油漆和涂料的流变
Alina Latshaw | Morgan Ulrich
August 18, 2022
大多数油漆和涂料是胶体悬浮液,这意味着它们具有悬浮在牛顿流体中的固体颗粒。固体颗粒和流体的不同组合会导致不同的厚度和外观。
获得油漆和涂料的正确材料特性需要考虑其流变 – 即材料如何流动或变形。油漆或涂料的流变取决于溶剂环境、增稠剂或添加剂的存在以及油漆颜料或颗粒本身的性质。
油漆和涂料的关键流变测试
黏度测量材料因内部摩擦而产生的流动阻力。研究人员已注意到黏度和油漆性能之间的相关性。1因此,在广泛的剪切速率范围内测量油漆或涂料的黏度是预测其在不同使用条件(混合、搅拌、刷涂、滚动或喷涂)下的性能的关键指标。
屈服应力是材料开始流动前必须施加的最小应力。屈服应力对于防止颜料随时间推移或在储存条件下发生沉淀至关重要。涂料配方师优化配方的屈服应力,以确保涂料在施涂到墙壁后不会滴落或流挂。
蠕变描述了材料在恒定应力下的变形或流动。蠕变测量可描述油漆和涂料在被刷或滚到表面上后在重力作用下的行为。
动态流变测试
动态振荡测试可以独特地表征黏弹性材料,即同时表现出黏性和弹性响应的材料。所有油漆和涂料均为黏弹性材料,动态振荡测试是测量黏弹性结构的最敏感的方法。2仅使用黏度计无法测量黏弹性,因此流变仪成为油漆和涂料行业的首选仪器。
涂料科学家依靠 TA Instruments 流变仪来研究涂料在涂用前、涂用期间和涂用后的稳定性。动态振荡测试有助于涂料科学家优化涂料的稳定性,以防止其沉淀或分离。该方法可确保周围流体具有足够的结构来适当地悬浮颗粒,同时防止分离的发生。
抗流挂和下滑性还取决于材料在刷涂或高剪切应用后保持其结构的能力,这在垂直表面上涂漆时尤其重要。配方设计师通过动态振荡测量结构随时间的恢复,同时还可以测量屈服应力,所有这些均可在一台流变仪上完成。
用于油漆和涂料的首选流变仪
优化新产品配方时,有许多需要重点考虑的油漆或涂料流变特性。涂层会暴露在异常多样的剪切速率和其他应力下,包括如沉淀的非常缓慢的过程,以及如喷涂施工中的高速过程。有效的测试必须涵盖整个剪切速率范围,并可表征油漆和涂料的黏弹性。
如上所述,领先的涂料实验室和配方师依靠TA Instruments 流变仪获得无与伦比的性能,加之用户友好的设计,使其易于集成到现有工作流程中。我们提供多种设计用于测试油漆和涂料的测量夹具选项,包括同心圆筒、平行板和锥板等夹具。可选择使用一次性同心圆筒,无需在测试之间停止和清洗,从而实现更高的检测量。固化测量池附件对于研究涂料干燥特性至关重要。
Discovery 混合型流变仪是旋转剪切流变仪领域的最新创新,涵盖了从最具成本效益到最先进的可用解决方案的油漆和涂料流变的全方位需求。Discovery HR 10、20 和 30 均提供表征涂料所需的全方位流变数据,包括黏度和黏弹性。TA Instruments 流变仪能够对应力、应变、时间、频率和温度进行静态和动态测试。
此外,Discovery 混合型流变仪还可以加速对候选材料的筛选以及对涂层行为的预测。油漆和涂料的底层结构对于在加工、客户使用和储存条件下实现所需性能至关重要。
所有 TA Instruments 流变仪均配有最先进的TRIOS 软件,该软件通过易于使用的测试形式简化了油漆和涂料的流变测量,并可自动计算和显示黏度、模量和其他相关变量。
凭借在流变仪设计和测量方面的丰富经验,TA Instruments 的专家团队已做好准备,可在您需要时立即帮助您找到适合您实验室的流变仪和测量夹具。请立即联系我们,以了解流变可如何帮助您优化油漆和涂料。
参考文献
- Eley, R. R. (2019). Applied rheology and architectural coating performance. Journal of Coatings Technology and Research, 16(2), 263–305. https://doi.org/10.1007/s11998-019-00187-5
- Whittingstall, P. (2003). Dynamic or Oscillatory Testing of Complex Fluids. Current Protocols. https://doi.org/10.1002/0471142913.fah0301s07
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