漆膜的机械性能

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漆膜的机械性能
漆膜机械性质测试
• 涂料检测是推行全面质量管理的—个重 要环节，这种管理的基础。
• 不论是涂料生产和涂料施工都需要推行 全面质量管理。
• 涂料产品本身检测主要是考察产品质量 的—致性。
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漆膜的机械性能
• 涂料的性能是通过涂膜体现的，检 测的重点是涂膜的性能。
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2020/11/20
漆膜的机械性能
• 聚合物是典型的粘弹体，由聚合物组成 的漆膜也具有粘弹性。
• 通常根据漆膜性能的要求选择具有适当 结构和组成的聚合物。
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漆膜的机械性能
粘弹性
• 理想的弹性体能定量贮存和释放机械能 而无损耗，即形变后立即恢复原状，用 模量来度量其刚性，表示对形变的阻抗。
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漆膜的机械性能
• 有β峰的漆膜在 玻璃态下要比没有β峰的 有更好的柔韧性，更适宜于较低温度。
• 柔韧性和抗冲击性优良的漆膜可见到β峰 出现。
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漆膜的机械性能
动态力学谱的应用
• 动态力学谱中的α峰对漆膜的微细结构有 很强的分辨力，用来指导成膜聚合物的 合成和涂料的配方。
• 主要成膜物质的性能取决于漆膜形成的 机理和高分子品种的特性。
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底材
• 底材决定了漆膜的形变程度。 • 漆膜附着力好时，底材吸收外来冲击的
能量，减少对漆膜的作用。 • 漆膜薄比厚更耐冲击，但漆膜薄，遮盖
力也较差。
• 为了减少鱼罐头内壁漆膜被鱼油溶胀， 要用交联度较高的酚醛漆，这种漆膜很 脆，厚度控制在5μm或更薄些。
• 实数模量E′是粘弹体的“弹性”部分， 又称为贮存模量，因为这模量可以定量 地贮存在物体内。
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• 虚数模量E″是粘弹体的“粘性”部分， 被又称为消散模量。因为以热量消散。
• 相角δ tanδ= E″/ E′
• tanδ是粘弹体的“粘”与“弹”之比， 常称为消散正切，内部摩擦，或阻尼。
• 用电脑分析数据能给出贮存和损耗模量， 以及tanδ值，以及它们对温度的曲线。
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漆膜测试的分类
• 漆膜的测试分三大类：户外暴露、实 验室模拟和经验性测试。
•
• 1 户外暴露测试 • 了解漆膜性能的可靠途径是在大量使
用中观察。
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漆膜的机械性能
• 在特别严酷的条件下实际使用，以加速 损坏来观察漆膜的使用性能。
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2020/11/20
漆膜的机械性能
• 理想的粘性体会将所受的机械能全部以 热能的形式消耗。
• 既具有弹性体性质，又具有粘性体性质 的物质称为粘弹体。
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聚合物分子的粘弹性
• 聚合物分子在瞬时或短时间内受到 外力作用，没有足够的时间作相对 移动，只能改变键长和键角而伸长 或变形。
• 外力作用时间短，外力移去后可以 恢复原来的形态，同时释放贮存的 能量，犹如弹性体。
• 测量漆膜的机械性能不仅表达了漆膜的 粘弹性，同时也测试漆膜附着力。
• 漆膜的粘弹性受温度和时间影响。
• 测试漆膜时，温度变化的速度和形变的 速度要符合漆膜实际使用条件。这样测 得的数据才具有指导意义，也是测试的 目的。
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影响漆膜机械性能的因素
• 漆膜是一层粘附于底材上的薄膜，影响 漆膜机械性能的因素很多，主要是高分 子树脂和底材 。
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2 实验室模拟试验
• 在实验室中模拟使用条件，来评估涂料 的性能。
• 首先，建立从差到优良的一系列标准。
• 其次，要检验实验结果是否可靠，重复 试验给出的结果是否在置信范围内。
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3rew
演讲完毕，谢谢听讲!
再见，see you again
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漆膜力学性能测试
• 漆膜样品对比性能时，必须在同一温度 和湿度下贮存和测试。
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热机械分析仪
• 热机械分析仪(TMA)可测定压痕深度与 时间和温度的关系。
• 既可测量剥离的漆膜，又能直接测试涂 在底材上的漆膜。
• TMA测定的软化点，与漆膜固化交联的 程度相关。
• 涂膜性能的检测尽量模仿其实际漆膜制 备或应用的条件。
• 大多是在相应的底材上进行，但涂膜在 底材上的制备工艺和质量又影响测试结 果，因此，需要统一的标准。
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• 在国家标准中，对涂料性能、漆膜制备、 施工性能、漆膜各方面的性能都有详细 的规定。
• 在1991年6月以前经过批准的涂料检测 方法的国家标准、部标准和专业标准共 有122个。
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• 外力作用时间长，有些聚合物分子的链 段能作相对移动，改变相对的位置。
• 同时，外力也逐渐耗散于聚合物链段的 相对移动中，不再能恢复为原来的形态， 就表现为粘性。
• 聚合物是粘弹体。
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• 粘弹体受外力变形后，部分机械能以势 能贮存在体内，部分以热能消散（如用 于聚合物链段的相对移动）。
• 动态力学分析可以测得其数值。
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书上见216页 漆膜的机械性能
• 用动态力学分析仪可测得动态力学图， 在高温侧有—个峰(α峰)。
• α峰值的温度相当于Tg，是粘弹体的许 多性质的突变点。
• α峰的低温侧有一峰(β峰)，处于玻璃态 区内，是聚合物链段局部运动的响应。
• 在130℃烘烤的，Tg很低，贮存模量也很小， 硬度等机械强度很低，是交联密度过低的表 现。
• 140℃，Tg提高，贮存模量也增大。
• 150℃，Tg、贮存模量与140℃的基本相同。
• 160℃，Tg和贮存模量大大下降，是过烘烤而 降解的表现。
• 因此最佳烘烤温度为140℃。
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• 热塑性涂料中含有两个互不混容的聚合 物时会显示出两个α峰。
• 每个峰值各相当于各自的Tg。
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• 两个聚合物相互混溶时，会显示出一个 较宽的、比两个单独峰的任何一个更宽 的α峰。
• 两种不混容的聚合物以梯度滴加工艺制 成的乳液聚合物，只显示一个α峰，而 分段滴加工艺则显示出两个α峰 。
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• 消声减振涂料高要利用消散模量与贮存 模量比值最大的α峰段，也就是放宽α峰， 使之覆盖整个使用温度范围。
• 可用几种不同Tg的相互混溶的聚合物共 混，或使用具有适当的交联密度并能覆 盖整个使用温度范围的橡胶类物质作漆 膜。
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• 某一轿车面漆在不同温度下烘烤15分钟而制 得的漆膜，做动态力学谱。
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漆膜的机械性能
软化点常用作为柔韧性指数,与Tg相关，但不是Tg。
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动态力学分析仪
• 动态力学分析仪(DMA) ： • 样品一端系于固定夹具，另一端系于以
张力施加振荡形变的夹具上，给予样品 以振荡应力，采用一个范围内的频率， 可在广阔范围的温度下测定漆膜性质。
• 试验范围越小，数量越有限，加速程度 越大，预测的可靠性就越差。
• 多种道路标志漆可同时涂在较短的道路 上，受到同样的车辆驶过后，来对比它 们漆膜的 性能。
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漆膜的机械性能
• 涂有新漆的汽车要在碎石路上行驶、越 过水滩，在不同气候条件下估价。
• 罐头漆要在贮存中检验内壁漆膜的损坏 和罐装物的气味。