Методы определения вязкости

В практических условиях при получении покрытий возникает необходимость в уменьшении вязкости расплавов и растворов. Это достигается применением соответствующих растворителей, разбавителей, пластификаторов или нагреванием.

Температурная зависимость вязкости подчиняется уравнению:

(5.2)

где Еη – энергия активации вязкого течения.

Вязкость возрастает при наполнении, при этом ее изменение может быть описано уравнением Гута-Гольда:

(5.3)

где η₀ – вязкость ненаполненной системы;

Ф – объемная доля наполнителя.

Лакокрасочные материалы с плохо подобранной вязкостью трудно наносятся, часто возникают дефекты поверхности покрытий.

Все методы определения вязкости можно разделить на условные и абсолютные.

Метод определения условной вязкости является экспресс-методом (ГОСТ 8420-74).

Метод основан на измерении продолжительности истечения известного объема жидкости (100 см³) из капилляра или воронки с отверстием определенного диаметра. Вязкость по этому методу определяют в секундах. Универсальным прибором такого типа является вискозиметр ВЗ-246 со съемными соплами диаметром 2, 4 и 6 мм с термостатированным узлом. Диапазон времени истечения от 12 до 300 секунд. Для сопла 2 мм – 70…300 с, 4 мм – 12…200 с, для сопла 6 мм – 20…200 с; ВЗ-1 (диаметр 5,4 мм или 2,5 мм; V = 50 см³).

Метод воронок. Международный стандарт ИСО 2431 устанавливает метод определения времени истечения лакокрасочных материалов и относящихся к ним продуктов, который может быть использован для контроля вязкости. В указанном стандарте предусмотрены 3 воронки одинакового размера с диаметрами сопел 3 мм, 4 мм, 5 мм и 6 мм.

Однако лаки и смолы могут проявлять ньютоновскую и близкую к ньютоновской текучесть при более высоких значениях вязкости, и в таких случаях воронки истечения могут давать хорошие результаты при контроле вязкости. Для выполнения этих требований ИСО 2431 предусматривает воронки истечения, пригодные для определения вязкости до 700 мм²/с

Воронки. Размеры и допуски воронок ИСО, разрешенные при изготовлении должны соответствовать предъявляемым требованиям. Наиболее жесткие требования предъявляются к внутреннему диаметру выходного отверстия воронки, так как время истечения обратно пропорционально его размеру.

Сопло воронки должно быть выполнено из нержавеющей или закаленной стали, а корпус воронки должен быть выполнен из коррозионностойкого материала, устойчивого к действию испытуемых продуктов.

Условную вязкость густых непигментированных материалов производят с помощью шарикового вискозиметра, представляющего собой термостатируемую стеклянную трубку диаметром 20 мм и длиной 35 см, которую заполняют исследуемым материалом и опускают стальной шарик диаметром 7,938 мм. Измеряют время прохождения шарика от верхней до нижней части трубки.

Методы определения абсолютной вязкости очень разнообразны, что определяется использованием приборов с рабочими узлами различной геометрической формы и различными схемами создания потоков и регистрации их характеристик.

Для определения абсолютной вязкости разбавленных растворов полимеров, олигомеров, низкомолекулярных жидкостей большое распространение получили стеклянные вискозиметры Оствальда и Уббелоде (выпускается под названием ВПЖ).

Наиболее удобными приборами для определения реологических свойств жидких красок являются ротационные вискозиметры с различными формами измерительных ячеек: цилиндр-цилиндр, конус-конус и др.

Метод ротационной вискозиметрии основан на определении деформации кручения проволок, стержней, пружин, связанных с одной из измерительных поверхностей.

Вязкость расплавов порошковых красок определяют капиллярными или ротационными вискозиметрами особых типов или условно по длине образующегося следа при стекании капли расплавов с поверхности стеклянной пластинки, установленной под углом 60⁰ к горизонту.

5.2. Технологические свойства лакокрасочных материалов

Технологические свойства лакокрасочных материалов характеризуются:

- степенью дисперсности;

- укрывистостью;

- способностью материала к нанесению и растекаемостью (разливом);

- жизнестойкостью;

- толщиной покрытия.

От технологических показателей ЛКМ зависит качество получаемых покрытий, что определяет их надежность в эксплуатации.

5.2.1. Дисперсность

Диспергирование пигментов и наполнителей в пленкообразователе является основной стадией процесса получения лакокрасочных материалов.

Методы определения степени дисперсности лакокрасочных материалов можно условно разделить на прямые и косвенные.

К прямым методам относятся: микрометрический, микроскопический, метод определения с помощью гриндометра (клина) и микрорадиографическим.

Из косвенных методов, основанных на измерении свойств жидких лакокрасочных материалов или покрытий, наибольшее распространение получили:

- определение вязкости и предельного напряжения сдвига;

- скорости осаждения (седиментации);

- определение “сорности” пленки;

- диэлектрической проницаемости и tg угла диэлектрических потерь.