涂料中的流变学实际上是一门研究物质粘弹性的学科,且这种粘弹性会随着外力的持续作用呈现非线性的变化。涂料从制备到运输储存再到最终的应用施工,每一步都与流变学有着密切的联系。
涂料在生产的过程中处于中高剪切速率,此时需要赋予涂料适中的粘度。粘度太低,剪切力不足,不利于颜料分散;粘度太高,基料对颜料的润湿性不好,亦会影响分散效率。另外,涂料的施工方式也多种多样,包括喷涂、刷涂、辊涂、淋涂、浸涂等等,不同的施工方式也需要涂料具有不同的流变特性,赋予涂料优异的施工性。
流变学原理
粘度的概念
粘度是剪切应力与剪切速率的比值。因此 ,讨论液体的粘度,首先要以液体所受到的剪切速率为前提。在涂料当中,绝大多数的液体的粘度是随着剪切速率的变化而变化的,而且往往在低剪切速率下的粘度会高于高剪切速率下的粘度。也因此,测量粘度的时候,转速越高,所测得的粘度往往会越低。
流体的分类
流体可以分为牛顿流体和非牛顿流体。
在不同剪切速率下粘度保持恒定的流体称之为牛顿型流体。涂料工业中,水、溶剂和一部分乳液可以认为近似牛顿流体。如果液体的粘度随着剪切速率的变化也同时发生变化时,这种流体我们称之为非牛顿流体。其中,非牛顿流体又分为塑性流体、假塑性流体和膨胀型流体。
1.塑性流体是指在受到外力作用时并不立即流动而要待外力增大到某一程度时才开始流动的流体。这个临界点的力称之为屈服值。典型的塑性流体如牙膏,和一些粘稠的颜料浆料。
2. 假塑性流体:随着剪切速率的增大而粘度下降,且没有屈服值的流体称之为假塑性流体,大多数涂料均为这类流体。
3. 膨胀型流体:随着剪切速率的增大而粘度上升的流体称之为膨胀型流体。常见的膨胀型流体有沥青、泥浆、玉米糊等,而涂料中则较少出现。
同时,在假塑性流体中,有一些受到剪切力后流体的粘度不会马上恢复,而是需要一定的恢复时间,这种流变特性我们称之为触变性。

粘度的测量
对于非牛顿型流体而言,不同的剪切速率下流体具有不同的粘度。因此,测量流体的粘度需要测定流体在不同剪切速率下的粘度,并绘制成一条曲线。
粘度的测量方法多种多样,即便是在涂料领域,也需要多种多样的测量方法,以满足生产、施工的实用性。同时,每种方法所测得的剪切速率区间也各有差异。在涂料领域中,一般粘度的测量方法主要有流量杯法、落球法和旋转粘度计法等。
常见的流量杯包括涂-4杯、岩田2#杯等。而常见的旋转粘度计则包括Brookfield旋转粘度计、斯托默粘度计、ICI粘度计等。
流量杯一般用于简易测量,在施工现场等不便于精密测量的场合,流量杯具有优秀的便携性和快捷性。但需要注意的是,流量杯一般测量低粘度的液体较为准确,例如用于喷涂或刷涂的开稀后的油漆,如果测量粘度较高的液体则准确性较差。
而旋转粘度计一般用于实验室开发涂料配方时的精确测量,不同的旋转粘度计所测得的剪切速率范围是有区别的。

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