涂料黏度簡(jiǎn)介
一、什么是黏度
流體在外力作用下流動(dòng)和變形,黏度是流體抗拒流動(dòng)內(nèi)部阻力的量度,也稱為內(nèi)摩擦力系數(shù)。黏度以對(duì)流體施加的外力與產(chǎn)生流動(dòng)速度梯度的比值表示。外力有剪切力和拉伸力,剪切應(yīng)力與剪切速率的比值稱為剪切黏度,通稱動(dòng)力黏度,國(guó)際單位為帕·秒(Pa·s)。動(dòng)力黏度與密度的比值稱為運(yùn)動(dòng)黏度,單位是米2/秒(m2/s)。
流體流動(dòng)分為牛頓型和非牛頓型。牛頓型流動(dòng)是流體在一定溫度下,在很寬的剪切速率范圍內(nèi),黏度(剪切應(yīng)力與剪切速率之比)值是常數(shù)。非牛頓型流體的黏度值隨剪切應(yīng)力的變化而改變。隨著剪切應(yīng)力的增加,黏度值降低的流體稱為假塑性流體;切變應(yīng)力增加,黏度值也隨之增加的稱為膨脹性流體;如果在流體流動(dòng)發(fā)生以前必須施加一定的切變應(yīng)力才能流動(dòng),低于這個(gè)屈服值,流體只能變形的稱為塑性流體。非牛頓型流體的黏度通常稱為表觀(現(xiàn))黏度。表觀黏度是這個(gè)黏度值僅與一個(gè)剪切速率相關(guān),在不同的剪切速率下,表現(xiàn)出不同的表觀黏度值。
液體涂料中除溶劑型清漆和低黏度的色漆屬于牛頓型流體以外,絕大多數(shù)的色漆屬于非牛頓型中的假塑性流體或塑性流體,因此,它們的黏度值是它們的表觀黏度。厚漿狀的涂料如膩?zhàn)恿?xí)慣上稱其黏度為稠度(consistency),表示的是其流動(dòng)性。
液體涂料,特別是含有大密度顏料的色漆,為了在容器中能夠長(zhǎng)期貯存,通常保持較高的黏度值,這是涂料的原始黏度。施工時(shí)需要用稀釋劑調(diào)整至較低的黏度,以適合不同施工方法的需要,這時(shí)的黏度稱為施工黏度。
涂料的原始運(yùn)動(dòng)黏度因品種而異,一般清漆在150~300mm2/s,磁漆在200~400mm2/s,個(gè)別厚漿型品種能高達(dá)數(shù)萬(wàn)mm2/s。施工黏度刷涂較高,在250mm2/s左右,空氣噴涂時(shí)的施工黏度通常要求50mm2/s左右,無(wú)空氣噴涂、淋涂或浸涂等要求的施工黏度各異。涂料的原始黏度和施工黏度隨溫度升降而變化,因此只能在同一溫度條件下測(cè)定。
二、液體的黏度測(cè)量方法
液體涂料的黏度檢測(cè)方法有多種,分別適用于不同的品種,主要采用間接比較的測(cè)定方法。透明清漆和低黏度色漆的黏度檢測(cè)以流出法為主,透明清漆以及溶劑法合成樹(shù)脂時(shí)的黏度檢測(cè)還釆用氣泡法和落球法。高黏度色漆是通過(guò)測(cè)定不同剪切速率下的應(yīng)力來(lái)測(cè)定黏度的,同時(shí)還可測(cè)定液體其他的流變特性。
(1)流出法
通過(guò)測(cè)定液體涂料在一定容積的容器內(nèi)流出的時(shí)間來(lái)表示涂料的黏度。依據(jù)使用的儀器可分為毛細(xì)管法和流量杯法(見(jiàn)圖3-3)。這是比較常用的方法。
①毛細(xì)管法是測(cè)定涂料黏度的一種經(jīng)典方法,適用于測(cè)清澈透明的液體。毛細(xì)管黏度計(jì)有多種型號(hào),如奧斯特瓦爾德黏度計(jì)(0stwaldviscometer)、賽波特黏度計(jì)(Sayboltvis-cometer)、坎農(nóng)一芬斯克黏度計(jì)(Cannon-Fenskeviscometer)、烏氏黏度計(jì)(Ubbe1ohdevis-cometer)等。各種黏度計(jì)又按毛細(xì)管內(nèi)徑尺寸不同,分別適用于不同范圍黏度的測(cè)量。由于毛細(xì)管黏度計(jì)易損壞,而且操作清洗均較麻煩,不適合用于工業(yè)生產(chǎn),現(xiàn)主要用于校正其他黏度計(jì)。
②流量杯法實(shí)質(zhì)上是毛細(xì)管黏度計(jì)的工業(yè)化應(yīng)用,將毛細(xì)管黏度計(jì)計(jì)時(shí)的起止線之間的容積放大,并把細(xì)長(zhǎng)的毛細(xì)管改為粗短的小孔。由于容積大、流出孔又粗又短,因此操作、清洗均較方便, 應(yīng)用比較廣泛。流量杯黏度計(jì)所測(cè)定的黏度為運(yùn)動(dòng)黏度,通常以一定量的試樣從黏度杯流出需要的時(shí)間來(lái)表示,以秒作單位。這種黏度計(jì)適用于低黏度的清漆和色漆,但不適用于測(cè)定非牛頓型的涂料,如高稠度、高顏料分涂料。流量杯黏度計(jì)由于流出孔直徑大、長(zhǎng)度短,因而流動(dòng)的穩(wěn)定性較差,再加上流動(dòng)過(guò)程中雷諾指數(shù)較大,因此,它不能代替毛細(xì)管黏度計(jì)用于科學(xué)研究方面。
世界各國(guó)使用的流量杯黏度計(jì)各有不同名稱,都按流出孔徑大小劃分為不同型號(hào)。各種黏度杯的形狀大致相同,但結(jié)構(gòu)尺寸略有差別。我國(guó)通用涂-1黏度計(jì)和涂-4黏度計(jì)(GB/T 1723),同時(shí)等效釆用ISO流量杯(GB/T 6753.4);美國(guó)ASTM規(guī)定釆用的是福特(Ford)杯和殼牌杯(She11 cup);德國(guó)釆用的稱為DI黏度杯。它們都按孔徑大小分為不同的型號(hào),如ISO杯有3#、4#和6#三種。
每種型號(hào)的黏度杯都有其最佳的測(cè)量范圍。我國(guó)涂-1黏度計(jì)適用于測(cè)定流出時(shí)間大于20s的涂料,涂-4黏度計(jì)適用于測(cè)定流出時(shí)間為20~100s的涂料。ISO及福特杯則適用于測(cè)定流出時(shí)間為30~90s的涂料。低于或高于流出時(shí)間范圍, 測(cè)得的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度就差。
用流出時(shí)間可換算成運(yùn)動(dòng)黏度,但各種黏度杯的換算公式不同。同樣孔徑大小的黏度杯因其結(jié)構(gòu)尺寸不同,同樣流出時(shí)間換算得到的運(yùn)動(dòng)黏度值也不同。運(yùn)動(dòng)黏度為300mm2/s的涂料樣品,用涂-4黏度計(jì)測(cè)得的流出時(shí)間為80s;福特杯4#杯為82s,而用ISO4#杯超過(guò)100s,須換用ISO6#杯,測(cè)得的流出時(shí)間為44s。在選用流量杯測(cè)定黏度時(shí),需選擇合適型號(hào)的黏度計(jì),使測(cè)得的流出時(shí)間在規(guī)定范圍的中間,并且注明使用何種型號(hào)的黏度計(jì)所測(cè)。
察恩黏度計(jì)(Zahncup)適用于施工現(xiàn)場(chǎng)。它為圓柱形、球形底,配有較長(zhǎng)提手,按其底部開(kāi)有的小孔的尺寸分為5個(gè)型號(hào),合成一套,分別測(cè)量不同黏度的產(chǎn)品,測(cè)定的范圍為20~1200mm2/s。此種黏度計(jì)操作方便,適合現(xiàn)場(chǎng)使用。
(2)落球法
落球法利用固體在液體中移動(dòng)速度的快慢來(lái)測(cè)定液體的黏度,適用于測(cè)定黏度較高的透明涂料,如硝酸纖維素清漆及漆料,多用于生產(chǎn)控制。我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 1723?涂料黏度測(cè)定法?規(guī)定了落球黏度計(jì)的規(guī)格和測(cè)試方法。
最簡(jiǎn)單的落球黏度計(jì)是由一根精確尺寸的玻璃管,內(nèi)裝滿被測(cè)液體,用一鋼質(zhì)(或鋁質(zhì)、玻璃)小球沿管中心自由落下,取自由降落過(guò)程中的一段距離,測(cè)定其時(shí)間,以秒表示。垂直式落球黏度計(jì)測(cè)得的時(shí)間可以用斯托克斯(Stokes)公式近似換算成動(dòng)力黏度(Pa· s)。
式中,d表示鋼球直徑,cm;v表示鋼球下降速度,cm/s;ρs表示鋼球的密度,g/cm3;p表示試樣的密度,g/cm3;g為重力加速度,980cm/s2。
偏心式落球黏度計(jì)是落球黏度計(jì)的改進(jìn)產(chǎn)品,即赫伯勒(Hoppler)黏度計(jì)。管子傾斜成一定的角度,使小球沿管壁穩(wěn)定下滑,可避免小球在垂直降落過(guò)程中因偏離垂線而引起的測(cè)量誤差。小球沿管壁下滑時(shí),在管壁上映出銀灰點(diǎn),能測(cè)定不透明液體的黏度。
(3)氣泡法
利用空氣泡在液體中的移動(dòng)速度來(lái)測(cè)定涂料產(chǎn)品的黏度,所測(cè)黏度也是運(yùn)動(dòng)黏度,只適用于透明清漆。
氣泡粘度計(jì)(Bubble viscometer)即格氏管。是一支一端封閉的平底玻璃管,其內(nèi)徑為(10.75±0.025)mm,總長(zhǎng)度(114±1)mm,在距管內(nèi)底部99mm及107mm處各劃一道線,以保證液體高度99mm,氣泡高度8mm。此標(biāo)準(zhǔn)最初是由美國(guó)Gardner實(shí)驗(yàn)室提供,稱為加德納-霍爾德氣泡粘度計(jì),故習(xí)稱加氏氣泡粘度計(jì)或格氏管,并以英文字母進(jìn)行編號(hào),粘度范圍從最小的A-5起至最大的Z-10止,共41個(gè)檔次。(低黏度系5個(gè);清漆系20個(gè);高黏度系12個(gè);橡膠系4個(gè))。
也可不與標(biāo)準(zhǔn)管比較,測(cè)定氣泡上升的時(shí)間,用時(shí)間(s)作為表示黏度的單位。編號(hào)、秒等這些條件黏度可以換算成標(biāo)準(zhǔn)的運(yùn)動(dòng)黏度或動(dòng)力黏度。
(4)設(shè)定剪切速率測(cè)定法
高黏度的色漆是非牛頓型流體,在不同的剪切應(yīng)力作用下產(chǎn)生不同的剪切速率,因而它們的黏度不是一個(gè)定值,用上面3種方法都不能測(cè)出它們的實(shí)際黏度值。在固定的剪切應(yīng)力下改變剪切速率,得到涂料的表觀黏度曲線,能夠說(shuō)明涂料的流變性。旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)是使涂料產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)流動(dòng),測(cè)量使其達(dá)到固定旋轉(zhuǎn)速率時(shí)需要的應(yīng)力,再換算成涂料的黏度。
最初旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)的構(gòu)造為2個(gè)同心的圓筒,內(nèi)筒可以轉(zhuǎn)動(dòng)。用電機(jī)帶動(dòng),調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速,使內(nèi)筒在給定的較低轉(zhuǎn)速 (6~ 120r/min)下轉(zhuǎn)動(dòng),測(cè)定內(nèi)筒轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)外筒造成的力矩,就可換算成動(dòng)力黏度的數(shù)值?,F(xiàn)代的旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)有很多形式,都能自動(dòng)顯示數(shù)值和進(jìn)行調(diào)節(jié)(見(jiàn)圖3-4)。
色漆的質(zhì)量控制一般選用轉(zhuǎn)盤(pán)式的,可測(cè)得幾個(gè)轉(zhuǎn)速下的黏度,由此作出流動(dòng)曲線,可以測(cè)定觸變性。轉(zhuǎn)盤(pán)式旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)的測(cè)定方法在美國(guó)ASTMD2196中有詳細(xì)的規(guī)定。測(cè)定結(jié)果以mPa·s表示。
乳膠漆類大多使用槳式,如斯托默黏度計(jì)(Stormerviscometer)。特別黏稠的涂料通常釆用錐板式旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)。
三、夢(mèng)能服務(wù)與支持
1、免費(fèi)樣品
如果您對(duì)我公司的工業(yè)重防腐油漆產(chǎn)品有需要或者申請(qǐng)樣品試用,請(qǐng)與我們的客服人員取得聯(lián)系。400-878-0506
油漆樣品適用范圍:
用于新建項(xiàng)目:驗(yàn)證油漆配套的可行性、檢驗(yàn)附著力、效果圖與實(shí)際顏色的色差。
用于維修項(xiàng)目:驗(yàn)證與舊涂層的兼容性。
用于日常修補(bǔ):提供少量樣品用于修補(bǔ)破損處。
申請(qǐng)用量:在1KG以內(nèi)免費(fèi)送貨上門。
2、免費(fèi)打樣
如果您想看到工業(yè)重防腐油漆在產(chǎn)品上的實(shí)際應(yīng)用、外觀、性能測(cè)試,請(qǐng)與我們客服人員聯(lián)系,將樣板寄往夢(mèng)能科技營(yíng)銷部,由專業(yè)噴涂人員為樣板提供油漆打樣。
3、服務(wù)團(tuán)隊(duì)
夢(mèng)能對(duì)技術(shù)服務(wù)團(tuán)隊(duì)始終進(jìn)行一系列的標(biāo)準(zhǔn)化管理,從專業(yè)培訓(xùn)到日常報(bào)告的管理都有一整套完善的體系。夢(mèng)能公司每年都會(huì)對(duì)技術(shù)服務(wù)人員進(jìn)行定期的技術(shù)培訓(xùn)和能力審計(jì),以使每一位技術(shù)服務(wù)人員保持高水準(zhǔn)的專業(yè)素質(zhì),每一位技術(shù)服務(wù)人員都配備先進(jìn)的涂裝檢驗(yàn)儀器,儀器設(shè)備均按規(guī)定的時(shí)間期限進(jìn)行定期校驗(yàn),以保證每套儀器設(shè)備工作狀況良好。
4、購(gòu)買通道
零售:購(gòu)買50kg以內(nèi),線上購(gòu)買,抖店直接下單購(gòu)買。
工廠業(yè)務(wù):長(zhǎng)期合作、量大從優(yōu)、生產(chǎn)調(diào)試、質(zhì)量檢測(cè)、開(kāi)具13%專用發(fā)票
貿(mào)易、代理:提供代工業(yè)務(wù)支持,項(xiàng)目保護(hù)。
業(yè)主、總包、設(shè)計(jì)院:提供防腐方案設(shè)計(jì)、性能檢測(cè)、施工方案、現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)指導(dǎo)。
涂裝施工:提供解決方案、現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)指導(dǎo)。