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弹性拉毛外墙涂料高剪切回复黏度和涂层表面形态关系,在特定条件下用流变测试方法取代辊涂施工来预测涂层表面形貌以缩短优化涂料配方周期,中国化工网,okmart.com
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弹性拉毛外墙涂料高剪切回复黏度和涂层表面形态关系,在特定条件下用流变测试方法取代辊涂施工来预测涂层表面形貌以缩短优化涂料配方周期
2019年06月08日    阅读量:169    新闻来源:中国化工网 okmart.com  |  投稿

研究发现对不同样品以初始黏度进行归一化后,黏度回复快的涂料弹性大,最终涂层表面花型尖锐。弹性拉毛涂料具有较短的流平时间大约10 s,回复黏度快的涂料能够保持最初的拉

0 前 言

目前我国外墙拉毛涂料的生产工艺基本上是物理混合以及颜料、填料的分散过程,不涉及化学反应中国化工网okmart.com。这种情况使得涂料配方对于涂料的生产具有非常重要的意义。直接决定涂料的生产过程和产品的质量。面涂为高级丙烯酸弹性乳胶漆,具有防水、抗裂缝及易洗净污迹等功能,与弹性中涂漆配套,适用于住宅、酒店、办公楼、学校等大型建筑物的新建工程,适用于建筑物外墙的混凝土或水泥沙浆墙面装饰及保护,特别适用于出现细微裂缝的墙体表面的涂装。中涂为特殊改性弹性复层涂料,具有优异弹性,涂膜能遮盖墙面的细微裂缝以及抵抗水泥砂浆墙面开裂的性能,出色的防水性能,能防止外界水渗透入混凝土及水泥内部而产生的腐蚀,能调整粗糙程度不一的表面,具有遮盖墙体表面缺陷的功能。

在微调弹性涂料配方时,每次调整后进行辊涂施工耗时耗力,需要一种快捷的检测技术。流变学测试方法可以简化涂料配方的优化过程,非常适合研究基础配方中组成的微调对施工效果的影响,得到直观的曲线和定量数据,在某些条件下可以取代半定量打分填表的传统方法。

 

1 实验部分

1.1 样品制备

A类面涂和中涂配方见表1。

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A类面涂和中涂配方

B类面涂和中涂配方信息见表2。

B类面涂和中涂配方

根据施工现场情况,按合适的比例稀释原漆。A类面涂A1加水量为4%(质量分数,后同),加水后样品记为A1+4%水;B类面涂B1加水量为5%,加水后样品记为B1+5%水。A中涂A2加水量为4%,加水后样品记为A2+4%水;B类面涂B2加水量为5%,加水后样品记为B2+5%水。

C、D、E分别为含有不同流变助剂配方的弹性面漆样品,CM为在样品C基础上调整助剂种类和含量后的产品。

1.2 仪器设备

旋转流变仪,安东帕MCR302,转子直径为27 mm的同心圆筒CC27,装载样品为19 mL。测试温度均为25 ℃。

非接触表面轮廓仪,美国NANOVEA公司PS50,最小分辨率为0.1 μm,XY方向自动扫描范围都是20mm,步长为10 μm,扫描速度为100 μm/s。

1.3 流变实验方法

实验方法分为5阶段,分别为预剪切阶段、样品稳定阶段、0.1 s-1测试阶段、400 s-1测试阶段和0.1 s-1测试阶段。其中预剪切和稳定阶段不记录数据,第三段记录0.1 s-1剪切黏度时间间隔为5 s共记录5个数据点,第四段记录400 s-1下剪切黏度10个数据点,取点间隔为0.1 s,第五段记录0.1 s-1剪切黏度为1 000个点,取点间隔为0.5 s。

1.4 辊涂施工

同一熟练技工在相邻的两块底材(0.5 m2)上完成上漆。

辊涂施工时第一涂要自下而上,先在墙面上辊成“之”字形,以使涂料均匀分布。每取用料一次大约可刷0.5 m2。当辊筒上的涂料将要辊完时,应再回到先前辊过的地方,轻轻将辊痕收平。施工完成后记录上漆量、施工手感和飞溅性等情况。记录干膜(施工24 h后)样品外观,记录对比照片。

 

2 结果与讨论

2.1 比较面涂回复黏度数据和干膜表面形貌

图1是基础配方不同的两种弹性涂料根据实际应用稀释后的即用产品。

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面涂低-高-低剪切黏度曲线

可以看到稀释后的两种产品在低剪切速率0.1 s-1的黏度大小关系与在高剪切400 s-1的正好相反,更具触变性的传统定义方法,可以认为样品A1+4%水样品具有更好的触变性。但是在高剪切持续1 s后,B1+5%水样品的黏度回复更快。表3是图1中的不同时间点的黏度数据列表。70s后的回复比例,两个样品都在90%以上,但是在高剪切停止后0.5 s,两者黏度回复比例具有明显差异B1+5%水比A1+4%水样品多了接近20%。

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面涂最后一段不同时间点的剪切黏度

图2是两个样品在涂板施工后48 h完全干燥后的涂层表面照片。与A1+4%水样品相比,B1+5%水样品的花型更为尖锐。

综合图1和图2,可以得到对于面涂产品,高剪切持续1 s后黏度回复快的弹性涂料在施工时得到的干膜具有更尖锐的花型。

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2.2 比较中涂高剪切后回复黏度数据和干膜表面形貌

图3和表4是A和B系列的两种中涂A2和B2根据实际使用情况稀释后的样品。中涂稀释样品的黏度回复表现和同系列面涂具有相同的定量关系。结合图4的表面形貌,也可以得出和弹性面涂相同的结论。

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中涂低-高-低剪切黏度曲线

中涂最后一段不同时间点的剪切黏度

加水4%的A2面涂和加水5%的B2面涂干膜表面形貌

2.3 关联弹性面涂涂料流变特性和干膜表面形貌参数

利用在科学研究和工业领域先进的表面轮廓测量设备——美国NANOVEA公司的三维非接触式表面形貌仪,采用目前国际最前端的白光轴向色差原理,对样品品表面进行快速、重复性高、高分辨率的测试分析,通过专业的三维分析可得到样品表面的任意参数,见图5。

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干膜表面形貌和非接触式表面轮廓仪检测到的三维图像

注:从上到下分别为C、D、E3个样品的干膜照片和三维形貌(扫描XY范围20 mm×20 mm)。

图5 干膜表面形貌和非接触式表面轮廓仪检测到的三维图像

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由非接触式表面轮廓仪扫描得到的4个样品表面形貌 参数

表5中的Ssk参数为表面高度分布的偏斜度。偏斜度是表面偏差相对于基准面对称性的度量。若表面高度对称分布,则偏斜度为量。否则,如果表面的分布在低基准面的一边有大的“尖峰”,Ssk<0;相反表面的分布在基准面上有大的“尖峰”,Ssk>0[1]。Ssk绝对值越大,峰越尖锐。计算Ssk的方程如式(1):

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其中Sq为表面形貌的均方根偏差。这是一个统计幅度参数,定义为在采样区域内,表面粗糙度偏离参考基准的均方根值。连续的和离散的表面RMS偏差为:

由非接触式表面轮廓仪扫描得到的4个样品表面形貌 参数

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式中:Z(x,y)为残差表面。

根据表面高度分布的偏斜度Ssk参数,对4个面涂样品排序,结果为Ssk:C>E≈D>CM干膜表面从尖锐到圆润。

根据面涂涂料的高剪切后黏度回复曲线,对4个样品排序, C>E≈D>CM,黏度回复从快到慢。

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4种配方面涂低-高-低剪切黏度曲线

3 结 语

黏度回复测试结果与干燥后的涂膜表面形貌即拉毛花型的尖锐或圆润相关,高剪切后黏度回复迅速将预示干燥后的涂膜花型尖锐。


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