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            有機觸變劑的流變性質

            2022-11-21 15:58:20

            含有有機觸變劑的涂料是高度觸變性的,這類涂料受到剪切時,粘度將會下降;剪切力消失,涂料將再度變稠,粘度恢復速度則比受力后降低的速度慢得多。含某種有機觸變劑的涂料的流變學表現如下圖所示。

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               有機觸變劑涂料觸變性的剪切應力對剪切速率圖

            對涂料施加剪切速率,從零逐漸連續增加到一定值,再從這個值逐漸減少剪切、直到零值,測定其剪切應力隨剪切速率的變化,繪制坐標圖可得到剪切應力—剪切速率的封閉曲線,稱為觸變環。觸變環的面積越大則觸變性越好,反之則越差。如觸變環相當大,表明涂料流變度相對高;例如聚酰胺流變劑,比有機粘土所能達到的程度要高。其所以較高的原因在于此類添加劑的增稠機制——它們是通過大分子的糾纏而增稠的。當遇到剪切時,糾纏分子被相互拽離,粘度因而降低。剪力下降,分子再度糾纏。由于這是一個相對較慢的過程,因此有足夠的時間使優良的流動和流平得以發生,而時間又不致長到使流掛失控成為問題。事實上,有機觸變劑一般是能夠為常規涂料體系均衡提供流動性、流平性和抗流掛性的。有機觸變劑也能在具有增稠效率的同時,很有效地提供顏料懸浮性。

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            另外,可用觸變指數來表征涂料的觸變性能。觸變指數可以用低轉速的表觀粘度與高轉速表觀粘度的比值,來反映出涂料在剪切力作用下物理結構被破壞后、恢復原有結構能力的好壞。對于牛頓流體或粘度較小的流體,觸變指數是指所測試6r/min的粘度與60r/min的粘度比值。

            幾乎所有有機觸變劑都有對溫度敏感的缺點。當把它們投入涂料體系中時,對操作溫度和操作時間要嚴格控制。在成品涂料中,它們對儲存溫度和施工溫度也是較敏感的。

            下圖所示為一種在醇酸漆中的有機觸變劑的溫度/粘度曲線(粘度在0.01s-1剪率下測定)。

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            空白對比漆與試樣漆之唯一差別在于在前者中未加流變添加劑,試樣漆中加有大約1%的高溫型有機觸變劑。如果試樣漆的效率不因溫度而變化,則兩條曲線的距離應是相同的。

            但在本例中,隨著溫度的升高,兩條曲線趨近了,這表明,隨著系統溫度的提高,有機觸變劑的效率在下降。到60℃增稠效果所存甚微。與之相對照,有機粘土的曲線隨溫度升高而有所膨脹,這表明,有機粘土效率隨溫度升高而加大。

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            改性蠟類的有機觸變劑如聚乙烯蠟、聚酰胺蠟,具有優異的防沉性、抗流掛性及流平性能。但選用時應特別注意其熱穩定性,超過60℃高溫可能存在部分融化現象,當溫度降低后會析出結晶,造成涂料返粗問題;例如,涂料制造過程中的砂磨機研磨工藝,機芯溫度瞬間或局部偏高;涂料高速分散開粉工藝過程,無夾套水冷配套、缸芯溫度局部偏高;密閉集裝箱高溫季節長途陸運或過赤道海運,使涂料產品飽經高低溫沖擊等等。


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