CN116183438A - 一种涂料流平与流挂性能的测试方法和评价系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及涂料性能测试技术领域，尤其涉及一种涂料流平与流挂性能的测试方法和评价系统。取涂料作为样品，在流变仪中进行测试：依次连续对涂料施加第一次低剪切率、高剪切率、第二次低剪切率的剪切力，测定涂料随时间变化的黏度值，获得剪切率‑黏度的数据曲线；从中获得恢复指数RI；从剪切率‑黏度的数据曲线中获得第二次低剪切率开始处理到黏度稳定所需总时长的1/n时长处对应的黏度值和第一次低剪切率下的黏度值，计算比值获得阶段恢复指数RI^1/n。本发明方法可以同时测定多种涂料的剪切率‑黏度的数据曲线，可以快速定性和定量的评价不同厚度下的涂料流平与流挂性。

Description

一种涂料流平与流挂性能的测试方法和评价系统

技术领域

本发明涉及涂料性能测试技术领域，尤其涉及一种涂料流平与流挂性能的测试方法和评价系统。

背景技术

涂料属于假塑性流体，具有很强的流变性。被涂覆物结构复杂、造型各异，对涂料的施工性能要求极为严格。当涂料经过高转速的剪切后，其粘度迅速降低，调整为低转速剪切后会快速恢复为高粘度状态。这也从理论方面说明了当涂料在高速雾化状态下，其粘度会迅速降低，获得较好的雾化状态；当涂料吸附到被涂覆物上后，在涂料干燥过程中，其迅速恢复到高粘度状态。施工性过程中表现出的较为关键的工艺参数，如喷涂雾化性、抗流挂性、流平性等。

流平性主要是基于涂料刷痕的条痕模型。流平过程是涂料在溶剂挥发、干燥固化时，刷痕振幅逐渐降低的过程。此过程的推动力是涂料的表面张力。一般的涂料粘度低，厚度大，流平性好。在重力的作用下涂料从被涂物上“滑”下来，也就是通常所说的“sliding”缺陷，即流挂。产生流挂的推动力是涂层重力加速度。一般的涂料粘度高，厚度小，抗流挂性好。

综合流平与流挂现象，涂料粘度大不易流挂但也不易流平，涂层厚易流平但也易产生流挂。无论是粉末涂料还是溶剂型涂料或水性涂料，其性能好与坏，要视其最终的涂装效果。涂料性能好，表现在其涂料流平效果和抗流挂性能佳能。

现有评价测试涂料流平与抗流挂性的方法，只能实现对其进行定性分析，却不能对其进行定量分析。其方法主要为主要靠肉眼观察，受主观因素影响大，且过程复杂。

现有评估测试涂料流平抗流挂最常见的是使用“流平仪”。此仪器提供评估新施工的涂层在固化前流平性能的一种方法，从而减少或消除由于刷涂或是其它涂装引起的涂层表面条痕。流平测试仪是一个U型涂膜器，在其一边有浅的间隙，在间隙中切有一组间隔相等的五对窄V字形槽，它们的槽深分别为100，200，300，500和1000μm不等。流平仪两端长120mm，可一次涂出100mm的拖拉膜。拖拉按照通常程序在水平放置的试板或是卡纸上进行。它产生5对十条不同深度的涂层痕，待涂膜干燥后观察各个对膜之间的距离，选择最小间距(即当两条条纹并拢时中间还有一条间隔隐约可见的缝隙)的对膜厚度为流平性的数据。其效果如图2所示。用这特殊设计的涂膜器评估流平性能，类似于滚涂方法的评估，但比滚涂更稳定。由于有各种因素影响流平和流挂，对这些性能的测试相互不应混淆。

除了用流平仪测试外，还可以用模拟施工的方法来测试涂料的流平与抗流挂性。涂料的施工方法有：喷涂(无气喷涂、有气喷涂)、辊涂、电泳、刮涂、刷涂、淋涂等。根据涂料的实际施工方法施工一定厚度涂料，在一定环境下观察涂料的表面状态，用以评测涂料本身的流平和抗流挂效果。

由以上介绍的现有评估涂料流平抗流挂的方法可知其有不可避免的缺点：

1)流变仪槽深只有固定且有限的数量，不能测试所有厚度下的流平和抗流挂性，如果厚度不合适只能选取其他规格的流变仪，但总是受限的。

2)涂料的流平抗流挂性不只受厚度的影响还受到环境的影响如温度、湿度、风速、基材等影响。

3)每次都需要进行施工测试，需要更多的产品，且测试方法繁琐、效率低下、误差较大。

4)每次只能对一个涂料进行分析比较，不能同时测试多个产品，效率低；很难做到平行对比测试，误差较大。

5)现有评估测试涂料流平抗流挂，一般只能对其进行定性分析不能或很难对其进行定量分析，主要靠肉眼观察，受主观因素影响大。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种可以同时测定多种涂料的剪切率-黏度的数据曲线，可以快速定性和定量的评价不同厚度下的涂料流平与流挂性能的测试方法；

相应地，本发明还提供一种涂料流平与流挂性能的评价系统，可直观反馈涂料的评价结果。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

第一方面，本发发明提供一种涂料的流平和流挂性能的评价方法，其包括以下步骤：

S1取涂料作为样品，在流变仪中进行测试：依次连续对涂料施加第一次低剪切率、高剪切率、第二次低剪切率的剪切力，测定涂料随时间变化的黏度值，获得剪切率-黏度的数据曲线；

S2从剪切率-黏度的数据曲线中获得第二次低剪切率处理之后稳定的黏度值和第一次低剪切率下的黏度值，计算比值获得恢复指数RI；

S3从剪切率-黏度的数据曲线中获得第二次低剪切率开始处理到黏度稳定所需总时长的1/n时长处对应的黏度值和第一次低剪切率下的黏度值，计算比值获得阶段恢复指数RI^1/n。

本发明中第一次低剪切率、高剪切率、第二次低剪切率剪切力的设定，是模拟了涂料从贮存到施工再到流平的过程。

以上R1可以理解为经过搅拌后粘度能恢复到初始粘度的程度。一般的RI越大，说明剪切力撤去之后粘度可恢复的程度越高，涂料的抗流挂性越好，在如果不考虑涂料流平性的前提下，RI的数值越大越好。RI数值低于0.6可认为涂料无抗流挂性。

以上RI^1/n表征的是涂料恢复的快慢的物理量；如果RI^1/n数值越大说明涂料的黏度在撤去剪切力之后黏度恢复快，反之，黏度恢复慢。但是RI^1/n过数值太大涂料就没有时间流平那么涂料的流平性就会变差，如果RI^1/n太小涂料粘度恢复的过慢涂料就会出现流挂现象。

本发明的方法可以在现场同时进行多个涂料的测定，并且通过曲线可以直观的定量分析进而更为准确的定性分析评价涂料的抗流挂和流平性能。

可选地，第一次低剪切率和第二低剪切率为0。

可选地，从剪切率-黏度的数据曲线中获得第二次低剪切率处理之后稳定的黏度值和高剪切率下的黏度值，计算比值获得触变指数TI。以上T1触变指数的数值可以用于对涂料的类型进行定性。

可选地，通过不同膜厚，确定RI、RI¹/n的最佳数值范围；以及TI的最佳数值范围。由于不同的涂料应用场景有不同的膜厚，因此可以通过膜厚来确定涂料的最佳数值范围。

可选地，所述n为2-6之间的其中一个整数，优选为2、3和4，更优选为3。

可选地，以n为3时，在T1＞200的涂料中，满足以下情况时，涂料可评价为具有良好抗流挂性能和流平性能：

当膜厚为200μm以上时，RI^1/3≥0.85，同时RI≥0.90；当膜厚为80～200μm时，RI^1/3的范围为0.70～0.85，同时RI的范围为0.60～0.90；

当膜厚为20～80μm时，RI1/3≤0.70。0＜RI^1/3＜1；RI^1/3＜RI。

第二方面，本发明还提供一种涂料的流平和流挂性能的评价系统，其包括流变仪和数据分析装置；

所述数据分析装置与所述流变仪的数据存储模块以及前端显示模块进行电信连接；

所述流变仪用于测定涂料在依次施加第一次低剪切率、高剪切率、第二次低剪切率的剪切力下，涂料随时间变化的黏度值，在数据存储模块中获得剪切率-黏度的数据曲线，并反馈给数据分析装置；

所述数据分析装置从剪切率-黏度的数据曲线中获得的各T1、R1和RI^1/n值是否满足符合良好抗流挂性能和流平性能标准的条件，并将结果反馈给前端显示模块。

本发明的评价系统的数据分析装置中存储有不同厚度下，T1、R1和RI^1/n，n为2、3、4、5和6情况下，良好抗流挂性能和流平性能的数值范围。评价系统可根据是否符合其数值范围直接反裤数据至前端显示模块。

(三)有益效果

本发明的有益效果是：本发明的涂料流平与流挂性能的测试方法，由于直接通过流变仪得到黏度和剪切率的曲线图，获得恢复指数RI、阶段恢复指数RI^1/n、触变指数TI，从三个数值综合评价获得涂料流平和抗流挂性能，相对于现有技术而言，其可以得到相应涂料在不同厚度下的流平和抗流挂性能，并且能同时测定多个涂料样品，其具有速度快，准确率高的特点。

附图说明

图1为实施例1中不同样品测定得到的剪切率-时间的曲线图；

图2为背景技术中流平仪测定涂料的效果图。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面通过具体实施方式，对本发明作详细描述。为了更好的理解上述技术方案，下面将更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然以下显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更清楚、透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本发明通过流变仪对温度、粘度更加敏感，能够更加精确测试出涂料不同剪切速率下对应的粘度值，测试样品需求量更少。

实施例1

本实施例提供一种涂料流平与流挂性能的测试方法，其步骤为：

S1取涂料作为样品，在流变仪中进行测试：依次连续对涂料施加第一次低剪切率、高剪切率、第二次低剪切率的剪切力，测定涂料随时间变化的黏度值，获得剪切率-黏度的数据曲线；

S2从剪切率-黏度的数据曲线中获得第二次低剪切率处理之后稳定的黏度值和高剪切率下的黏度值，计算比值获得触变指数TI；

S3从剪切率-黏度的数据曲线中获得第二次低剪切率处理之后稳定的黏度值和第一次低剪切率下的黏度值，计算比值获得恢复指数RI；

S4从剪切率-黏度的数据曲线中获得第二次低剪切率开始处理到黏度稳定所需总时长的1/3时长处对应的黏度值和第一次低剪切率下的黏度值，计算比值获得阶段恢复指数RI^1/3。

并且判定，在T1＞200的涂料中，

当RI1/3≥0.85，同时RI≥0.90，可适用膜厚为200μm以上的情况；可将涂料定性为假塑型；

当RI1/3的范围为0.70～0.85，同时RI的范围为0.60～0.90，可适用膜厚为80～200μm的情况；可将涂料定性为偏塑型；

当RI1/3≤0.70，可适用膜厚为20～80μm的情况，将涂料定性为触变型。

当RI＜0.6，可适用膜厚为20μm以下的情况，涂料基本上可以为无抗流挂性能。

将本实施例的方法测定三种不同的增稠剂，分别命名为：样品1、样品2和样品3，通过流变仪测定得到如图1所示的剪切率-黏度的数据曲线图，

本实施例中第一次低剪切率、高剪切率、第二次低剪切率剪切力的设定，是模拟了涂料从贮存到施工再到流平的过程。从图1中获得的T1、RI和RI^1/3的数值如下表1所示，其中，无流挂厚度为试验得出来。

表1

从表1中可以得到：

三个样品的起始的低剪粘度、高剪粘度、恢复粘度值相似，因此三个样品的TI相似，但是3个样品的无流挂膜厚却相差很大，RI和RI^1/3却差很多。

虽然样品1、样品2的RI和RI(1/3)只相差0.1和0.23，但是RI和RI(1/3)的取值范围为0-1，因此0.1和0.23的相差数值是非常大的。如图1所示样品3在1/3时间点的粘度已经恢复到初始的88％，而样品1在1/3时间处只恢复到初始粘度的57％。所以RI和RI^1/3对流挂的影响是绝对性的。

本实施例的方法，无需喷涂测定，从图中就能直观评价流挂性能和流平性能。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种涂料的流平和流挂性能的评价方法，其特征在于：其包括以下步骤：

S1取涂料作为样品，在流变仪中进行测试：依次连续对涂料施加第一次低剪切率、高剪切率、第二次低剪切率的剪切力，测定涂料随时间变化的黏度值，获得剪切率-黏度的数据曲线；

S2从剪切率-黏度的数据曲线中获得第二次低剪切率处理之后稳定的黏度值和第一次低剪切率下的黏度值，计算比值获得恢复指数RI；

S3从剪切率-黏度的数据曲线中获得第二次低剪切率开始处理到黏度稳定所需总时长的1/n时长处对应的黏度值和第一次低剪切率下的黏度值，计算比值获得阶段恢复指数RI^{1 /n}。

2.如权利要求1所述涂料的流平和流挂性能的评价方法，其特征在于：从剪切率-黏度的数据曲线中获得第二次低剪切率处理之后稳定的黏度值和高剪切率下的黏度值，计算比值获得触变指数TI。

3.如权利要求1所述涂料的流平和流挂性能的评价方法，其特征在于：所述n为2-6之间的其中一个整数，优选为2、3和4，更优选为3。

4.如权利要求1所述涂料的流平和流挂性能的评价方法，其特征在于：通过不同膜厚，确定RI、RI¹/n的最佳数值范围。

5.如权利要求1所述涂料的流平和流挂性能的评价方法，其特征在于：以n为3时，在T1＞200的涂料中，满足以下情况时，涂料可评价为具有良好抗流挂性能和流平性能：

当膜厚为200μm以上时，RI^1/3≥0.85，同时RI≥0.90；当膜厚为80～200μm时，RI^1/3的范围为0.70～0.85，同时RI的范围为0.60～0.90；

当膜厚为20～80μm时，RI^1/3≤0.70。

6.如权利要求1所述涂料的流平和流挂性能的评价方法，其特征在于：所述第一低剪切率和第二低剪切率为0。

7.一种涂料的流平和流挂性能的评价系统，其特征在于：其包括流变仪和数据分析装置；

所述数据分析装置与所述流变仪的数据存储模块以及前端显示模块进行电信连接；

所述流变仪用于测定涂料在依次施加第一次低剪切率、高剪切率、第二次低剪切率的剪切力下，涂料随时间变化的黏度值，在数据存储模块中获得剪切率-黏度的数据曲线，并反馈给数据分析装置；

所述数据分析装置从剪切率-黏度的数据曲线中获得的各T1、R1和RI^1/n值是否满足符合良好抗流挂性能和流平性能标准的条件，并将结果反馈给前端显示模块。

Images