2.漆膜的形成及有关的基本性质(第1讲)

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液体涂料到固体的漆膜， 液体涂料到固体的漆膜 ， 从某种意义上 只是流动的速度发生了变化。 讲，只是流动的速度发生了变化。 固体涂膜一般是一 种非晶态的固体聚合物， 种非晶态的固体聚合物 ， 会发生形态上的变化， 会发生形态上的变化 ， 具有透明性、 具有透明性 、 软化范围 较宽、能溶于溶剂。 较宽、能溶于溶剂。
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2.3 聚合物溶液的粘度与分子量
涂料的黏度与聚合物溶液的黏度密切相关， 涂料的黏度与聚合物溶液的黏度密切相关，聚合 物的黏度又与其分子量有关。 物的黏度又与其分子量有关。
2.3.1聚合物溶液的粘度的几种表示法 2.3.1聚合物溶液的粘度的几种表示法
一. 相对粘度
η ηγ = η0
溶液的粘度 纯溶剂的粘度
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2.3.2 聚合物浓溶液的黏度
一.聚合物溶液粘度的特点 1.临界浓度 1.临界浓度 聚合物溶液的粘度随浓度增加而增高， 聚合物溶液的粘度随浓度增加而增高 ， 到达一 临界浓度。 定浓度时，粘度变化急剧，该浓度称为临界浓度 定浓度时，粘度变化急剧，该浓度称为临界浓度。
（a）
（b）
（c）
聚合物链在溶液中的状态。 聚合物链在溶液中的状态。 （a）稀溶液， （ b）临 ）稀溶液， ） 界交叠溶液， ）亚浓溶液。 界交叠溶液，（c）亚浓溶液。 2012-3-25
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在稀溶液中，聚 合物线团是彼此分离 不相关的， 不相关的 ， 当溶液浓 度增大时， 度增大时 ， 聚合物分 子互相接近， 子互相接近 ， 发生重 叠 ， 相互作用， 浓度 相互作用 ， 更高时便会相互缠绕， 更高时便会相互缠绕 ， 黏度就会急剧增大。 黏度就会急剧增大。
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粘度的浓度依赖性
ηsp c
= [ η] + k [ η] c
2
ηsp c
[ η]
lnηr 2 = [ η] - β [ η] c c
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lnηr c
c
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溶液的流出时间
η t ηr = = η0 t0
t - t0 ηsp = ηr - 1 = t0
纯溶剂的流出时间
适用于非牛顿型流体。 适用于非牛顿型流体。
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3.黏度杯 黏度杯 黏度杯一般为黄铜金属材料制成， 黏度杯一般为黄铜金属材料制成， 其内壁比较光滑。 杯上部为圆柱形， 其内壁比较光滑 。 杯上部为圆柱形 ， 下部为圆锥形， 在容器上部有凹槽。 下部为圆锥形 ， 在容器上部有凹槽 。 使黏度杯处于水平位置， 使黏度杯处于水平位置 ， 在黏度 杯下面放置一个盛杯， 杯下面放置一个盛杯 ， 手堵住下面的 出口， 将涂料倒满于杯中， 出口 ， 将涂料倒满于杯中 ， 用玻璃将 气泡和多余的试样刮入凹槽， 气泡和多余的试样刮入凹槽 ， 然后松 开手， 同时按下计时秒表， 开手 ， 同时按下计时秒表 ， 使涂料自 然流下直至终止即停止计时， 然流下直至终止即停止计时 ， 该时间 即为涂料黏度检测的实际时间。 即为涂料黏度检测的实际时间。 适用于牛顿型或近似牛顿型流体。 适用于牛顿型或近似牛顿型流体。 2012-3-25
dv cm ⋅ s −1 剪切速率D＝ ( = s −1 ) dx cm 2012-3-25
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作用于顶部的力除以面积， 作用于顶部的力除以面积 ， 即单位面积上 所受的力称为剪切力。 所受的力称为剪切力。
F N 剪切力τ＝ ( 2 = Pa ) A m
黏度是剪切力与剪切速率的比值。 黏度是剪切力与剪切速率的比值。 τ Pa 黏度η＝ ( −1 = Pa ⋅ s ) D s 剪切力一定时， 黏度越大的液体， 剪切力一定时 ， 黏度越大的液体 ， 其剪切 速率越小，内部的速率递降越小。 速率越小，内部的速率递降越小。
将聚合物溶液加以稀释， 将聚合物溶液加以稀释 ， 测定纯溶剂和不同浓 度的溶液的流出时间， 度的溶液的流出时间 ， 由上式计算相对粘度与增比 粘度，按特性粘数定义，经浓度外推求得[η]值 粘度，按特性粘数定义，经浓度外推求得 值，再 利用Mark- Houwink方程，即可计算聚合物的粘均 方程， 利用 方程 分子量。 分子量。
η sp [η ] = c
c →0
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[η]定义为在溶液无限稀释 （ C→0） 时的比浓 定义为在溶液无限稀释（ 定义为在溶液无限稀释 ） 粘度对数比浓粘度。 其数值不随浓度而变。 粘度对数比浓粘度 。 其数值不随浓度而变 。 在 规定的浓度及溶剂中， 规定的浓度及溶剂中 ， 决定于聚合物的结构及 其相对分子质量。 其相对分子质量 。 意义为单个聚合物分子在溶 液中所占的体积的大小（ 液中所占的体积的大小 （ ml/g）。 可用来反映 ） 聚合物相对分子质量的大小。 聚合物相对分子质量的大小。
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二.结晶对聚合物性能的影响 结晶对聚合物性能的影响 1.结晶区与非结晶区的折射率不 结晶区与非结晶区的折射率不 会使聚合物的透明性不好。 同，会使聚合物的透明性不好。 2.明显的结晶作用会使聚合物的软化 明显的结晶作用会使聚合物的软化 温度提高，软化范围变窄。 温度提高，软化范围变窄。 3.明显的结晶会使聚合物不溶于一般溶 明显的结晶会使聚合物不溶于一般溶 剂。 为了使具有结晶性的聚合物适用于 涂料，必须采取措施减少其结晶倾向 减少其结晶倾向。 涂料，必须采取措施减少其结晶倾向。
η sp
c
=
ηr −1
c
表示聚合物在浓度C的情况下 ， 表示聚合物在浓度 的情况下， 对溶液 的情况下 增比黏度的贡献，其值随浓度改变。 增比黏度的贡献，其值随浓度改变。
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四.对数比浓粘度 对数比浓粘度
η inh
lnη r = c
表示聚合物在浓度C的情况下 ， 表示聚合物在浓度 的情况下， 对溶液粘 的情况下 度贡献的另一种形式。 度贡献的另一种形式。 五.特性粘度 特性粘度
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3.聚合物溶液的黏度 3.聚合物溶液的黏度 聚合物溶液是一种真溶液， 聚合物溶液是一种真溶液，但在同样的浓度条 件下，它比低分子溶液和胶体溶液的黏度要大得多。 件下，它比低分子溶液和胶体溶液的黏度要大得多。 聚合物溶液的粘度随相对分子质量的增加而增加， 聚合物溶液的粘度随相对分子质量的增加而增加， 还受相对分子质量分布的影响。 还受相对分子质量分布的影响。 温度对聚合物溶液的影响也很大，一般温度升高， 温度对聚合物溶液的影响也很大，一般温度升高， 粘度下降。 粘度下降。
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K， a值和所用溶剂及聚合物本身有关 。 良溶 ， 值和所用溶剂及聚合物本身有关 值和所用溶剂及聚合物本身有关。 值较小； 剂a为0.7～1，K值较小；不良溶剂 为0.7～0.5， 为 ～ ， 值较小 不良溶剂a为 ～ ， K值较大。 值较大。 值较大
lg [ η] = lgK + αlgM
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二.黏度的测量 1.毛细管黏度计 1.毛细管黏度计 溶液的流出时间
η t ηr = = η0 t0
纯溶剂的流出时间 适用于牛顿型或近似牛顿型流体。 适用于牛顿型或近似牛顿型流体。
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2.旋转黏度计 2.旋转黏度计
要求测量误差小于4%， ， 要求测量误差小于 温度波动范围小于正负0.1℃ 温度波动范围小于正负 ℃ 。 秒表精度为0.2S，容器直径为 秒表精度为 ， 6-7cm,高度不低于 高度不低于11cm或专用 高度不低于 或专用 容器. 容器
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ห้องสมุดไป่ตู้
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2.3.3聚合物的相对分子质量 2.3.3聚合物的相对分子质量 与相对分子质量分布
纯化合物” 具有确定的相对分子质量， “ 纯化合物 ” ： 具有确定的相对分子质量， 且每 一个分子的相对分子质量相同。 一个分子的相对分子质量相同。 聚合物是由不同相对分子质量的大分子的混合物 组成的，具有以下特点： 组成的，具有以下特点： 聚合物分子量都是不均一的，具有多分散性。 聚合物分子量都是不均一的，具有多分散性。 聚合物的分子量只具有统计意义 用实验方法测定的分子量只是具有统计意义的平均值 要确切描述聚合物分子量，应给出试样的分子量分布。 要确切描述聚合物分子量，应给出试样的分子量分布。
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2.2 流动与黏度 涂料施工中由外力引起的流动有： 涂料施工中由外力引起的流动有：拉伸流 动和剪切流动 动和剪切流动 一.黏度的基本概念 黏度的基本概念 黏度是抵抗流动的一种量度。 黏度是抵抗流动的一种量度。
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牛顿流动平行板模型
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在两层薄板间夹有一层液体，上层薄板（ 动板）是可 在两层薄板间夹有一层液体，上层薄板（动板） 以移动的。下层薄板（静板）是固定的，其间距为x， 以移动的。下层薄板（静板）是固定的，其间距为 ，一 个大小为F的力作用于上层可以移动的薄板 的力作用于上层可以移动的薄板， 个大小为 的力作用于上层可以移动的薄板 ， 使按切线 方向移动，其速率相对于底部是v。在移动的时候， 方向移动，其速率相对于底部是 。在移动的时候，两层 薄板之间的多层液体也发生移动，其顶部的速度最高， 薄板之间的多层液体也发生移动，其顶部的速度最高， 底部的速度则最低， 底部的速度则最低，中间的液体具有中等速度。 定义速度梯度为剪切速率D。 定义速度梯度为剪切速率 。
式中： 是溶液的粘度， 是溶剂的粘度， 式中 ：η 是溶液的粘度， ηo 是溶剂的粘度， ηr 表示 溶液粘度相对于溶剂粘度的倍数。 溶液粘度相对于溶剂粘度的倍数。
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二.增比粘度 增比粘度
η −η0 η sp = = ηγ − 1 η0
表示在溶剂黏度基数上，溶液黏度的增大倍数。 表示在溶剂黏度基数上，溶液黏度的增大倍数。 .比浓粘度 三.比浓粘度