學(xué)習(xí)情境十 涂料分析技術(shù)

1、化 工 系,學(xué)習(xí)情境十 涂料分析技術(shù),目 標(biāo) 任 務(wù),項目一 概 述任務(wù)1 涂料的分類及其標(biāo)準(zhǔn)任務(wù)2 涂料產(chǎn)品的取樣項目二 涂料性能分析任務(wù)1 涂料施工前性能檢測任務(wù)2 涂料施工性能的檢測任務(wù)3 涂料成分分析,項目一 概 述 任務(wù)1 涂料的分類及其標(biāo)準(zhǔn)任務(wù)2 涂料產(chǎn)品的取樣,任務(wù)1 涂料的分類及其標(biāo)準(zhǔn)一、按涂料的形態(tài)分類 固態(tài)的涂料，

2、即粉末涂料；液態(tài)的涂料，包括有溶劑和無溶劑兩類。 　有溶劑的涂料又可分為溶劑型涂料（即溶劑溶解型，也稱溶液型涂料，包括常規(guī)和高固體分型兩類）、溶劑分散型涂料和水性涂料（包括水稀釋型、水乳膠型和水溶膠型）、無溶型的涂料（包括通稱的無溶劑涂料和增塑劑分散型涂料）。,二、按涂料的成膜機(jī)理分類　非轉(zhuǎn)化型涂料 包括揮發(fā)型涂料、熱熔型涂料、水乳膠型涂料、塑性溶膠；　轉(zhuǎn)化型涂料 包括氧化聚合型涂料、熱固化涂料、化學(xué)交聯(lián)型涂料、輻射能固化

3、型涂料。,三、按涂料施工方法分類 　　按涂料施工方法可分為刷涂料料、輥涂涂料、噴涂涂料、浸涂涂料、淋涂涂料、電泳涂料（包括陽極電泳漆、陰極電泳漆） 四、按涂膜干燥方式分類　　按涂膜干燥方式可分為：常溫干燥涂料（自干燥）、加熱干燥涂料（烘漆）、濕固化涂料、蒸氣固化涂料、輻射固化涂料（光固化涂料和電子束固化涂料）。,,五、按涂料使用層次分類 按涂料使用層次可分為：底漆（包括封閉漆）、膩子、二道底漆、面漆（包括調(diào)合漆、磁漆、罩光

4、漆等）。,六、按涂膜外觀分類 按照涂膜的透明狀況，對清徹透明的稱為清漆，其中帶有顏色的稱透明漆，不透底的通稱為色漆。 按照涂膜的光澤狀況，分別命名為有光漆、半光漆和無光漆。 按照涂膜表面外觀，有皺紋漆、錘紋漆、桔形漆、浮雕漆等不同命名。,七、按涂料使用對象分類 從使用對象的材質(zhì)分類：如鋼鐵用涂料、輕金屬涂料、紙張涂料、皮革涂料、塑料表面涂料、混凝土涂料等。 從使用對象的具體物件分類：如汽車涂料、船舶涂

5、料、飛機(jī)涂料、家用電器涂料、以及鉛筆漆、鍋爐漆、窗紗漆、罐頭漆、交通標(biāo)志漆等。,八、按涂膜性能分類 按涂膜性能分類，如絕緣漆、導(dǎo)電漆、防銹漆、耐高溫漆、防腐蝕漆、可剝漆等以及現(xiàn)在積極開發(fā)的各種功能涂料。,九、按涂料的成膜物質(zhì)分類以涂料所用成膜物質(zhì)的種類為分類的依據(jù)，如酚醛樹脂漆、醇酸樹脂漆等。,任務(wù)2 涂料產(chǎn)品的取樣 涂料產(chǎn)品的檢驗取樣極為重要，試驗結(jié)果要具有代表性，其結(jié)果的可靠程度與取樣的正確與否有一定的關(guān)

6、系。國家標(biāo)準(zhǔn)GB3186-2006規(guī)定了具體的抽樣方法，取樣后由檢驗部門進(jìn)行實驗。,1．使用部門有權(quán)按產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，對產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行檢驗。2．從每批產(chǎn)品中隨機(jī)取樣，取樣數(shù)為同一生產(chǎn)廠家的總包裝桶數(shù) 的3%。3．取樣時，將桶蓋打開，對桶內(nèi)液體狀涂料產(chǎn)品進(jìn)行目測觀察， 記錄表面狀態(tài)。4．將桶內(nèi)涂料充分?jǐn)嚢杈鶆?，每桶取樣不得少?.5kg。將所取的 試樣分成兩份，一份密封貯存?zhèn)洳?，另一份立即進(jìn)行檢驗。5．

7、取樣時所用的工具、器皿等，均應(yīng)潔凈，有條件時選用專用的 QYG系列取樣管，用后清洗干凈。6．對生產(chǎn)線取樣，應(yīng)以適當(dāng)?shù)臅r間間隔，從放料口取相同量的樣 品再混合。,要求：,一、產(chǎn)品類型,涂料產(chǎn)品可分為：A 型： 單一均勻液相的流體，如：清漆和稀釋劑。B 型：兩個液相組成的流體，如：乳液。C 型：一個或兩個液相與一個或多個固相一起組成的流體，如：色 漆和乳 膠漆。D 型：粘稠狀，由一個或多

8、個固相帶有少量液相所組成，如：膩子， 厚漿涂料和用油或清漆調(diào)制顏料色漿，也包括粘稠的樹脂狀物質(zhì)。E型：粉末狀，如：粉末涂料。,,二、盛樣容器和取樣器械,1．盛樣容器 應(yīng)采用下列適當(dāng)大小的潔凈的廣口容器：（1）內(nèi)部不涂漆的金屬罐；（2）棕色或透明的可密封玻璃瓶；（3）紙袋或塑料袋。,2．取樣器械 取樣器械應(yīng)使用不和樣品發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的材料制成。 并應(yīng)便于使用和清洗。取樣器械應(yīng)分別具有能

9、使產(chǎn)品盡可能混合均勻、取出確有代表性的樣品兩種功效。,,三、取樣數(shù)目,產(chǎn)品交貨時，應(yīng)記錄產(chǎn)品的桶數(shù)，按隨機(jī)取樣方法，對同一生產(chǎn)廠生產(chǎn)的相同包裝的產(chǎn)品進(jìn)行取樣，取樣數(shù)應(yīng)不低于 （n是交貨產(chǎn)品的桶數(shù)） 取樣數(shù)建議采用 表10-1的數(shù)字。,四、待取樣產(chǎn)品的初檢程序,1．桶的外觀檢查,2．桶的開啟,3．對A，B型流體狀產(chǎn)品的初檢程序。,4．對C，D型流體狀產(chǎn)品及粘稠產(chǎn)品的初檢程序。,5．對E型粉末狀產(chǎn)品初檢程序。,6．初檢報告。,五、取樣

10、,1．貯槽或槽車的取樣。,2．生產(chǎn)線取樣。,3．桶（性和袋等）的取樣。,4．粉末產(chǎn)品的取樣。,六、安全注意事項（1）取樣者必須熟悉被取產(chǎn)品的特性和安全操作的有關(guān)知識及處理 方法。（2）取樣者必須遵守安全操作規(guī)定，必要時應(yīng)采用防護(hù)裝置。,,項目二 涂料性能分析,任務(wù)1 涂料施工前性能檢測,一、涂膜性能的測定,涂膜性能測定包括涂膜的色澤、涂膜的平整度、涂膜的光澤度、涂膜附著力、涂膜柔韌性、涂膜耐沖擊性、涂膜耐濕熱

11、型、涂膜耐水性、涂膜耐酸堿性、涂膜耐候性和涂膜的雜質(zhì)含量等。,,1．涂膜的色澤檢驗,2．涂膜的平整度檢驗,3．涂膜的光澤度檢驗,4．涂膜硬度的測定,（1）擺桿阻尼試驗法,（2）鉛筆硬度法,5．涂膜附著力的測定,6．涂膜柔韌性的測定,7．涂膜耐沖擊性的測定,8．涂膜耐濕熱性的測定,9．涂膜耐水性的測定,（1）常溫浸水試驗,（2）耐沸水試驗,（3）加速耐水試驗,10．涂料漆膜耐酸堿性測定,11．涂膜耐久性（耐侯性）檢測,二、涂料黏度的測定,

12、粘度是涂料性能中的一個重要指標(biāo)，對于涂料的儲存穩(wěn)定性，施工性能和成膜性能有很大影響。,1．粘度的定義,粘度可以認(rèn)為是液體對于流動所具有的內(nèi)部阻力。動力粘度是指對液體所施加的剪切應(yīng)力與速度梯度的比值，其國際單位為帕斯卡·秒(Pa·s)。,2．涂料粘度測定方法,（1）流出杯法,流出杯測涂料粘度的方法有GB/T 1723-1993涂料粘度測定法,GB/T6753-l998色漆和清漆用流出杯測定流出時間。,在GB/T1723

13、-1993中使用涂-1杯和涂-4杯。涂-1杯用于測定流出時間不低于20 s的涂料產(chǎn)品。涂-4杯適用于測定流出時間在150 s以下的涂料。比較兩次測定值之差不大于平均值的3％，取兩次測定值的平均值作為測定結(jié)果。 在GB/T 6753-l998中，使用尺寸相似而流出孔徑分別為3 mm，4mm，5 mm，6 mm的4種流出杯，用于測定能準(zhǔn)確地判定自流出杯流出孔流出的液流斷點的實驗物料。,（2）旋轉(zhuǎn)粘度計法,旋轉(zhuǎn)粘度計測涂料粘度

14、的方法有GB/T 9269-2009建筑涂料粘度的測定斯托默粘度計法和GB/T9751-2008涂料在高剪切速率下粘度的測定。GB/T 9269-2009適用于建筑涂料粘度的測定，也可以用于適宜涂料粘度的測定。它以產(chǎn)生200 r／min轉(zhuǎn)速所需要的負(fù)荷表示，單位為克(g )。 GB/T 9751-2008中在5000-20000s 的剪切速率下，測定涂料的動力學(xué)粘度。該標(biāo)準(zhǔn)適用于一切刷涂涂料，可以使用旋轉(zhuǎn)粘度計和錐板粘度計

15、。對于同一試驗者在同一試驗室中使用一臺設(shè)備所取得的兩次測定值之間的相對誤差不應(yīng)大于5％。,3．涂料粘度測定的國際標(biāo)準(zhǔn),（1）用流出杯測涂料粘度的國際標(biāo)準(zhǔn),① ISO 2431 用流量杯測定流動時間（使用ISO流出杯）用于測試牛頓型或近似牛頓型液體的流出時間，結(jié)果以s表示。 ② ASTM D 5125 用ISO流量杯法測定涂料及有關(guān)材料粘度的標(biāo)準(zhǔn)試驗方法（使用1SO流出杯）用于測試牛頓型或近似牛頓型液體的流出時間，結(jié)果以s

16、表示。 ③ ASTM D 4212 使用浸漬型粘度杯測定粘度，結(jié)果以s表示。,（2）旋轉(zhuǎn)粘度計測涂料粘度的國際標(biāo)準(zhǔn) ① ASTM D 562 采用Stormer型粘度計測量克雷布斯單位用的涂料粘稠度的標(biāo)準(zhǔn)試驗方法。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了用斯托默粘度計測定涂料粘度的方法，結(jié)果以克和克雷布斯單位(KU)表示。 ② ASTM D4287 用錐板粘度計測定高速剪切粘度的標(biāo)準(zhǔn)試驗方法。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了在高速剪切條件下(12000 s-1)

17、 使用錐板粘度計測定涂料粘度的方法，結(jié)果以mPa·s表示。 ③ ISO 2884-1 涂料和清漆--用旋轉(zhuǎn)粘度計測定粘度。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了在高速剪切條件下使用錐板粘度計測定涂料粘度的方法，結(jié)果以mPa·s表示。 ④ ISO 2884-2 色漆和清漆--用旋轉(zhuǎn)粘度計測定粘度。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了使用盤式或球式粘度計測定涂料粘度的方法，結(jié)果以mPa·s表示。,三、涂料細(xì)度的測定,研磨細(xì)度是涂料中顏料及體質(zhì)顏料分

18、散程度的一種量度，即在規(guī)定的試驗條件下，于刮板細(xì)度計上所獲得的讀數(shù)。該讀數(shù)表示了刮板細(xì)度計某處凹槽的深度，在該處用肉眼能清楚地看到被測樣品中突出于槽深的固體顆粒，間接表示涂料中顏料聚集體的最大粒徑。細(xì)度檢測中測得的數(shù)值并不是單個顏料或體質(zhì)顏料粒子的大小，而是色漆在生產(chǎn)過程中顏料研磨分散后存在的凝聚團(tuán)的大小。對研磨細(xì)度的測量可以評價涂料生產(chǎn)中研磨的合格程度，也可以比較不同研磨程序的合理性以及所使用研磨設(shè)備的效能。,1．涂料研磨細(xì)度測定的意

19、義,（1）研磨細(xì)度影響漆膜光學(xué)性質(zhì),（2）研磨細(xì)度影響漆膜耐久性,（3）研磨細(xì)度影響色漆的貯存穩(wěn)定性,2．色漆研磨細(xì)度測試方法,色漆研磨細(xì)度的測定，目前國內(nèi)外普遍采用刮板細(xì)度計（圖10-7）法。刮板細(xì)度計法的測試原理是利用刮板細(xì)度計上打楔形溝槽將涂料刮出一個楔形層，用肉眼辨別濕膜內(nèi)顆粒出現(xiàn)的顯著位置以得出細(xì)度讀數(shù)。方法標(biāo)準(zhǔn)為《涂料細(xì)度測定法GB/T 1724-1979（1989）》和《涂料研磨細(xì)度的測定GB/T 6753.1-2007》

20、。,四、涂料不揮發(fā)物體積分?jǐn)?shù)的測定,涂料的不揮發(fā)物體積分?jǐn)?shù)是指涂料在規(guī)定的溫度和時間固化或干燥后所留下的剩余物占原液體涂料的體積百分?jǐn)?shù)，也稱體積固體含量。GB/T9272-2007規(guī)定了測試涂料的不揮發(fā)物體積分?jǐn)?shù)的方法?？蛇x用金屬圓片作為受漆器，先測定未涂漆圓片的質(zhì)量和體積，然后用受檢涂料涂覆金屬圓片，干燥后測定涂漆圓片的質(zhì)量和體積，用測得的圓片涂漆前后的體積和質(zhì)量計算出干膜的體積和質(zhì)量，由液體涂料的不揮發(fā)物質(zhì)量分?jǐn)?shù)和密度計算出形成干膜

21、所需的液體涂料的體積，干涂膜的體積除以液體涂料的體積乘以100即得液體涂料中不揮發(fā)物的體積分?jǐn)?shù)。,五、涂料密度的測定,GB6750-2007 色漆和清漆密度的測定（比重瓶法）規(guī)定了使用比重瓶來測定色漆、清漆及相關(guān)產(chǎn)品密度的方法，方法適用于試驗溫度下低、中黏度物料密度的測定，哈伯德比重瓶可用于高黏度物料密度的測定。 測定時用比重瓶裝滿被測樣品，從比重瓶內(nèi)產(chǎn)品的質(zhì)量和已知的比重瓶體積計算出被測產(chǎn)品的密度。,六、涂料儲存穩(wěn)定性測試,

22、儲存穩(wěn)定性是指涂料在正常的包裝狀態(tài)和儲存條件下，通過一定的儲存期限后，涂料的物理性能和化學(xué)性能所能達(dá)到原規(guī)定的使用要求的程度。,儲存穩(wěn)定性的檢測方法按《涂料儲存穩(wěn)定性試驗方法GB/T6753.3—1986》進(jìn)行測定，適用于液態(tài)色漆和清漆在密閉容器中放置于自然環(huán)境或加速條件下貯存后，通過測定產(chǎn)生的粘度變化、色漆中顏料沉降、色漆重新混合以適于使用的難易程度以及其他按產(chǎn)品規(guī)定所需檢測的性能變化，作為色漆和清漆貯存穩(wěn)定性的試驗。,任務(wù)2 涂料

23、施工性能的檢測,一、流平性,二、干燥時間,涂料施涂后，濕漆膜能夠流動而消除涂痕的性能即流平性，是涂料施工性能中的一項重要指標(biāo)。流平性與涂料的黏度、表面張力和使用的溶劑等有關(guān)，涂料中若加入硅油、醋丁纖維素等助劑可改善流平性。 GB/T 1750 -1979流平性測定方法以涂膜恢復(fù)或達(dá)到均勻平滑表面所需時間來表示，10min之內(nèi)流平的涂膜為流平性良好。美國ASTM檢測標(biāo)準(zhǔn)，對于白及淺色漆，以刮成的幾對不同厚度的平行條形涂層完全和

24、部分流到一起的數(shù)目，與標(biāo)準(zhǔn)圖形對照，用0～10級表示，10級表示完全流平，0級最差。,一、流平性,二、干燥時間,1．涂層的干燥狀態(tài)和干燥時間2．涂膜干燥時間的測定方法,（1）表面千燥時間測定法 ① 吹棉球法 ② 指觸法 ③ 不沾塵法 ④ 玻璃球法 （2）實際干燥時間測定法 ① 壓濾紙法 ② 壓棉球法 ③ 刀片法 ④ 無印痕法,任務(wù)3 涂料成分分析,一、涂料及膠黏劑中的游離甲醛的檢測,1．涂料中的甲醛及測定意義

25、,甲醛是一種揮發(fā)性有機(jī)化合物，無色、具有強(qiáng)烈刺激性氣味。甲醛是生產(chǎn)脲醛樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂、酚醛樹脂等樹脂的重要原料，這些樹脂用作涂料和粘合劑中的基料，因此，凡是大量使用涂料的環(huán)節(jié)，都可能會有甲醛釋放。 甲醛是一種有毒物質(zhì)，因此必須對涂料中游離甲醛含量加以嚴(yán)格控制，并對在涂料使用過程中釋放出來的游離甲醛進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)控。,2．涂料中甲醛的測定方法,甲醛測定方法很多，如滴定分析法、分光光度法、氣相色譜法、電化學(xué)分析法等。涂料中游離甲

26、醛濃度較高時多采用滴定分析法如鹽酸羥胺法、碘量法、亞硫酸鈉法、亞硫酸氫鈉法和氯化銨法等；水性涂料等微量游離甲醛的測定可采用乙酰丙酮分光光度法（GB/T 23993-2009）。,（1）亞硫酸氫鈉法 方法原理 利用過量的亞硫酸氫鈉與甲醛反應(yīng)，生成羥甲基磺酸鈉： HCHO +NaHSO3= CH2 (OH) SO3Na 剩余的亞硫酸氫鈉用碘滴定，并同時作空白試驗

27、。用每100g水溶性涂料中所含未反應(yīng)的甲醛克數(shù)表示游離甲醛值。 測定時準(zhǔn)確稱一定量試樣置于碘量瓶中，加入蒸餾水至試樣完全溶解后，用移液管準(zhǔn)確加入20mL新配1％亞硫酸氫鈉溶液，加塞，于暗處靜置2h，加蒸餾水和1mL 1％淀粉溶液，用碘標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液呈藍(lán)色。另移取一份 20mL 1％亞硫酸氫鈉溶液，同時做空白試驗。,（2）乙酰丙酮分光光度法,方法原理： 取一定量的試樣，經(jīng)過蒸餾，取得的餾份按一定比例稀釋后，用

28、乙酰丙酮顯色。顯色后的溶液用分光光度計比色測定甲醛含量。該方法適用于游離甲醛含量為（5×10－3 ~ 0.5）g/kg的涂料，超過此含量的涂料經(jīng)適當(dāng)稀釋后可按此方法測定。 測定時配制一組甲醛標(biāo)準(zhǔn)溶液，在規(guī)定條件下與乙酰丙酮顯色，以水作參比，于412 nm處測定吸光度，繪制標(biāo)準(zhǔn)工作曲線。以該直線斜率的倒數(shù)作為樣品測定的計算因子F。 一定量的試樣在規(guī)定條件下加熱蒸餾，收集餾分，取5mL經(jīng)處理后的餾分溶液

29、，加入乙酰丙酮溶液于工作曲線的繪制相同條件下測定吸光度。,檢驗結(jié)果游離甲醛質(zhì)量分?jǐn)?shù)w(HCHO)按式計算：,式中 F — 工作曲線的斜率； A — 樣品溶液的吸光度； A0 — 空白溶液的吸光度； m — 樣品的質(zhì)量，g。,二、涂料中的VOC的檢測,1．涂料中的VOC VOC是涂料中揮發(fā)性有機(jī)化合物，包括碳?xì)浠衔?、有機(jī)鹵化物、

30、有機(jī)硫化物、羰基化合物、有機(jī)酸和有機(jī)過氧化物等等，就涂料來講，可把VOC定義在一般壓力條件下，沸點（或初餾點）低于或等于250 ℃且參加氣相光化學(xué)反應(yīng)的有機(jī)化合物。 VOC呈現(xiàn)出的毒性、刺激性、致癌性以及具有的特殊氣味會對人體健康造成較大影響，為此國內(nèi)外相繼制定了一系列法規(guī)限制涂料VOC含量，2008年我國頒布了新修訂的強(qiáng)制性限量標(biāo)準(zhǔn)《室內(nèi)裝飾裝修材料 內(nèi)墻涂料中有害物質(zhì)限量GB18582-2008》規(guī)定內(nèi)墻涂料中VOC限量

31、標(biāo)準(zhǔn)為200g/L。,2．涂料中的VOC的測定方法,（1）差值法 將涂料產(chǎn)品中各組分按規(guī)定，以正確的質(zhì)量比或體積比混合，如需稀釋則用合適的稀釋劑稀釋，作為備用樣品用于測定。分別測定備用樣品中的總揮發(fā)物含量、水分含量，然后用合適的公式計算VOC含量。此法主要用于VOC含量較大的常規(guī)溶劑型涂料產(chǎn)品的測定。,（2）氣相色譜法 將涂料產(chǎn)品中各組分按規(guī)定，以正確的質(zhì)量比或體積比混合，用氣相色譜技術(shù)分離出備用樣品中的有機(jī)揮發(fā)物和豁免化合物。先對

32、備用樣品中的揮發(fā)物(包括有機(jī)揮發(fā)物和豁免化合物)進(jìn)行定性分析，然后再采用內(nèi)標(biāo)法以峰面積的值來定量測定備用樣品中各有機(jī)揮發(fā)化合物和豁免化合物的含量，用合適的方法測定樣品中的水含量，并用合適的公式計算涂料產(chǎn)品中的VOC含量。此法主要用于VOC含量較低的涂料產(chǎn)品。,三、涂料中重金屬含量的檢測,涂料中所含重金屬來源于涂料生產(chǎn)時加入的各種助劑，如催干劑、防污劑、消光劑、顏料和各種填料中所含雜質(zhì)。各國對涂層涂料中重金屬最高允許量都有極其嚴(yán)格的規(guī)定。

33、 由于涂料中重金屬含量較低，因此一般采用原子光譜法和分光光度法測定。,目前測定游離異氰酸酯含量的方法有化學(xué)分析法、氣相色譜法和液相色譜法。我國《色漆和清漆用漆基異氰酸酯樹脂中二異氰酸酯單體的測定GB/T18446-2009》采用氣相色譜法測定二異氰酸酯單體含量。測定時試樣經(jīng)氣化后通過毛細(xì)管色譜柱，使被測的游離甲苯二異氰酸酯與其他組分分離，用氫火焰離子化檢測器檢測，利用十四烷或蒽作為內(nèi)標(biāo)物，采用內(nèi)標(biāo)法定量。,四、聚氨酯涂料