1、第六章涂料的流變學與表面化學第六章涂料的流變學與表面化學6.1涂料中的流變學涂料中的流變學流變現(xiàn)象流變現(xiàn)象-液體在承受壓力下的不可逆形變。液體在承受壓力下的不可逆形變。是涂料在生產、貯存和涂裝中的重要性是涂料在生產、貯存和涂裝中的重要性質之一。還會影響到干膜的性質。質之一。還會影響到干膜的性質。6.1.1流變性流變性液體受力產生流動的性質。液體受力產生流動的性質。力的作用方式不同，流動形式也不同，力的作用方式不同，流動形式也不同，受剪切拉力受剪切拉力-單向層流，產生簡單剪切單向層流，產生簡單剪切受壓力受壓力-左右向流動左右向流動1、簡單剪切下的流變性、簡單剪切下的流變性涂料工業(yè)中涂料工業(yè)中對剪

2、切力的研究側重于簡單剪切對剪切力的研究側重于簡單剪切D黏度或動力黏度，單位黏度或動力黏度，單位Pa.s 反應了液體反應了液體的流變性的流變性 。液體分為五種：。液體分為五種：牛頓液體牛頓液體：剪切力與剪切速率之比恒定時，剪切力與剪切速率之比恒定時，曲線斜率相同，這種液體稱為牛頓液體曲線斜率相同，這種液體稱為牛頓液體非牛頓液體非牛頓液體：反之為非牛頓液體：反之為非牛頓液體 有有塑性流體，假塑性流體和膨脹流體塑性流體，假塑性流體和膨脹流體D牛頓液體牛頓液體一條直線，粘度恒定一條直線，粘度恒定 塑性流體塑性流體交與剪切應力軸上的一條直交與剪切應力軸上的一條直 線有屈服值，超過才開始流動。線有屈服值，

3、超過才開始流動。 多為分散體多為分散體。假塑性流體假塑性流體有屈服值，彎向剪切速率軸有屈服值，彎向剪切速率軸 多多為聚合物和不規(guī)則的顆粒為聚合物和不規(guī)則的顆粒膨脹流體膨脹流體通過原點向剪切力軸彎曲，通過原點向剪切力軸彎曲， 黏度隨剪切率增加而增加，黏度隨剪切率增加而增加， 出現(xiàn)在高含量微細固體顆粒體系出現(xiàn)在高含量微細固體顆粒體系 牛頓流體牛頓流體塑性流體塑性流體假塑性流體假塑性流體膨脹流體膨脹流體水、酒精等大多水、酒精等大多數(shù)純液體、輕質數(shù)純液體、輕質油、油、低分子化合低分子化合物物溶液以及低速溶液以及低速流動的氣體等均流動的氣體等均為牛頓流體；為牛頓流體；高高分子聚合物分子聚合物的濃的濃溶液

4、和懸浮液等溶液和懸浮液等一般為非牛頓流一般為非牛頓流體。體。塑性塑性假塑性假塑性膨脹膨脹靜置靜置流動流動從液體流動角度討論簡單剪切力下液體從液體流動角度討論簡單剪切力下液體的流變性。涂料為非牛頓流體。的流變性。涂料為非牛頓流體。2、純剪切下的流變性、純剪切下的流變性是液體受上方壓力而流動的的模型，是液體受上方壓力而流動的的模型，涂料中，在輥涂的情況下作純剪切流涂料中，在輥涂的情況下作純剪切流動；在三輥機的研磨中，研磨料做純動；在三輥機的研磨中，研磨料做純剪切流動。剪切流動。 理論研究較少。理論研究較少。3、拉伸下的流變性、拉伸下的流變性 當體系受到拉伸力作用的時候，會產當體系受到拉伸力作用的時

5、候，會產生抵抗拉伸的拉伸黏度。當對聚合物生抵抗拉伸的拉伸黏度。當對聚合物溶液施加拉伸時，聚合物分子有被拉溶液施加拉伸時，聚合物分子有被拉直或排列成序的傾向。直或排列成序的傾向。6.1涂料中的流變學流變性用什么表示？流變性用什么表示？與那些因素有關？與那些因素有關？流體的類型流體的類型 ？討論討論6.1.2流變性與涂料質量流變性與涂料質量D6.1.2流變性與涂料的質量流變性與涂料的質量 涂料的流變性是影響涂膜外觀和性能涂料的流變性是影響涂膜外觀和性能的主要因素。涂料是極其復雜的體系，的主要因素。涂料是極其復雜的體系，各種物質、組分之間的相互作用都會各種物質、組分之間的相互作用都會影響到流變性。影

6、響到流變性。 流變性對涂料質量的影響表現(xiàn)在：流變性對涂料質量的影響表現(xiàn)在： 涂料儲存中顏料的沉降；施工中濕膜涂料儲存中顏料的沉降；施工中濕膜的流平和流掛；施工后的粘度。的流平和流掛；施工后的粘度。剪切速率剪切速率 S-1 色漆顏料沉降問題色漆顏料沉降問題 涂料從生產到使用必然有一段時間間涂料從生產到使用必然有一段時間間隔，如果在此期間發(fā)生顏料沉降，則影隔，如果在此期間發(fā)生顏料沉降，則影響開罐質量，響開罐質量， 沉降沉降-攪拌攪拌-均勻均勻-不影響膜質量不影響膜質量 沉降沉降-攪拌攪拌-不均勻不均勻-影響膜質量。影響膜質量。 產生沉降時的剪切速率約產生沉降時的剪切速率約10-110-5s-1。剪

7、切應力剪切應力1Pa, 貯存期的最佳粘度應在貯存期的最佳粘度應在103Pa.s。沉降速度減慢到可以度過一定的貯存期。沉降速度減慢到可以度過一定的貯存期。一個月，半年一個月，半年 上面討論是以流變性防止顏料沉降的，上面討論是以流變性防止顏料沉降的，實際中更多地用穩(wěn)定劑來調節(jié)。也可實際中更多地用穩(wěn)定劑來調節(jié)。也可以利用聚合物的結構和互溶劑來調節(jié)。以利用聚合物的結構和互溶劑來調節(jié)。6.1.3涂料的組成與流變性涂料的組成與流變性1、成膜聚合物與溶劑間的相互作用成膜聚合物與溶劑間的相互作用 溶劑與成膜聚合物間相互作用可以減溶劑與成膜聚合物間相互作用可以減弱聚合物間的相互作用。這樣就增加弱聚合物間的相互作

8、用。這樣就增加了聚合物間的自由體積，提高了自由了聚合物間的自由體積，提高了自由度，降低了粘度。度，降低了粘度。 因此可以利用溶劑調整涂料的粘度，如因此可以利用溶劑調整涂料的粘度，如酮是氫鍵的接受體，可以消除含羥基聚酮是氫鍵的接受體，可以消除含羥基聚合物之間的相互作用，降低粘度。合物之間的相互作用，降低粘度。2、流變助劑與增稠劑、流變助劑與增稠劑 改變流變性主要是改變粘度，涂料中改變改變流變性主要是改變粘度，涂料中改變粘度的助劑有兩大類：流變助劑粘度的助劑有兩大類：流變助劑,增稠劑增稠劑 1） 能改變流變曲線（剪切應力能改變流變曲線（剪切應力-剪切速率）剪切速率）形狀，提高低剪切率下的粘度形狀，

9、提高低剪切率下的粘度-稱為流變稱為流變助劑。助劑。用于溶劑型涂料。有機膨潤土，氣用于溶劑型涂料。有機膨潤土，氣相二氧化硅等。相二氧化硅等。2)不能改變流動曲線形狀，只能移動位置。不能改變流動曲線形狀，只能移動位置。在高低剪切率下都能提高粘度在高低剪切率下都能提高粘度-成為增稠劑成為增稠劑用于水性涂料。常用水溶增稠劑有：纖維素用于水性涂料。常用水溶增稠劑有：纖維素醚，堿溶脹型樹脂，和礦物增稠劑。醚，堿溶脹型樹脂，和礦物增稠劑。 流變曲線6.1.4流變性的測定流變性的測定 流變性主要和粘度有關，粘度除了與樹流變性主要和粘度有關，粘度除了與樹脂脂 本身性質、助劑性質有關以外，本身性質、助劑性質有關以

10、外，還取決于剪切速率，即攪拌速度。還取決于剪切速率，即攪拌速度。高剪切速率下會發(fā)生什么？高剪切速率下高剪切速率下，涂料絕大部分的分子間作用力，涂料絕大部分的分子間作用力 和結構都已經破壞，恢復到樹脂和助劑原有和結構都已經破壞，恢復到樹脂和助劑原有的結構狀態(tài)，的結構狀態(tài)，此時粘度取決于聚合物的結構、分此時粘度取決于聚合物的結構、分子量、和分子量分布、顏料體積比子量、和分子量分布、顏料體積比。 低剪切速率下低剪切速率下， 基料，助劑性質基料，助劑性質影響涂料影響涂料粘度的因素粘度的因素 涂料的組成結構涂料的組成結構涂料的流變性由屈服值、觸變程度、涂料的流變性由屈服值、觸變程度、 施工剪切速率下的粘

11、度等決定施工剪切速率下的粘度等決定1、屈服值測定、屈服值測定 屈服值屈服值是液體產生流動的最低剪切應力。是液體產生流動的最低剪切應力。 用不同的粘度計側定屈服值，確定方用不同的粘度計側定屈服值，確定方式上有所不同。式上有所不同。1）剪切應力可控旋轉粘度計測屈服值）剪切應力可控旋轉粘度計測屈服值 先施加一個低于屈服值的應力，然后先施加一個低于屈服值的應力，然后慢慢地穩(wěn)定增加。密切監(jiān)測粘度，當慢慢地穩(wěn)定增加。密切監(jiān)測粘度，當粘度突然下降時的最大應力就是屈服粘度突然下降時的最大應力就是屈服值。值。 用應力對粘度作圖得粘度用應力對粘度作圖得粘度-應力曲線應力曲線粘度粘度-應力曲線確定屈服值應力曲線確定

12、屈服值2）旋轉粘度計測屈服值）旋轉粘度計測屈服值旋轉粘度計是通過拉緊彈簧來施加力，旋轉粘度計是通過拉緊彈簧來施加力，啟動時，測試樣品由于慣性而滯后，但啟動時，測試樣品由于慣性而滯后，但是彈簧的扭矩隨時間線性增大，一旦樣是彈簧的扭矩隨時間線性增大，一旦樣品轉動就會偏離線性，這個偏離點可視品轉動就會偏離線性，這個偏離點可視為屈服點。為屈服點。啟動方式有恒速啟動和等加速啟動啟動方式有恒速啟動和等加速啟動而這得到的彈簧扭矩而這得到的彈簧扭矩時間曲線是不同時間曲線是不同的。的。恒速啟動恒速啟動 彈簧扭矩彈簧扭矩時間曲線時間曲線等加速啟動等加速啟動 彈簧扭矩彈簧扭矩時間曲線時間曲線2、觸變程度測定、觸變程

13、度測定n觸變程度可由遞增剪切速率和觸變程度可由遞增剪切速率和遞減剪切速率在流動曲線中繪遞減剪切速率在流動曲線中繪出的，用滯后環(huán)所包圍的面積出的，用滯后環(huán)所包圍的面積來衡量，面積大觸變程度就大。來衡量，面積大觸變程度就大。n上面介紹的是第六章涂料的流變學上面介紹的是第六章涂料的流變學與表面化學中的流變學，與表面化學中的流變學，流變行為，流變行為，用黏度、屈服值、用黏度、屈服值、 觸變程度、剪切速率得表達觸變程度、剪切速率得表達及對涂料性能的影響及對涂料性能的影響總結：總結：兩個大問題兩個大問題 成膜理論成膜理論 流變性流變性成膜理論成膜理論 溶劑型、乳膠漆溶劑型、乳膠漆 物理成膜；化學成膜；氧化

14、成膜物理成膜；化學成膜；氧化成膜 流變性流變性 液體的類型液體的類型 ： 牛頓型牛頓型 非牛頓型非牛頓型 表征表征 ： 用黏度、屈服值、用黏度、屈服值、 觸變程度、剪切速率觸變程度、剪切速率6.2表面化學表面化學 涂料的生產應用是和表面或界面的作用涂料的生產應用是和表面或界面的作用密切聯(lián)系的。密切聯(lián)系的。界面：物質氣、液、固二相間的分界面界面：物質氣、液、固二相間的分界面氣氣液、氣液、氣固、液固、液液、固液、固-固固表面：把有氣體組成的界面稱為表面表面：把有氣體組成的界面稱為表面表面化學叫做界面化學意義更廣泛。表面化學叫做界面化學意義更廣泛。研究表面和界面的情況對于涂料有特別研究表面和界面的情

15、況對于涂料有特別重要的意義重要的意義涂料表面化學主要有涂料表面化學主要有表面張力和表面浸潤。表面張力和表面浸潤。6.1流變學流變學6.2.1表面張力表面張力體積一定的幾何形體中，球體的表面體積一定的幾何形體中，球體的表面積最小，如果沒有外力的影響或影響積最小，如果沒有外力的影響或影響不大時，液體趨向于成為球狀，如水不大時，液體趨向于成為球狀，如水銀球和荷葉上的水珠。液體的這種變銀球和荷葉上的水珠。液體的這種變化會引起液體表面自動收縮的趨勢。化會引起液體表面自動收縮的趨勢。 存在收縮力存在收縮力f和抵抗收縮的力和抵抗收縮的力因此若把液體做成液膜，為保持表面因此若把液體做成液膜，為保持表面平衡就需

16、要有一適當?shù)呐c液面相切的平衡就需要有一適當?shù)呐c液面相切的大小相等方向相反的力大小相等方向相反的力f作用于寬度為作用于寬度為l l的液膜上。的液膜上。存在著什么作用力？這就是表面張力，其值為這就是表面張力，其值為2lf此處由于膜有兩面，故乘以此處由于膜有兩面，故乘以2，比例系數(shù)比例系數(shù) 稱為表面張力系數(shù)，稱為表面張力系數(shù)，單位為單位為Nm， 它被表達為垂直通過液體表面上任一單位它被表達為垂直通過液體表面上任一單位長度與液面相切的收縮表面的力，長度與液面相切的收縮表面的力，表面張力系數(shù)通常簡稱為表面張力表面張力系數(shù)通常簡稱為表面張力把體系表面能降低到最小的力稱為表面張力。把體系表面能降低到最小的力

17、稱為表面張力。 表面張力也可以用表面自由能表示表面張力也可以用表面自由能表示 用單位面積上的自由能表示用單位面積上的自由能表示 是形成或擴張單位面積的界面所需要的最低是形成或擴張單位面積的界面所需要的最低能量。能量。 因此習慣上也用表面張力表示表面自由能。因此習慣上也用表面張力表示表面自由能。mJ26.2.2潤濕作用與接觸角潤濕作用與接觸角上面討論的表面張力是指液體的表面張上面討論的表面張力是指液體的表面張力，是可測的力，是可測的，固體的表面張力是無法測定的，固體的表面張力是無法測定的，Zismian提出了提出了“固體臨界表面張力固體臨界表面張力”的概念的概念 以衡量不能直接測定的固體表面張力

18、以衡量不能直接測定的固體表面張力?？梢岳靡后w與固體之間的浸潤程度來可以利用液體與固體之間的浸潤程度來考察固體的表面張力，這在涂料研究考察固體的表面張力，這在涂料研究中是很重要的。中是很重要的。潤濕潤濕作用指表面上一種流體被另一種流作用指表面上一種流體被另一種流體所代替，如固體表面上的氣體被液體體所代替，如固體表面上的氣體被液體所代替所代替潤濕作用分為三類，潤濕作用分為三類， 沾濕、浸濕和鋪展沾濕、浸濕和鋪展1、沾濕沾濕 指液體與固體接觸過程，指液體與固體接觸過程，液氣界面液氣界面固氣界面固氣界面例例 如涂料的液滴有效地附于基材表面之上上，如涂料的液滴有效地附于基材表面之上上，液固界面的過程液

19、固界面的過程沾濕過程的自由能變化是：沾濕過程的自由能變化是：waG 令)(LGSGsLGWa稱為粘附功，若稱為粘附功，若Wa0， 此過程可進行此過程可進行)(LGSGsL此時2、浸濕、浸濕 是把固體浸入液體的過程如顏料是把固體浸入液體的過程如顏料置入基料過程，也就是將固氣界面置入基料過程，也就是將固氣界面變?yōu)楣桃航缑娴倪^程，該過程的自變?yōu)楣桃航缑娴倪^程，該過程的自由能變化是：由能變化是：nWi 稱粘附張力稱粘附張力Wi0，固體可被浸，固體可被浸濕濕WiG 令SGsLGSGsL3、鋪展、鋪展 將涂料涂于基材上，涂料流動，附于將涂料涂于基材上，涂料流動，附于其上，過程實質是以其上，過程實質是以固固

20、/液界面代替液界面代替固氣界面，固氣界面，同時液體表面也擴展當同時液體表面也擴展當鋪展面積為單位面積時，自由能鋪展面積為單位面積時，自由能 變化為變化為：S稱為鋪展系數(shù)，若稱為鋪展系數(shù)，若S0 在恒溫恒壓下，液體在恒溫恒壓下，液體可在固體表面自動展開可在固體表面自動展開 即即SG,)(令SGLGsLGSGLGsL)( 由于固體表面張力常難以測定，能否由于固體表面張力常難以測定，能否潤濕，常用接觸角來作標準，接觸角以潤濕，常用接觸角來作標準，接觸角以表示表示，定義為三相交界處在液體中量，定義為三相交界處在液體中量得的角，得的角，cosLGSLsGslGsGl各種界面自由能（表面張力）的各種界面自

21、由能（表面張力）的關系：關系：cosLGSLSG是潤濕的基本方程，也叫楊氏方程是潤濕的基本方程，也叫楊氏方程9090 180180 可沾濕可沾濕(第二象限為負值）第二象限為負值）9090 可浸濕或可潤濕可浸濕或可潤濕 越小越好越小越好 = = 0 0可鋪展可鋪展 9090不不潤濕潤濕sLLGSG固體表面的潤濕和其表面能有關：固體表面的潤濕和其表面能有關：）鋪展系數(shù)（粘附張力粘附功1cosScos)cos1 (LGLGiWLGaW一般有機物及高聚物為低能表面，一般有機物及高聚物為低能表面， 不易被水潤濕，不易被水潤濕，氧化物、硫化物、無機鹽等為氧化物、硫化物、無機鹽等為 高能表面，易被水潤濕高能

22、表面，易被水潤濕不同階段的臨界關系6.2.3潤濕的動力學潤濕的動力學 以上討論的是熱力學潤濕，有時即使在以上討論的是熱力學潤濕，有時即使在熱力學上是能被潤濕的，實際上也有熱力學上是能被潤濕的，實際上也有可能潤濕不好，與潤濕速度有關，即可能潤濕不好，與潤濕速度有關，即動力學原因動力學原因如果把粗糙如果把粗糙 表面的縫隙當作毛細管，表面的縫隙當作毛細管，粘粘度為度為的液體流過半徑為的液體流過半徑為r，長度為，長度為的的毛細管所需時間毛細管所需時間t,可由下式計算，可由下式計算， 如何考慮動力學潤濕？SLSGn低粘度的液體可很快潤濕這些毛細管低粘度的液體可很快潤濕這些毛細管空隙，空隙，n高粘度的則需

23、很長的時間，如幾分鐘高粘度的則需很長的時間，如幾分鐘或幾小時?；驇仔r。n如果在潤濕完成之前涂料即失去流動如果在潤濕完成之前涂料即失去流動性，那么就會形成動力學的不潤濕性，那么就會形成動力學的不潤濕n常溫固化的涂料，如果粘度較高，比常溫固化的涂料，如果粘度較高，比較容易形成這種動力學不潤濕較容易形成這種動力學不潤濕-附著附著力差力差 底材的表面張力底材的表面張力 底材底材 臨界表面臨界表面張力張力mN/m 底材底材臨界表面臨界表面 張力張力mN/m鍍鋅鐵板鍍鋅鐵板鋼鐵鋼鐵磷化鋼板磷化鋼板鋁鋁玻璃玻璃馬口鐵馬口鐵4536-4540-4537-457033-38聚丙烯聚丙烯聚苯乙烯聚苯乙烯尼龍尼龍

24、6尼龍尼龍66聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯聚四氟乙烯聚四氟乙烯28-324212463920成膜物質表面張力成膜物質表面張力 成膜物質成膜物質 臨界表面張臨界表面張力力mN/m成膜物質成膜物質臨界表面臨界表面 張力張力mN/m聚乙烯醇聚乙烯醇聚偏氯乙烯聚偏氯乙烯氯化橡膠氯化橡膠聚甲基丙烯聚甲基丙烯酸甲酯酸甲酯聚甲基丙烯聚甲基丙烯酸乙酯酸乙酯403740-45574136環(huán)氧樹脂環(huán)氧樹脂脲醛樹脂脲醛樹脂三聚氰胺樹三聚氰胺樹脂脂45-604542-5839206.2. 4涂料施工中的表面張力問題涂料施工中的表面張力問題1、流平與流掛、流平與流掛 流平和流掛是涂料應用中非常重要的流平和流掛是涂料

25、應用中非常重要的問題問題n涂料施工后能否達到平整光滑的特性，涂料施工后能否達到平整光滑的特性，稱為流平性稱為流平性n如何看流平性的好與壞？如何看流平性的好與壞？ 當涂料涂刷在基材上時，將留下刷痕，干燥后基本消失流平性當涂料涂刷在基材上時，將留下刷痕，干燥后基本消失流平性好。好。當干燥后用肉眼便可以看出涂層表面不平的情形，涂料流平性差當干燥后用肉眼便可以看出涂層表面不平的情形，涂料流平性差時時 漆膜由不平流向平流的推動力不是重力，而是表面張漆膜由不平流向平流的推動力不是重力，而是表面張力力在天花板上的涂層同樣可以流平流平在天花板上的涂層同樣可以流平流平用用Orchard公式評價公式評價：n式中式

26、中為表面張力為表面張力a。表示起始時的振幅，。表示起始時的振幅， at為時間振幅，為時間振幅， t為流平到為流平到at 時所需的時間時所需的時間n從式中可以看出，當涂料的粘度低時，從式中可以看出，當涂料的粘度低時， t 小，小，nX（涂層厚度）值高時（涂層厚度）值高時 t小小 t 值小表示流平值小表示流平好，因此好，因此 流平好希望涂料粘度低，涂層厚流平好希望涂料粘度低，涂層厚xaatt340226)(lg是什么作用使涂料在基材表面流平？是什么作用使涂料在基材表面流平？流平流掛n 乳膠漆一般流平性較差，乳膠漆一般流平性較差，原因在于在低剪切力情況下粘度高，原因在于在低剪切力情況下粘度高，當涂刷

27、于多孔基材時由于毛細管力，水相可當涂刷于多孔基材時由于毛細管力，水相可以迅速進入孔隙中，而乳膠粒子不能進入以迅速進入孔隙中，而乳膠粒子不能進入小孔，此時體系粘度會更高，流平更差小孔，此時體系粘度會更高，流平更差乳膠漆當水揮發(fā)到一定程度，乳膠粒子碰到乳膠漆當水揮發(fā)到一定程度，乳膠粒子碰到一起時立刻成半硬的結構，因此也不利于一起時立刻成半硬的結構，因此也不利于流平流平比較：比較：溶劑型漆的溶劑揮發(fā)是逐步的，溶劑型漆的溶劑揮發(fā)是逐步的，粘度逐步增加，可以較好的流平粘度逐步增加，可以較好的流平流掛的情況流掛的情況n流掛和流平不同，當涂料涂布在一個流掛和流平不同，當涂料涂布在一個垂直面時，由于重力，涂料

28、有向下流垂直面時，由于重力，涂料有向下流動的傾向，動的傾向，流掛便是由重力引起的流流掛便是由重力引起的流動動，這時涂料的黏度是抗拒流動的量，這時涂料的黏度是抗拒流動的量度，黏度大防止流掛性好度，黏度大防止流掛性好n流掛的速度公式表示如下：流掛的速度公式表示如下： 式中式中為涂料的密度為涂料的密度,g為重力加速度常數(shù)，為重力加速度常數(shù)，x為涂層厚度為涂層厚度粘度大，流掛速度小，涂層薄，流掛速度小。粘度大，流掛速度小，涂層薄，流掛速度小。2gv2x2、縮孔現(xiàn)象、縮孔現(xiàn)象n濕的涂層上若落上一滴表面張力低濕的涂層上若落上一滴表面張力低的液體，如烘箱中凝聚后滴下的溶的液體，如烘箱中凝聚后滴下的溶劑或臟物

29、劑或臟物(如油如油)，可使鄰近的涂料，可使鄰近的涂料表面張力降低，并向周圍表面張力表面張力降低，并向周圍表面張力較高處鋪展（以降低體系能量），較高處鋪展（以降低體系能量），于是形成一個火山口的現(xiàn)象，這種于是形成一個火山口的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱為縮孔現(xiàn)象稱為縮孔涂料在干燥過程中，隨著溶劑的蒸發(fā)，涂料在干燥過程中，隨著溶劑的蒸發(fā)，表層和底層的表面張力不同，便產生了一表層和底層的表面張力不同，便產生了一種推動力（拉動），使涂料從底層往上層種推動力（拉動），使涂料從底層往上層運動，這種運動導致局部渦流，形成所謂運動，這種運動導致局部渦流，形成所謂貝納爾漩流窩貝納爾漩流窩(Benard cell)，如圖所示

30、渦流原點有如火山口，向外噴如圖所示渦流原點有如火山口，向外噴發(fā)出下層涂料，這些表面張力低的涂料向發(fā)出下層涂料，這些表面張力低的涂料向周圍表面張力高的表層鋪展，形成隆起部周圍表面張力高的表層鋪展，形成隆起部分并使?jié)衲ば纬梢?guī)則的六角形，分并使?jié)衲ば纬梢?guī)則的六角形，3、貝納爾漩流窩、貝納爾漩流窩n 桔皮現(xiàn)象是指涂層表面微微地起伏不桔皮現(xiàn)象是指涂層表面微微地起伏不平，形狀有如桔皮的情況平，形狀有如桔皮的情況n形成桔皮的原因：在噴涂時，噴槍的形成桔皮的原因：在噴涂時，噴槍的距離控制不好或涂料和溶劑配合不好，距離控制不好或涂料和溶劑配合不好，霧化情況不好等都可引起桔皮霧化情況不好等都可引起桔皮 比如噴涂時

31、，霧化的小滴經過較長的距比如噴涂時，霧化的小滴經過較長的距離，溶劑揮發(fā)很多后，落在濕膜上，離，溶劑揮發(fā)很多后，落在濕膜上，由于這種小霧滴濃度高，表面張力大，由于這種小霧滴濃度高，表面張力大，周圍的涂料便自動向小霧滴鋪展，于周圍的涂料便自動向小霧滴鋪展，于是形成突起。是形成突起。4、桔皮現(xiàn)象、桔皮現(xiàn)象桔皮現(xiàn)象也可以用所謂的貝納爾桔皮現(xiàn)象也可以用所謂的貝納爾 漩流窩解釋漩流窩解釋6.2.6表面張力與涂料的質量表面張力與涂料的質量表面張力是液體能否在固體表面上自發(fā)表面張力是液體能否在固體表面上自發(fā)鋪展的關鍵。鋪展的關鍵。在涂料的制造和涂裝中都涉及到。在涂料的制造和涂裝中都涉及到。 如如顏料分散中，顏

32、料分散中，漆料對顏料表面的潤濕，漆料對顏料表面的潤濕， 涂裝中涂料對底材的潤濕，涂裝中涂料對底材的潤濕， 濕膜表面的流平等。濕膜表面的流平等。表面張力是涂料質量的關鍵之一。表面張力是涂料質量的關鍵之一。1、表面張力與濕膜的流平、表面張力與濕膜的流平n當涂料施之于底材上剛形成的濕膜是不平整當涂料施之于底材上剛形成的濕膜是不平整的，有刷痕、有接痕等，的，有刷痕、有接痕等， 是依靠涂料的表而張力使?jié)衲け砻媪髌?，因為是依靠涂料的表而張力使?jié)衲け砻媪髌?，因為平整的表面有最小的表面積，最低的表面能。平整的表面有最小的表面積，最低的表面能。n含有表面活性物質的涂料，在濕膜剛形成的，含有表面活性物質的涂料，在

33、濕膜剛形成的，出于表面積的突然成百倍的擴大，所以表面出于表面積的突然成百倍的擴大，所以表面張力高于平衡態(tài)的，就促使液體繼續(xù)流動，張力高于平衡態(tài)的，就促使液體繼續(xù)流動，因此良好的流平，表面張力是重要因素之一。因此良好的流平，表面張力是重要因素之一。 靠什么流平？靠什么流平？2、表面張力與漆膜對底材的附著力、表面張力與漆膜對底材的附著力n漆膜對底材的附著力主要是范德華漆膜對底材的附著力主要是范德華力，可明顯覺察到的范德華力是在力，可明顯覺察到的范德華力是在0.5nm左右，涂料對底材的浸潤不左右，涂料對底材的浸潤不好，好，就達不到有效的范德華力作用就達不到有效的范德華力作用范圍，范圍，就不可能有良好

34、的附著力。就不可能有良好的附著力。 因此漆膜對底材的附著首先是潤濕，因此漆膜對底材的附著首先是潤濕，二者分子相互接觸，建立一個界面。二者分子相互接觸，建立一個界面。穿過界面而相互作用。穿過界面而相互作用。3、表面張力與顏料的分散表面張力與顏料的分散 在顏料的分散中，首先是漆料浸透顏料顆在顏料的分散中，首先是漆料浸透顏料顆粒聚集體中的空隙中，深入的速度和程度與粒聚集體中的空隙中，深入的速度和程度與漆料對顏料表面的展布程度、速度有關。浸漆料對顏料表面的展布程度、速度有關。浸潤程度越大，速度越快，分散越好。潤程度越大，速度越快，分散越好。漆料浸入顏料聚集體中的能力可用漆漆料浸入顏料聚集體中的能力可用

35、漆料對顏料表面潤濕前后表面能差來衡量。料對顏料表面潤濕前后表面能差來衡量。s 顏料聚集體的表面能顏料聚集體的表面能被漆料浸潤后的表面能被漆料浸潤后的表面能SLsLG)(0 G 自發(fā)的潤濕自發(fā)的潤濕 即即 s 是一定的，要充分和快速潤濕，就是一定的，要充分和快速潤濕，就要降低漆料的表面張力，要降低漆料的表面張力， 和顏料和顏料/漆料的界面張力漆料的界面張力也可對顏料表面處理，降低表面能也可對顏料表面處理，降低表面能。 )(LsLs內容總結內容總結6.2 涂料中的表面化學涂料中的表面化學表面張力表面張力潤濕作用潤濕作用表面張力對涂膜性能的影響表面張力對涂膜性能的影響表面張力與漆膜對底材的附著力表面

36、張力與漆膜對底材的附著力漆膜對底材的附著首先是潤濕，二者分子相互漆膜對底材的附著首先是潤濕，二者分子相互接觸，建立一個界面，接觸，建立一個界面，漆料漆料表面張力低有利。表面張力低有利。表面張力與顏料的分散表面張力與顏料的分散漆料表面張力低好漆料表面張力低好SLsLG)(6.2.7降低涂料表面張力的途徑降低涂料表面張力的途徑1、選用表面張力低的溶劑選用表面張力低的溶劑 有機溶劑的表面張力比成膜聚合物的低，有機溶劑的表面張力比成膜聚合物的低，所以在溶劑型涂料中，選擇低表面能的所以在溶劑型涂料中，選擇低表面能的溶劑很重要。溶劑很重要。 水的表面張力很大，水性涂料中表面水的表面張力很大，水性涂料中表面張力大是一個問題，水張力大是一個問題，水+ 有機共溶劑有機共溶劑可降低表面張力?？山档捅砻鎻埩?。2、降低成膜物的表面張力、降低成膜物的表面張力n聚合物極性大，表面張力大，可以改變聚合物極性大，表面張力大，可以改變聚合物結構，降低其極性，降低表面張聚合物結構，降低其極性，降低表面張力。力。n在高極性的聚酯中引入飽和碳氫鏈段，在高極性的聚酯中引入飽和碳氫鏈段，在聚合物中引入