水性涂料的流變與粘度原來可以這么理解！

 流變學(xué)是研究流體流動(dòng)和變形的科學(xué)所以聽起來有點(diǎn)炫酷有沒有？
   

涂料的流變性能對(duì)涂料的生產(chǎn)、貯存、施工和成膜有很大的影響，最終會(huì)影響涂膜性能，研究涂料的流變性對(duì)涂料的體系選擇、配方設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工，提高涂膜性能具有指導(dǎo)意義。要做好水性涂料，首先，我們要搞清楚什么是粘度！

怎樣理解粘度？
涂料的流變性能與涂料在不同條件下的粘度有關(guān)。設(shè)面積為A、距離為dχ的兩層液體，在剪切力F的作用以下一定的速度差dν作平行流動(dòng)，單位面積所受的力（F/A）稱為剪切力（τ），速度梯度（dν/dχ）稱為剪切速率（D），剪切力與剪切速率的比值（τ/D）稱為粘度（η），是液體抵制流動(dòng)的量度。

牛頓流體

粘度不隨剪切速率變化的流體稱為牛頓流體，粘度隨剪切速率變化的流體稱為非牛頓流動(dòng)，非牛頓流體又可分成假裝塑性流體，脹流性流體和觸變性流體。假塑性流體的粘度隨著剪切速率的增加而減?。辞辛ψ兿〉牧黧w），脹流性流體的粘度隨著剪切的速率的增加而增大，觸變性流體的粘度隨著剪切時(shí)間的延長而降低，涂料大都為非牛頓流體。

哪些因素在影響粘度？

影響涂料粘度的主要因素溫度、聚合物濃度，分子量大小及其分布，溶劑粘度等。溶液的粘度隨溫度升高而降低，其關(guān)系可用下式表示：

實(shí)際應(yīng)用中涂料的粘度與聚合物的濃度之間的關(guān)系可用下式表示，

式中，nr為相對(duì)粘度，w為溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，Ka和kb為常數(shù)，Ka和kb 可以通過作圖或者計(jì)算求出，該式適用于低分子量聚合物的溶液。 對(duì)于聚合物良溶劑的稀溶液，可以用Mark-Houwink方程表示：

 式中 [n]為特性粘度，Mw為聚合物的平均分子量；K和a為常數(shù)。測定涂料粘度方法很多，常用的有斯托默粘度計(jì)、布魯克菲爾德粘度計(jì)、旋轉(zhuǎn)同心圓筒式粘度計(jì)、旋轉(zhuǎn)圓筒杯式粘度計(jì)、錐板粘度計(jì)等。

涂料流動(dòng)方程

涂料在制備、貯存、施工和成膜階段經(jīng)受不同的剪切速率的作用。分散過程中攪拌下的剪切速率約為103-104s-1，而器壁經(jīng)受到的剪切速率只有1-10s-1，物料放出后，剪切速率可立即下降到10-3-0.5 s-1的范圍，顏料有可能沉降下來，在施工中，刷涂、噴涂或輥涂的剪切速率至少在103 s-1以上，甚至達(dá)到105 s-1；施工后，剪切速率立即下降到1 s-1以下，為此涂料總被設(shè)計(jì)和配制成非牛頓流體，以滿足性能要求。

        三種典型涂料的剪切速率與粘度的關(guān)系：

在高剪切速率時(shí)，涂料的流動(dòng)行為主要受基料、溶劑和顏料的影響，在低剪切速率時(shí)，涂料的流動(dòng)行為主要由流變劑，顏料的絮凝性質(zhì)和基料的膠體性質(zhì)所決定。

當(dāng)涂料施工后，不可避免地產(chǎn)生條痕，如果流平得很快，條痕就能夠消失，流平過程的推動(dòng)力是涂料的表面張力。

當(dāng)涂料在垂直底材表面上施工時(shí)，由于重力的作用，涂料會(huì)向下流動(dòng)，過度的向下流動(dòng)會(huì)造成涂料的流掛。涂料具有最好的流平性和最低的流掛性是我們所希望的，但降低涂料的粘度有助于流平，卻也加速流掛；增加涂層的厚度有助于流平，卻又導(dǎo)致流掛。

最后要提醒大家的是：目前的研究表明，只有具有合理屈服值的假塑性涂料體系，才能同時(shí)滿足上述要求。 所以，看問題也不能完全照搬教科書哦！