流变学是研究材料的流动和变形,当受到外部力量。188金宝搏bet官网流变测量因此定义一些基本性质的材料,可以有效地用于描述和预测产品的行为。188金宝搏bet官网涂料、产品的行为非常不同的条件下必须充分理解和控制以使产品成功。涂料,例如,存储期间必须稳定,易于应用适当使用任何应用程序过程,而且,在理想的情况下,最终的表面光洁度应光滑drip-free。所有这三个方面的涂料性能与产品流变学。因此,流变评价已成为涂料的发展和监测的关键一步。

本文的目的是提供一个简单的介绍流变学,突出其涂料行业的适用性。188BET竞彩流变的基本术语定义的测量方法讨论了关于旋转流变仪的功能,并简述其相关性。一系列的工业例子突出流变研究的实际利益。

流变条件

流变测量可以提供有关信息的基本结构材料的属性,并且可以用于模拟材料的行为在一个给定的一组处理或应用程序的条件。以下条款是常用的。

剪应力和剪应变。剪切应力的测量力被应用于材料。应用程序剪切应力引起的变形,这种变化的程度是由剪切应变定义的。图1显示了两方面的数学描述。

剪切率。剪切速率的定义是随时间的变化率应变(见图1)。产品受到的剪切速率在加工和应用上可以有很大的不同。

粘度。粘度,测量材料的流动阻力,也许是最常用的和容易理解的流变。它被定义为剪切应力除以剪切率。液体几乎没有抵抗流动和移动容易力时,像水一样,有一个低粘度;“厚”液体,如高固体含量的涂料,往往有较高的粘度。粘度是剪切速率的函数、压力、时间和温度。

此外,流变行为的术语描述更复杂的方面相关涂料已定义的特征。

剪切稀化或剪切增稠是这个词时使用粘度增加或减少与变化的剪切速率(或压力);即。,粘度值的获得不是独立的剪切速率的测量。材料表现188金宝搏bet官网出这种行为显然是至关重要的,测量中与条件下,剪切速率和温度等。

触变这个术语是用来描述一个材料,展览时间粘度行为;粘度降低下稳定剪切,然后慢慢重建如果应用剪切应力降低。触变行为可以用于特定的材料特性。同样,如果触变重建时间不足的特点,然后测量粘度数据错误和误导性的内容。

粘弹性是展览的术语用来描述材料粘性和弹性行为,控制行为是依赖情况。的粘弹性性质,例如,一个胶相关评估它的保质期,倾向于应用和可兑换后水平。

法向力样本所产生的力的方向垂直于剪切应力。非常高的法向力特征可以有问题在过程,如叶片涂层因为产品会推动叶片应用,增加涂层厚度和产生不均匀分布。

测量流变特性

从历史上看,流杯和粘度计被用来评估流变行为,但这些系统,只允许评估在剪切速率范围有限,不能提供的信息,可以使用现代流变仪获得。当前仪器有一系列的功能,方便准确、有效的流变行为的许多方面的研究。以下是特殊的意义。

精确的温度控制

正如上面所讨论的,粘度是强烈依赖于温度,必须精确地控制为了模拟涂层样品所经历的条件,和获得可靠的粘度测量。

缩小样品差距

测量材料的流变特性使用旋转流变仪,通常一个示例是夹在一个锥形板:应用剪切旋转锥。允许精确剪切率的测定,流变仪有狭窄,精确定义锥和板之间的差距。相比之下,低粘度计有相对较大,定义良好的旋转表面之间的差距和表面约束的材料。在分析粘性材料与这种类型的系统,从最远的部分样品旋转表面188金宝搏bet官网可能是静止的,,因此,准确的样品剪切率的措施很难定义。

准确的速度测量范围广泛

流变仪,旋转锥的速度变化为了适用不同的剪切率。传统的粘度计可以用来应用剪切率不同的三个数量级;用旋转流变仪这个范围可以增加10个数量级。仪器的动态范围严重依赖于速度测量的精度和范围。现代系统如波林双子座(图2:莫尔文工具)可以精确测量旋转速度从一个革命每年6000 rpm(涉及剪切率超过10⁵年代¹)。图3显示了不同的剪切率的一种涂料的粘合剂可以接受。在剪切率的能力来衡量,反映这些过程是关键,因此流变仪和宽动态范围明显更比粘度计用于产品评估。

振动测量

常规粘度计往往是连续的应力或应变速率的应用程序;用旋转流变仪振荡实验是可能的。这些动态实验允许材料的粘弹性行为调查。这就产生了一系列的非破坏性测试,可以探测材料的结构来预测产品性能。粘弹性参数由振荡测量包括存储(弹性)模量G和损失(粘性)模量G”。这些参数的相对大小显示是否viscous-dominated即物质的结构。,可能会流,或elastic-dominated即。,可能是一个稳定的结构。粘弹性测量是由作为频率的函数来确定主导材料响应在不同的时间尺度。

旋转流变仪通常与集成软件允许自动化控制仪器。复杂的软件是可用的,允许完全控制和关键参数的分析研究和开发新材料,通过自动化质量控制程序和通过/失败报告。188金宝搏bet官网

案例研究

在下面的例子中流变研究的实际相关性更详细地说明,涉及到一些具体的例子来自涂料行业。188BET竞彩

高速辊涂料的流变学

高速辊涂料的流变特性在低和高剪切率相关的设计和制定一个有效的产品。低剪切粘度数据可以用来预测行为在存储、辊上升和水准,而涂层的高剪切率的数据给信息传输属性和机械稳定性。

图4显示了数据从测量范围广泛的不同切变率三种不同样品的涂料的粘合剂。很明显,以相对较低的剪切速率三个样品的粘度非常相似。与传统的粘度计的样品会因此似乎是基本相同的。在高剪切率更具代表性的样本的条件将会受到在应用过程中,三个明显不同的行为。样一个展品最低粘度(在高剪切率),因此,会有最好的传输特性。示例C,另一方面,显示了一个粘度显著升高,表明机械不稳定。

这项研究展示了如何轻松地进行流变测量提供数据,可以用来开发和评估不同配方的性能。通过减少试验工厂试验的必要性和其他昂贵的调查,这样的研究可以做出有用贡献开发成功产品的成本最小化。

预测油漆的行为

油漆是复杂的胶体悬浮液,通常包含多种组件包括填充剂、颜料、流修饰符和绑定。在加工和应用程序中,油漆受到各种不同的剪切机制的制定必须操纵,以确保产品性能满足需求的各个方面。例如在生产过程、油漆泵在核电站周围,让中度到高剪切。存储和运输低切过程。应用程序可以从温和(浸渍)高剪切(辊涂、喷涂)。随着应用油漆干或治愈,表面张力和重力(低剪切)产生影响。

图5显示了两个油漆粘度数据样本。在低剪切应力、油漆1比油漆2粘性;油漆2有较低的粘度。在高剪切率粘度密切匹配,导致类似的属性在刷牙。低剪切率数据显示材料是如何可能的行为因为它变干和水平;这些结果表明,涂料1更有可能显示比油漆刷是2。漆1有较高的粘度,因此更高的流动阻力——这将消除刷标志在低重力压力,这是主要力量作用于样品。明显的油漆需要一个明显的粘度在这些剪切率,否则它就没有流动阻力的表面完全!

结合pre-shear条件和振荡(粘弹性)测试提供了触变时间的信息结构重建的油漆后的应用程序。最初pre-shear步骤中,在一个相当高的剪切应力(或剪切速率),模拟刷油漆到衬底的过程。连续剪切停止和材料然后在固定频率受到压力的振动测试研究发生在涂料的结构重建。

正如前面提到的,重要的是,油漆流充分应用程序允许平整后发生,但与其说它下垂。的粘弹性流变参数获得振动测试,这意味着后剪切条件下,损失(粘性)模量G“应该主导存储(弹性)模量G’,这样一些流可以使涂料的水平。在一些有限的时间应该有一个交叉等行为,G成为主导。从这一点上,材料的反应显示了凝胶状属性和不太可能继续流动,实现所需的表面光洁度。图6和图6 b显示旋转剪切后两个颜料的粘弹性响应。曲线表明,油漆3(图6)可能显示过度松弛行为,损耗模量G”一直是最主要的参数。油漆4应该具有良好的匀染和松弛特性由于结构成为弹性在有限时间控制。

温度对产品性能的影响

流变仪还可用于研究流变特性随温度变化,因此,评估不同的产品是否适合高温应用。粘度与剪切速率测量了样品在几个温度范围在20到65ºC(图7)。正如所料,发现粘度随着温度降低所有剪切速率在温度低于50ºC。然而,高于这个温度在低剪切率,更不寻常的行为观察和记录高粘度值。这些粘度值是由于絮凝在示例显示这个配方不太可能是适用于高温应用。高剪切速率不敏感这絮凝,因为更高的力量参与简单的分解结构。

结论

流变特性的描述关键方面材料的行为,因此重要的合理化产品性能和开发新产品所需的属性。188金宝搏bet官网在加工和应用程序中,油漆和涂料受到不同的剪切率,它是重要的流变评估这些材料需要考虑到这。188金宝搏bet官网流变仪是为了让宝贵的流变研究有效执行,提高相关数据的可访问性。讨论的案例研究清楚地显示这些数据的实用价值。