一种使用旋转流变仪快速评价水性高分子材料流平流挂性能的测试方法技术

本发明专利技术涉及一种使用旋转流变仪快速评价水性高分子材料流平流挂性能的测试方法。具体地，所述方法通过采用旋转流变仪可快速、直接、高效地测试和评价水性高分子材料的流平流挂性能的优劣。

A test method for rapid evaluation of the flow leveling and sagging properties of water-based polymer materials by using a rotating rheometer

【技术实现步骤摘要】
一种使用旋转流变仪快速评价水性高分子材料流平流挂性能的测试方法
本专利技术涉及检测领域，具体地涉及一种使用旋转流变仪快速评价水性高分子材料流平流挂性能的测试方法。
技术介绍
水性高分子涂层材料是一种施工方便、丰富多彩、经济实用，安全环保的化工产品。它不仅具有使建筑、船舶、机械等的表面防止锈蚀，延长使用寿命的功能，还具有装饰环境给人以美的享受的功能，而随着科技的不断发展和人们对品质的不断追求，水性高分子涂层材料在不断的向更高性能、更高效，更环保的方向发展，水性高分子装饰材料逐步成为一种专用性更强的精细化学产品。施工性能是评价水性高分子装饰材料的重要性能之一，施工性能包括施工手感、流平、流挂、光泽均匀度等等评价指标，而水性高分子装饰材料施工后涂层在底材表面的流平至关重要，流平的好坏会直接影响到涂膜的外观和光泽，是水性高分子装饰材料施工性能中的一项重要指标。流平是指水性高分子装饰材料在涂覆后，尚未干燥成膜之前，由于表面张力的作用，湿漆膜能够流动而消除施工过程中引入的涂痕和表面缺陷并逐渐收缩成最小面积，形成一个平整、光滑、均匀涂层的过程。研究认为，流平的驱动力是水性高分子材料的表面张力，流平性是水性高分子材料经施涂后，产生流动能力的一种度量。Verkholantsev认为，流平性可以用Adams公式(式Ⅰ)来评价，这里假定涂膜刷痕为图1所示的正弦波。at＝a0exp[-Cγh3t/(3λ4η)]式Ⅰ式中，a0--起始时的波形振幅；at--经过时间t之后的波形振幅；>C--常数；γ--水性高分子材料的表面张力；h--平均湿膜厚度；t--湿膜涂刷后所经过的时间；λ--刷痕的波长；η--水性高分子材料的黏度。由式Ⅰ可以看出，水性高分子材料样品的黏度低，刷痕波长短，波形振幅小，平均湿膜厚度大，样品表面张力高，流平的时间长，会对样品的流平有利。其中平均湿膜厚度以3次方起作用，刷痕间的波长以4次方起作用。表面张力大有利于流平，但是表面张力不能过高，否则会影响水性高分子材料对基层的润湿和附着。在传统的施工性能评价中，流平流挂性能的评价主要依赖于施工人员及其相关人员的目视、触摸等感官评价，较为主观，不能定量评价，而在实验室中，通常使用轮廓仪对涂膜波形振幅进行测量，可以对涂膜的流平性进行客观定量评价，但是两种方式都需要施工完成后再进行测试，并且只能得到表象的结果，对于产品开发过程而言不能给到改进性能的建议，同时比较耗费时间，影响开发效率，因此开发一种快速测试评价水性高分子材料流平流挂性能的方法将具有实际的应用意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高效测试评价水性涂料流平流挂性能的方法。本专利技术的第一方面，提供了一种测试和评价水性涂料流平流挂性能的方法，包括步骤：1)提供旋转流变仪和待测样品；2)使用所述旋转流变仪以振幅扫描的形式对所述待测样品进行扫描，基于所得结果确定所述待测样品的线性粘弹区，然后使用数据处理软件计算得到所述旋转流变仪在所述扫描过程中在所述线性粘弹区的测试条件；3)将所述待测样品置于所述旋转流变仪的测量系统中，以步骤2)所得测试条件，使用旋转流变仪在剪切模式下测得所述待测样品的流变学信息Y1；4)以步骤2)所得测试条件，使用旋转流变仪在震荡模式下测得所述待测样品的流变学信息Y2；5)使用式I计算所述待测样品的流平流挂相关参数L，然后与标准范围进行比对，从而判断所述待测样品的流平流挂性能。L＝Y1/Y2式I在另一优选例中，所述待测样品为水性涂料。在另一优选例中，步骤2)中，所述“以振幅扫描的形式”是指以固定振荡频率、振幅从零开始增大的方式。在另一优选例中，步骤2)中，“所得结果”是指所述待测样品的模量变化结果。在另一优选例中，步骤3)中，所述旋转流变仪的测量系统选自下组：平行板测量系统、同心圆筒测量系统和锥平板测量系统。在另一优选例中，所述旋转流变仪的测量系统为同心圆筒测量系统和平行板测量系统。在另一优选例中，步骤3)中，所述流变学信息Y1是指所述待测样品的屈服值。在另一优选例中，步骤4)中，所述流变学信息Y2是指在震荡模式下的扫描过程中所述待测样品在高频区域(10-20Hz)扫描所得流变学信息(即所述待测样品的结构强度)的均值。在另一优选例中，步骤5)中，所述标准范围为0.5-5。在另一优选例中，步骤5)中，所述标准范围为0.5-3.5。在另一优选例中，步骤5)中，所述比对是指将所述流平流挂相关参数L与标准范围进行比较，如所述待测样品的流平流挂相关参数L在标准范围内，则判断所述待测样品的流平流挂性能良好；如所述待测样品的流平流挂相关参数L不在标准范围内，则判断所述待测样品的流平流挂性能较差。应理解，在本专利技术范围内中，本专利技术的上述各技术特征和在下文(如实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。附图说明图1是Adams公式中对涂膜微观结构的模拟示意图，其中设定涂膜刷痕具有正弦波结构。图2为使用流变仪在剪切模式下测得的样品A、B、C、D、E的流变学信息。图3为使用流变仪在震荡模式下测得的样品A、B、C、D、E的流变学信息。图4为样品A、B、C、D、E涂膜的实际表面轮廓图。具体实施方式本专利技术人经过长期而深入的研究，通过旋转流变仪的采用获得一种可高效、简便、直接测量和评价水性涂料流平流挂性能的方法。所述方法可在水性涂料产品研发早期对所得水性涂料的流平流挂性能进行预判，也可在水性涂料的筛选中快速筛出施工性能符合要求的水性涂料，更可在生产阶段实现对产品质量的准确把控，因此，所述方法可极大地推进水性涂料的产品研发进程、助于筛选更适于所需要求的水性涂料和保证生产环节水性涂料的品控。在此基础上，专利技术人完成了本专利技术。水性高分子材料流平流挂性能水性高分子涂层材料是指以水为分散介质，以合成树脂乳液为基料，加入颜填料和助剂经一定工艺过程制成的涂料。其固含量往往一般在45％～50％左右。流平流挂性能是水性高分子材料施工性能的重要指标之一，产品需要在施工过程及涂膜干燥过程中无流挂现象，干燥后涂膜手感平整、光滑、均匀、无明显滚痕。水性高分子材料的流平流挂性能与其本身所具有结构强度有关，当样品的结构强度较弱时，当施加一定的外力后，有更多的能量转化为动能，样品的损耗模量较大而储存模量较小，样品更容易发生流动，当施工后，流平性能会较好，但是如果动能太大，则会容易产生流挂现象。而当样品结构较强时，当施加一定的外力后，有更多的能量转化为内能，样品的损耗模量较小而储存模量较大，样品则较不容易发生流动，当施工后，样品的流平性能较差，不会发生流挂现象。因此，合适的结构强度能够维持良好的流平和流挂性能平衡。应理解，上述机理解释仅用于解释本专利技术但并不本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种测试和评价水性涂料流平流挂性能的方法，其特征在于，包括步骤：/n1)提供旋转流变仪和待测样品；/n2)使用所述旋转流变仪以振幅扫描的形式对所述待测样品进行扫描，基于所得结果确定所述待测样品的线性粘弹区，然后使用数据处理软件计算得到所述旋转流变仪在所述扫描过程中在所述线性粘弹区的测试条件；/n3)将所述待测样品置于所述旋转流变仪的测量系统中，以步骤2)所得测试条件，使用旋转流变仪在剪切模式下测得所述待测样品的流变学信息Y

【技术特征摘要】
1.一种测试和评价水性涂料流平流挂性能的方法，其特征在于，包括步骤：
1)提供旋转流变仪和待测样品；
2)使用所述旋转流变仪以振幅扫描的形式对所述待测样品进行扫描，基于所得结果确定所述待测样品的线性粘弹区，然后使用数据处理软件计算得到所述旋转流变仪在所述扫描过程中在所述线性粘弹区的测试条件；
3)将所述待测样品置于所述旋转流变仪的测量系统中，以步骤2)所得测试条件，使用旋转流变仪在剪切模式下测得所述待测样品的流变学信息Y1；
4)以步骤2)所得测试条件，使用旋转流变仪在震荡模式下测得所述待测样品的流变学信息Y2；
5)使用式I计算所述待测样品的流平流挂相关参数L，然后与标准范围进行比对，从而判断所述待测样品的流平流挂性能。
L＝Y1/Y2式I。


2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述待测样品为水性涂料。


3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)中，所述“以振幅扫描的形式”是指以固定振荡频率、振幅从零开始增大的方式。


4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)中，“所得结果”是指所述待测样品的模量变化...

【专利技术属性】
技术研发人员：张麟敏，朱星星，黄燕，
申请(专利权)人：立邦涂料中国有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31