比常规测试力学性能的哑铃型结构，其对裁切刀具的要求低，避免制得样品弧度段由于刀具影响造成微小缺陷继而影响力学测试结果可靠性。且长条形结构对样品适用范围更宽，尤其适用于弹性较差的油漆性能测试。

附图说明

图1为实施例1中长条形漆膜待测样的结构图，中间部分为待测试区。两端为定位区。

图2为实施例1中试样的拉伸曲线图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。

实施例1：

(1)油漆漆膜制备：

采用40cm×40cm×3cm普通玻璃作底板，板依据底板的规格尺寸裁剪聚四氟乙烯薄膜(厚度约0.01mm～0.015mm)，使聚四氟乙烯薄膜较底板的长度、宽度均大20mm。在底板上均匀涂抹厚度约0.5mm的白凡士林，将聚四氟乙烯薄膜覆盖于底板上，用普通玻璃棒(直径≥7mm，长度≥30cm)以缓慢均匀的速度纵横方向推滑，使聚四氟乙烯薄膜贴合于底板，且表面无夹气、褶皱、开裂、孔洞、折痕或夹杂颗粒、凸起等缺陷。在覆盖、贴合、推滑过程中，聚四氟乙烯薄膜表层不受白凡士林或其它油酯、试剂污染。制备好的覆盖有聚四氟乙烯薄膜的玻璃底板平放于操作台，采用气泡水平仪分别放置于底板四角进行水平调节，直至底板完全水平。

选用间隙为250μm的漆膜涂布制备器，对涂刮器的工作端面采用乙醇清洗，检查工作端面，应无残留物且端面平整无损伤。将其放在底板的一端，制备器的长边与底板长边大致平行的位置上，然后在制备器的前面均匀地放上适量稀释好的油漆样品，握住漆膜涂布制备器，用一定的向下压力，速度匀速滑过底板，推滑不少于3遍，即涂布成需要250μm厚度的湿膜。

(2)油漆漆膜干燥及调节：

按上述方法制备的漆膜应平放在相对湿度不大于85％，标准温度23℃±2℃条件下干燥13h，然后进行力学性能测试。

(3)油漆漆膜力学性能测试：

试样要求：试样的形状为片状，其形状及尺寸图1，宽度20～25mm，同一个试样受拉部分的宽度允许偏差：±0.1mm。

拉伸试样制备：

a)漆膜两端至少应切除20mm进行试样制备，取样方向应与涂刮方向垂直，采用钢板尺和铅笔在漆膜表面绘制出图1中的试样工作段，用裁纸刀沿制样方向均匀用力，一次性划断漆膜层及聚四氟乙烯膜；

b)确保试样表面应平整、光滑，无气孔、针孔、杂质、裂纹和机械损伤等缺陷；试样边沿应无缺口、卷边、裂口等缺陷

c)裁剪试样的两端作为定位区，先在其上表面用聚四氟乙烯胶带粘贴定位区，然后用过聚四氟乙烯胶带将整个试样沿工作段标线以外试样两端漆膜粘贴；通过聚四氟乙烯胶带带动定位区试样与聚四氟乙烯膜层剥离，并在试样的下表面定位区也粘贴聚四氟乙烯胶带；

d)试样应在24h内测试完毕(包括漆膜的制备、干燥、调节、制样、测试时间)，且每组试样不少于5个。

(4)测试

先测量试样的截面面积，具体采用螺旋千分尺在待测试区上中下分别测量厚度取平均值，以游标卡尺在测试区上中下分别测量样品宽度取平均值，宽度是试样在玻璃板聚四氟乙烯膜上还未揭下时测试，通过测试的宽度及厚度计算试样初始横截面积；具体宽度及厚度数据见表1。

表1

编号	试样宽度(mm)	试样厚度(mm)	初始工程标距L<sub>0</sub>(mm)
				1-1	24.00	0.049	40.00
1-2	24.00	0.051	40.00
				1-3	24.00	0.049	40.00
1-4	24.00	0.044	40.00
				1-5	24.00	0.05	40.00

力学性能测试采用万能材料试验机，先标定试验机系统，使其达到稳定的工作状态。将试样装在夹具上，具体地，上下夹具夹持试验试样定位区表面的聚四氟乙烯胶带，松紧要适当，使试样的纵轴与上下夹具中心连线重合，防止产生偏心拉力和试样扭曲。启动试验机，进行试验。

测试得到的拉伸曲线图如图2。

结果计算：

a)从拉伸曲线图上采集最初出现的最大载荷F_m和撕裂时的载荷F_b以及其相对应的伸长量△L_m和△L_b。

b)最大抗拉强度按式(1)计算：

式中：

σ_m——最大抗拉强度的数值，单位为兆帕(Mpa)；

F_m——试样所承受的最大载荷值，单位为牛(N)；

A——试样工程标距段初始横截面积的数值，单位为平方毫米(mm2)。

c)最大伸长率按式(2)计算：

式中：

ε_m——最大伸长率的数值，以百分数表示(％)；

△L_m——试样所承受的最大载荷时工程标距段的伸长量的数值，单位为毫米(mm)；

L₀——试样初始工程标距的数值(长条形试样的总长减去两端粘胶带的长度，即初始标距，具体为40)，单位为毫米(mm)。

d)断裂伸长率按式(3)计算：

式中：

ε_b——断裂伸长率的数值，以百分数表示(％)；

△L_b——试样断裂时工程标距段的伸长量的数值，单位为毫米(mm)；

L₀——同式(2)。

异常试验数据的处理：

a)若试样断面上有可见杂质、气孔、针孔等缺陷时，应另取试样重做；

d)同一组试样子样数不少于5个。

该实施例测定的具体结果如下表2。

注：异常数据的判断按格拉布斯准则进行，对所测数据进行计算处理，1-4号样伸长率是异常数据，则该试样的最大抗拉强度伸长率断裂伸长率数据全部舍弃。

实施例2：

油漆样品A和B，采用常规检测标准检测，均为合格产品，其各项项性能见下表。

表3

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两者不存在明显区别，但采用本发明提供的方法进行测试力学性能够，所得数据见表4。

表4

样品编号	A	B
			抗拉强度MPa	3.261	0.880
伸长率％	51.1	4.9

油漆样品A和B的抗拉强度和伸长率存在明显区别，采用该方法可以提前筛选出漆膜力学性能差的油漆产品。

对比例1：在实施例1的基础上，不设置聚四氟乙烯薄膜，直接在玻璃底板上涂覆脱模剂，后进行漆膜的制备，制备后的漆膜干燥后无法进行完整脱模。

对比例2：在实施例1的基础上，脱模过程中不在定位区上下表面粘贴聚四氟乙烯胶带，脱模过程中容易损伤漆膜，即使能够完整脱模，后期上测试设备夹具时，上下夹具会对漆膜造成损伤，使得样品报废。

以上实施例描述了本发明的优选实施方式，但本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种油漆漆膜力学性能测定方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、漆膜的制备以玻璃板作为底板，其上涂抹凡士林层，然后覆盖聚四氟乙烯膜层，使其与底板贴合，最后将其调整水平；

S2、采用洁净的涂膜制备器在S1所得聚四氟乙烯膜层上涂布待测油漆，油漆采用稀释剂稀释至实际使用粘度，沿长度方向进行涂布，根据需要的厚度进行一次或多次涂布，后干燥得待测漆膜；

S3、去除漆膜长度方向的两端头，在漆膜上进行绘制裁切，得到长条形漆膜待测样，长条形漆膜待测样的长度方向与漆膜涂布方向垂直；漆膜待测样的两端分别设置定位区，中部为待测试区，定位区漆膜的上表面用聚四氟乙烯胶带粘贴；通过定位区将漆膜待测样与聚四氟乙烯膜层剥离，并在漆膜待测样的下表面定位区也粘贴聚四氟乙烯胶带；

S4、通过螺旋千分尺测试膜层厚度，游标卡尺测试样品的宽度，用于计算测量试样的截面积A，并将S3所得漆膜待测样上、下表面贴有聚四氟乙烯胶带的定位区安装到万能材料试验机的夹具上，确保待测样纵轴施加静态载荷方向与上下夹具中轴重合，测试最大抗拉强度，伸长率及断裂伸长率。

2.根据权利要求1所述的测定方法，其特征在于：S1中凡士林的厚度为0.5～1mm，使聚四氟乙烯膜层贴合于底板，表面平滑无缺陷。

3.根据权利要求1所述的测定方法，其特征在于：S1中聚四氟乙烯膜层的厚度为0.01mm～0.015mm；其长度和宽度分别大于底板的长度和宽度。

4.根据权利要求1所述的测定方法，其特征在于：S2中待测漆膜的长度≥120mm，宽度≥150mm，干燥的漆膜厚度40～70μm；漆膜制备后静置时间12h后进行拉伸样品制备和测试，油漆涂布至完成拉伸测试全周期控制在24h内。

5.根据权利要求1所述的测定方法，其特征在于：S3中去除漆膜长度方向的两端头至少20mm。

6.根据权利要求1所述的测定方法，其特征在于：漆膜待测样为长条形，其长度为80±1mm，宽度为20～25mm，定位区的长度为40±0.5mm，宽度为宽度20～25mm，其余长度方向为定位区。

7.根据权利要求1所述的测定方法，其特征在于：漆膜待测样绘制裁切时，重复裁切至少5个漆膜待测样。

8.根据权利要求1～7任意一项所述的测定方法，其特征在于：S3中测试时，试验温度：23℃±2℃；拉伸速度：8mm/min。

9.根据权利要求1～7任意一项所述的测定方法，其特征在于：从拉伸曲线图上采集最初出现的最大载荷F_m和撕裂时的载荷F_b以及其相对应的伸长量△L_m和△L_b，计算最大抗拉强度σ_m、最大伸长率ε_m和断裂伸长率ε_b。

10.根据权利要求9任意一项所述的测定方法，其特征在于：

其中

σ_m单位为兆帕，F_m单位为牛，A单位为平方毫米；

ε_m单位为％，△L_m单位为毫米；L₀为试样初始工程标距的数值，单位为毫米；

ε_b单位为％，△L_b单位为毫米，L₀单位为毫米。

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