8.3 8.3 漆膜的老化漆膜的老化 8.2 8.2 漆膜的性能测试漆膜的性能测试 8.1 8.1 漆膜的形成过程控制漆膜的形成过程控制第第8 8章章 漆膜的形成及性能漆膜的形成及性能学习重点：学习重点：学习涂料性能的测定方法，如附着力，细度，学习涂料性能的测定方法，如附着力，细度，着色力，耐化性等二十几种性能的测试方法着色力，耐化性等二十几种性能的测试方法及评判标准。及评判标准。学习涂料行业的检验标准及质量认定。学习涂料行业的检验标准及质量认定。8.1 漆膜的形成过程控制漆膜的形成过程控制1 1、表面张力、表面张力表面张力理论可以用来理解漆膜形成过程中出现的问表面张力理论可以用来理解漆膜形成过程中出现的问题。表面张力推动湿漆膜流动，一方面努力减少湿漆题。表面张力推动湿漆膜流动，一方面努力减少湿漆膜的表面积（由粗糙变平滑）；另一方面以低表面张膜的表面积（由粗糙变平滑）；另一方面以低表面张力液体流动去覆盖高表面张力的表面（涂装时要控制，力液体流动去覆盖高表面张力的表面（涂装时要控制，以使涂料的表面张力低，基材的高，湿漆膜自动地在以使涂料的表面张力低，基材的高，湿漆膜自动地在基材表面流平）。基材表面流平）。漆膜流平性不好，刷涂时会出现刷痕，喷涂时出现橘漆膜流平性不好，刷涂时会出现刷痕，喷涂时出现橘皮，辊涂时出现滚痕。但流平太好的涂料容易流挂。皮，辊涂时出现滚痕。但流平太好的涂料容易流挂。2 2、形成平滑漆膜的问题、形成平滑漆膜的问题S漆膜的流平漆膜的流平是一个动力学过程，除表面张力外，湿漆膜是一个动力学过程，除表面张力外，湿漆膜表面粗糙度越小，涂料粘度越低，湿漆膜越厚，流平就越快。表面粗糙度越小，涂料粘度越低，湿漆膜越厚，流平就越快。S回缩回缩涂料表面张力高，基材的低，漆膜不能流平。有油涂料表面张力高，基材的低，漆膜不能流平。有油污的钢材会造成漆膜回缩。污的钢材会造成漆膜回缩。S缩孔缩孔低表面张力的小颗粒或小液滴产生的。最低表面张低表面张力的小颗粒或小液滴产生的。最低表面张力处形成凹缩孔，外观是小圆形，像火山口。力处形成凹缩孔，外观是小圆形，像火山口。S流平剂流平剂首先需要对涂料的配方、制造、工艺等进行优选，首先需要对涂料的配方、制造、工艺等进行优选，其次采用防缩孔流平剂。高沸点混合溶剂，有限混溶的树脂。其次采用防缩孔流平剂。高沸点混合溶剂，有限混溶的树脂。3 3、泡沫和消泡、泡沫和消泡泡沫的形成泡沫的形成水性涂料（乳胶漆）广泛应用消泡剂，传统溶剂水性涂料（乳胶漆）广泛应用消泡剂，传统溶剂型涂料的泡沫问题不突出，但有时也用消泡剂，特别是在木器漆型涂料的泡沫问题不突出，但有时也用消泡剂，特别是在木器漆中。中。消泡的机理消泡的机理表面活性物质吸附于液膜表面，有反抗液膜表面扩张或收缩的能力，表面活性物质吸附于液膜表面，有反抗液膜表面扩张或收缩的能力，这种稳定液膜表面的能力被称为表面弹性，也称吉布斯弹性。这种稳定液膜表面的能力被称为表面弹性，也称吉布斯弹性。泡沫越稳定，涂料的粘度越高，消泡越不容易。泡沫越稳定，涂料的粘度越高，消泡越不容易。消泡剂的表面张力越小，消泡效果越好，实际应用时还要求消泡剂迁消泡剂的表面张力越小，消泡效果越好，实际应用时还要求消泡剂迁移至液膜表面的速度快，在泡沫表面扩散的能力强。移至液膜表面的速度快，在泡沫表面扩散的能力强。消泡剂消泡剂可分为消泡剂和抑泡剂。消泡剂分为低级醇类、极性可分为消泡剂和抑泡剂。消泡剂分为低级醇类、极性有机化合物系、矿物油系、有机硅系。实际应用中多是几种材料有机化合物系、矿物油系、有机硅系。实际应用中多是几种材料的组合，如矿物油消泡剂、聚硅氧烷消泡剂。的组合，如矿物油消泡剂、聚硅氧烷消泡剂。4 4、流挂、流挂高固体份涂料的流挂高固体份涂料的流挂溶剂挥发慢。溶剂挥发慢。水稀释型涂料的流挂水稀释型涂料的流挂水和溶剂挥发时，水挥发得水和溶剂挥发时，水挥发得快，有机溶剂富集，使涂料粘度下降。快，有机溶剂富集，使涂料粘度下降。防流挂助剂防流挂助剂氢化蓖麻油系（如氢化蓖麻油，具有氢化蓖麻油系（如氢化蓖麻油，具有触变性，适用于脂肪烃和芳香烃溶剂体系），氧化聚触变性，适用于脂肪烃和芳香烃溶剂体系），氧化聚乙烯系，有机膨润土系，气相二氧化硅系，酰胺蜡系，乙烯系，有机膨润土系，气相二氧化硅系，酰胺蜡系，超微沉淀超微沉淀CaCOCaCO3 3，二亚苄基山梨醇，金属皂系，共聚油，二亚苄基山梨醇，金属皂系，共聚油系，表面活性剂系。系，表面活性剂系。5 5、流平流挂形成测试、流平流挂形成测试施工性施工性刷涂性、喷涂性、刮涂性；容易施工，且刷涂性、喷涂性、刮涂性；容易施工，且漆膜流平快，没有流挂、缩边、起皱、渗色或咬底等漆膜流平快，没有流挂、缩边、起皱、渗色或咬底等现象。现象。流平性流平性GB1750-79(88)GB1750-79(88)，以刷纹消失和形成平滑，以刷纹消失和形成平滑漆膜所需时间来评定。漆膜所需时间来评定。ASTMD2801-69ASTMD2801-69（8181）。）。流挂性流挂性流挂产生原因有三：涂料的流动特性不适流挂产生原因有三：涂料的流动特性不适宜；涂层过厚、超过涂料可能达到的厚度的局限；涂宜；涂层过厚、超过涂料可能达到的厚度的局限；涂装环境和施工条件不合适。装环境和施工条件不合适。6 6、发花和浮色、发花和浮色由于表面张力梯度驱动的对流，造成颜料分离，漆膜干燥时颜由于表面张力梯度驱动的对流，造成颜料分离，漆膜干燥时颜料分布不均匀，即产生发花和浮色。料分布不均匀，即产生发花和浮色。发花漆膜的颜色是斑驳、不均匀的，而浮色漆膜的颜色均匀，发花漆膜的颜色是斑驳、不均匀的，而浮色漆膜的颜色均匀，表面颜色是一致的，但比应该有的深些或浅些。表面颜色是一致的，但比应该有的深些或浅些。颜料絮凝通常造成发花。有意识地利用发花，可得到美观的锤颜料絮凝通常造成发花。有意识地利用发花，可得到美观的锤纹漆图案。纹漆图案。调整涂料配方，不用低密度很细的颜料，用挥发快的溶剂和粘调整涂料配方，不用低密度很细的颜料，用挥发快的溶剂和粘度较高的基料，都能减少浮色。度较高的基料，都能减少浮色。用颜料分散剂来减少颜料絮凝，用流平剂在漆膜表面形成低表用颜料分散剂来减少颜料絮凝，用流平剂在漆膜表面形成低表面张力的单分子层，阻止涡流的流动，都能防止发花。面张力的单分子层，阻止涡流的流动，都能防止发花。触变剂也通过控制粘度防止浮色和发花。触变剂也通过控制粘度防止浮色和发花。7 7、起皱、起皱起皱是指漆膜表面皱成许多小丘和小谷。起皱是指漆膜表面皱成许多小丘和小谷。有些细得肉眼看不出，但光泽会偏低。有些细得肉眼看不出，但光泽会偏低。厚漆膜比薄漆膜更容易起皱。厚漆膜比薄漆膜更容易起皱。充分利用可以得到皱纹漆。充分利用可以得到皱纹漆。8.2 漆膜的性能测试漆膜的性能测试1 1、聚合物的粘弹性、聚合物的粘弹性聚合物是典型的黏弹体，由聚合物组成的漆膜也具有粘弹性。聚合物是典型的黏弹体，由聚合物组成的漆膜也具有粘弹性。如如P216 P216 图图8-18-1动态力学谱中的动态力学谱中的a a峰对漆膜的微细结构有很强的分辨力，可用峰对漆膜的微细结构有很强的分辨力，可用来指导成膜聚合物的合成和涂料配方。来指导成膜聚合物的合成和涂料配方。两个互不相容的聚合物会显示两个两个互不相容的聚合物会显示两个a a峰；无规共聚物有一个宽峰；无规共聚物有一个宽的的a a峰；嵌段或接枝共聚物会有两个峰；嵌段或接枝共聚物会有两个a a峰；两种不混溶的聚合物峰；两种不混溶的聚合物以梯度滴加工艺制成的乳液，只显示一个以梯度滴加工艺制成的乳液，只显示一个a a峰，而分段滴加工峰，而分段滴加工艺则显示两个艺则显示两个a a峰。峰。2 2、漆膜的力学性能、漆膜的力学性能1)1)、漆膜成膜的原理、漆膜成膜的原理溶剂挥发型成膜溶剂挥发型成膜自由基聚合反应成膜（氧化聚合、自由基引发剂引自由基聚合反应成膜（氧化聚合、自由基引发剂引发聚合、能量引发聚合）发聚合、能量引发聚合）缩合聚合固化成膜缩合聚合固化成膜聚合物粒子凝聚成膜聚合物粒子凝聚成膜有机溶胶、乳胶漆；水性有机溶胶、乳胶漆；水性聚氨酯分散体、粉末涂料（热固性需交联）聚氨酯分散体、粉末涂料（热固性需交联）2)2)、其他影响漆膜性能的因素、其他影响漆膜性能的因素漆膜厚度，薄漆膜柔韧性更好，更耐冲击，但遮漆膜厚度，薄漆膜柔韧性更好，更耐冲击，但遮盖力较差。盖力较差。溶剂挥发（溶剂一般有增塑作用），溶剂挥发（溶剂一般有增塑作用），TgTg增大，漆增大，漆膜柔韧性下降。膜柔韧性下降。烘烤交联的漆膜还常能观察到随时间而进行的硬烘烤交联的漆膜还常能观察到随时间而进行的硬化现象。化现象。3 3、漆膜力学性能测试、漆膜力学性能测试中国标准中国标准GBGB，美国标准，美国标准ASTMASTM，德国标准，德国标准DINDIN，日本标准，日本标准JISJIS，国际标准，国际标准ISOISO，企业标准等。，企业标准等。1)1)、漆膜力学性能测试、漆膜力学性能测试InstronInstron试验机试验机测试张力（非动态）。测得抗拉强度、测试张力（非动态）。测得抗拉强度、抗拉模量、断裂时的伸长和断裂功。抗拉模量、断裂时的伸长和断裂功。热机械分析仪（热机械分析仪（TMATMA）测定压痕深度与时间和稳定的关测定压痕深度与时间和稳定的关系。如系。如P219 P219 图图8-2 8-2 涂层固化不足的压痕深度比固化完全大涂层固化不足的压痕深度比固化完全大很多。很多。动态力学分析仪（动态力学分析仪（DMADMA）能给出贮存和损耗模量、能给出贮存和损耗模量、tantan数值，以及它们对温度的曲线。数值，以及它们对温度的曲线。2)2)、涂层应用性能、涂层应用性能一类适用于预测实际使用性能，另一类适用于质一类适用于预测实际使用性能，另一类适用于质量控制。量控制。漆膜的测试分三大类：漆膜的测试分三大类：户外暴露测试户外暴露测试实验室模拟试验实验室模拟试验性能预测而不是质量控制；性能预测而不是质量控制；经验性试验经验性试验适用于质量控制。适用于质量控制。3 3、经验性测试常用的指标、经验性测试常用的指标硬硬 度度附附 着着 力力冲击强度冲击强度柔柔 韧韧 性性1)、硬度、硬度压痕硬度压痕硬度粘弹性的静态测试法粘弹性的静态测试法用压痕头在一定重量下压漆膜一定时间。升起压痕头，用标定过的显用压痕头在一定重量下压漆膜一定时间。升起压痕头，用标定过的显微镜测量膜上留下的长度或面积。微镜测量膜上留下的长度或面积。GB9275-88。同一涂料，薄膜压痕硬度值比厚膜高。对弹性橡胶涂层结果不准确。同一涂料，薄膜压痕硬度值比厚膜高。对弹性橡胶涂层结果不准确。划痕硬度划痕硬度反映的是模量、抗拉强度和附着力的组合反映的是模量、抗拉强度和附着力的组合铅笔硬度法和划针测定法。铅笔硬度法和划针测定法。铅笔硬度可以手工操作和仪器试验。铅笔硬度可以手工操作和仪器试验。GB6739-86，铅笔有，铅笔有6H到到6B共共13级，级，6H最硬，最硬，6B最软。最软。划痕硬度反映的是模量、抗拉强度和附着力的组合。划痕硬度反映的是模量、抗拉强度和附着力的组合。摆杆硬度摆杆硬度粘弹性的静态测试法粘弹性的静态测试法通过摆杆横杆下面嵌入的两个钢球接触涂膜样板，摆杆摆动时，摆杆通过摆杆横杆下面嵌入的两个钢球接触涂膜样板，摆杆摆动时，摆杆的固定质量压迫涂膜，使涂膜产生抗力，根据从较大角度开始摆动到的固定质量压迫涂膜，使涂膜产生抗力，根据从较大角度开始摆动到较小角度所需的时间来判定涂膜的硬度。较小角度所需的时间来判定涂膜的硬度。漆膜一般越硬，衰减时间越长；但软的、橡胶般漆膜衰减时间也较长。漆膜一般越硬，衰减时间越长；但软的、橡胶般漆膜衰减时间也较长。2)2)、冲击强度、冲击强度有正冲和反冲，反冲对漆膜更严酷。有正冲和反冲，反冲对漆膜更严酷。冲击强度表现了漆膜的柔韧性和对底材的附着力。冲击强度表现了漆膜的柔韧性和对底材的附着力。GB1732-79(88)GB1732-79(88)，冲击试验仪。，冲击试验仪。3)3)、柔韧性、柔韧性当漆膜受到外力作用而弯曲时，弹性、塑性和附着当漆膜受到外力作用而弯曲时，弹性、塑性和附着力等的综合性能称为柔韧性。力等的综合性能称为柔韧性。耐冲击性能和后成型性也是柔韧性的一种反映。耐冲击性能和后成型性也是柔韧性的一种反映。轴棒测定器轴棒测定器GB 1731-79GB 1731-79圆柱轴弯曲试验仪圆柱轴弯曲试验仪GB 6742-86GB 6742-86锥形挠曲测验仪锥形挠曲测验仪GB 11185-89GB 11185-89杯突试验机杯突试验机GB 9753-88GB 9753-88T T型弯曲试验型弯曲试验4)4)、附着力、附着力直接拉开法直接拉开法GB 5216-85GB 5216-85，广泛地用于高性能，广泛地用于高性能维护涂料和船舶涂料的质量控制。维护涂料和船舶涂料的质量控制。划格测试法划格测试法GB 9286-88GB 9286-88，ASTMD 3359-78ASTMD 3359-78。划圈法划圈法GB 1720-79GB 1720-79（8888）4 4、漆膜的表面损坏、漆膜的表面损坏啤酒罐外壁，汽车涂料，地坪，透明塑料涂料（如聚啤酒罐外壁，汽车涂料，地坪，透明塑料涂料（如聚碳酸酯窗玻璃或眼镜片）。碳酸酯窗玻璃或眼镜片）。漆膜耐腐蚀性漆膜耐腐蚀性氨酯涂料一般既有优越的耐磨性及氨酯涂料一般既有优越的耐磨性及能耐溶剂性，可用于地坪的耐磨蚀层以及航天器的面能耐溶剂性，可用于地坪的耐磨蚀层以及航天器的面漆。漆。漆膜耐腐蚀性的测试漆膜耐腐蚀性的测试试验可以干磨也可以湿磨。试验可以干磨也可以湿磨。国际上通用国际上通用TaberTaber磨损试验器来测定耐磨蚀性；我国磨损试验器来测定耐磨蚀性；我国采用采用JM-IJM-I型漆膜耐磨仪；落砂试验。型漆膜耐磨仪；落砂试验。擦伤擦伤提高涂料耐擦伤性的途径有：提高涂料耐擦伤性的途径有：提高漆膜表面硬度；提高漆膜表面硬度；做得有足够的弹性；做得有足够的弹性；加蜡、氟表面活性剂、固体润滑剂等降低摩加蜡、氟表面活性剂、固体润滑剂等降低摩擦系数；擦系数；加玻璃珠可提高环氧漆膜的耐磨性；加玻璃珠可提高环氧漆膜的耐磨性；在织物印花浆中加入橡胶胶乳粒子可改善耐在织物印花浆中加入橡胶胶乳粒子可改善耐磨性。磨性。8.3 漆膜的老化漆膜的老化高分子主链在不改变其化学组成的条件下发生断裂，高分子主链在不改变其化学组成的条件下发生断裂，使其分子量降低的化学反应称为高聚物的降解。使其分子量降低的化学反应称为高聚物的降解。防老化的方法防老化的方法加紫外线吸收剂；加紫外线吸收剂；加位阻光稳定剂。加位阻光稳定剂。S施工性，颜料分散性；施工性，颜料分散性；S干燥时间，膜厚，涂膜表面外观（光泽、平整干燥时间，膜厚，涂膜表面外观（光泽、平整度、流平、流挂、丰满度），打磨性；度、流平、流挂、丰满度），打磨性；S力学性能（硬度、冲击强度、柔韧性、附着力）力学性能（硬度、冲击强度、柔韧性、附着力）；S耐盐雾，耐化性，耐候性，耐黄变，耐刮伤性。耐盐雾，耐化性，耐候性，耐黄变，耐刮伤性。清漆配方數據及塗膜性能測試清漆配方數據及塗膜性能測試 : :項項 目目試驗方法及標準試驗方法及標準 試驗結果試驗結果備註備註塗料粘度塗料粘度Ford cup #4,25 60 sec.理論理論NV %膜厚膜厚膜厚計膜厚計2730 硬度硬度三菱鉛筆三菱鉛筆HASTM D3363密著性密著性1mm 100格格,3M#610膠帶剝離膠帶剝離5級級ASTM D3359耐溶劑性耐溶劑性MEK 來回來回100次次100DRASTM D4752光澤度光澤度20 / 60 / 60 光澤計光澤計 80 / 95白漆上塗清漆白漆上塗清漆耐衝擊性耐衝擊性DuPont ,1KgDuPont ,1Kg 50 cmASTM D2794屈曲性屈曲性2mm或或T-BendT-Bend合格合格 或或 2TASTM D3794Cupping TestFlexibility 6mm,Adhesion 5G合格合格ECCA - T6紫外線殺菌燈紫外線殺菌燈波長波長2800A3000A,15W,25cm照射照射100hr E 2ASTM D4674QUV TestUVB 313, 400 hr,UV50 4hr / CON. 60 4hr50 4hr / CON. 60 4hr 保光率保光率 80 %ASTM G53 E 6.5安定性試驗安定性試驗45 密封靜置密封靜置 3030天天, ,粘度變化粘度變化. . 30sec. 反反应应性性试试验验 :