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摘要：詳細(xì)介紹 4 種關(guān)于涂料粘度測定的方法及相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)，并對各個(gè)方法進(jìn)行比較，簡單介紹 7 個(gè)國外涂料粘度測定的方法標(biāo)準(zhǔn)。

    關(guān)鍵詞：涂料；粘度；測定方法

    0 前言

    粘度是涂料性能中的一個(gè)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。例如對于乳膠漆，在貯存過程中涂料的剪切應(yīng)力 τ 0>1O dyn/cm 2 有利于防止沉降，粘度 15 ～ 30 Pa · s 能保證適當(dāng)?shù)恼雌崃浚徽扯仍?2 ． 5 ～ 5 ． 0 Pa · s 保證刷涂性和*漆膜性能。在刷涂后如果粘度能夠 >250 Pa · 8 則能很好地控制流掛，因此測定涂料的粘度成為涂料生產(chǎn)和檢驗(yàn)中的常規(guī)項(xiàng)目。

    1 粘度的定義

    粘度可以認(rèn)為是液體對于流動(dòng)所具有的內(nèi)部 阻力。

    動(dòng)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，其單位為帕斯卡·秒 (Pa · s) ， 習(xí)用單位為厘泊 (cP) 。 1 cP=1 mPa · s 。

    通過比較在不同剪切速率下粘度的變化。我們可以把流體分為牛頓型流體和非牛頓型流體。在國家標(biāo)準(zhǔn) GB ／ T 6753 ． 4 ． _l998 中將流體的流動(dòng)類型分 為牛頓型流動(dòng)和不規(guī)則流動(dòng)。

    牛頓型流動(dòng)，當(dāng)剪切應(yīng)力與速度梯度比值既不 隨時(shí)間也不隨速度梯度方式而改變時(shí)，這種材料所 呈現(xiàn)的流動(dòng)類型稱為牛頓型流動(dòng)，當(dāng)這 一 比值變化 很小時(shí)。機(jī)械擾動(dòng) ( 如攪拌 ) 對粘度的影響可忽略 不計(jì)，這種材料被稱為具有近似牛頓型的流動(dòng)。 一 般清漆和低粘度色漆屬于這種液體。

    不規(guī)則流動(dòng)，當(dāng)剪切應(yīng)力與速度梯度比值隨時(shí)間或隨剪切速率而改變時(shí)。這種材料所呈現(xiàn)的流動(dòng) 類型稱為不規(guī)則流動(dòng)。

    2 涂料粘度的測定方法

    涂料粘度的測定方法很多，包括流出杯、斯托 默粘度計(jì)、落球粘度計(jì)、旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)、毛細(xì)管粘度 計(jì)，錐板粘度計(jì)等等。

    2 ． 1 涂料粘度測定的國家標(biāo)準(zhǔn)

    2 ． 1 ． 1 流出杯法

    流出杯是在實(shí)驗(yàn)室，生產(chǎn)車間和施工場所zui容 易獲得的涂料粘度測量儀器。由于流量杯容積大，流出孔粗短，因此操作、清洗均較方便，且可以用于不透明的色漆。流量杯粘度計(jì)所測定的粘度為運(yùn) 動(dòng)粘度，即為一定量的試樣。在一定溫度下從規(guī)定直徑的孔所流出的時(shí)間，以秒表示。這是zui常用的 涂料粘度測定方法。因?yàn)榭梢栽诤芏鄨龊戏奖愕厥?用，因此在世界各地得以廣泛的應(yīng)用。

    在國家標(biāo)準(zhǔn)中，關(guān)于流出杯測涂料粘度的方法標(biāo)準(zhǔn)有 GB ／ T 1723-1993 涂料粘度測定法和 GB/T 6753 ． 4_l988 色漆和清漆用流出杯測定流出時(shí)間。 在 GB ／ T 1723-1993 中使用涂- 1 杯和涂 -4 杯。涂- 1 杯用于測定流出時(shí)間不低于 20 s 的涂料產(chǎn)品。 涂 -4 杯適用于測定流出時(shí)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 ． 4 - l988 中，使用尺寸相似而流出孔徑分別為 3 mln ， 4 mm ， 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(diǎn)的實(shí)驗(yàn)物料。對于流出時(shí)間超過 100 s 的實(shí)驗(yàn)物 料，由于延遲效應(yīng)，斷點(diǎn)難以斷定且重復(fù)性差。
1 ． 2 旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)法

    觸變型涂料用流出杯法所測粘度過大，需用旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)。有旋轉(zhuǎn)槳式粘度計(jì)、同軸圓桶旋轉(zhuǎn)粘度 計(jì)、錐形平板粘度計(jì)等。

    在國家標(biāo)準(zhǔn)中，旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)測涂料粘度的方法 標(biāo)準(zhǔn)常用的有 GB ／ T 9269---1988 建筑涂料粘度的測定斯托默粘度計(jì)法和 GB ／ T 975 1-1988 涂料在高剪 切速率下粘度的測定。

    GB ／ T 9269-1988 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) 。 也可以通過查 GB ／ T 9269---1988 中的表格獲得與產(chǎn)生 200 r/min 轉(zhuǎn)速所需要的負(fù)荷和克雷布斯 (Krebs) 單位 (KU) 換算。克雷布斯 (Krebs) 單位 (KU) 是產(chǎn)生 200 r ／ min 轉(zhuǎn)速所需要負(fù)荷的一種對數(shù)函數(shù)，一般 用來表示用于刷涂和輥涂涂料的粘度。

    GB ／ T 9751-1988 中在 5 000 — 20 000 s -1 的剪切 速率下，測定涂料的動(dòng)力學(xué)粘度，在比較各種涂料的粘度時(shí)，剪切速率應(yīng)大致相同。這項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)適用于 一 切刷涂涂料，而不管其是否具有牛頓性質(zhì)。此項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)中可以使用旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)和錐板粘度計(jì)。對于同 一 試驗(yàn)者在同一試驗(yàn)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 ％。

    2 ． 2 涂料粘度測定的標(biāo)準(zhǔn)

    標(biāo)準(zhǔn)中的 ISO 243l 通過推出一系列的標(biāo)準(zhǔn)流出杯解決了不同國家標(biāo)準(zhǔn)中流出杯個(gè)體 差異對測定結(jié)果的影響問題。世界各國使用的流量 杯粘度計(jì)各有不同的名稱，我國主要有涂杯粘度計(jì)、 ISO 杯粘度計(jì)；美國有福特 (FORD) 杯粘度計(jì)；德國的 DIN 杯粘度計(jì)。它們都按孔徑大小分不同的型號，每種型號的粘度杯都有其*的測量范圍。 若低于或高于流出時(shí)間范圍，則所測得的數(shù)據(jù)就不 準(zhǔn)確，因此選用流量杯測定粘度時(shí)，需要根據(jù)樣品粘度情況選擇合適型號的粘度計(jì)，對測得的流出時(shí) 間在規(guī)定范圍中間，并且注明使用何種型號的 粘度計(jì)所測。一般涂料常選用涂 -4 杯、 DIN-4 杯、 ISO - 4 杯等粘度計(jì)來測定其粘度。而在涂料生產(chǎn)車 間或涂裝施工現(xiàn)場常用浸漬型粘度計(jì)，國內(nèi)外多采 用福特杯 (Ford Cup) 和察恩杯 (Zahn Cup ) 。

    2 ． 2 ． 1 用流出杯測涂料粘度的標(biāo)準(zhǔn)

    ① ISO 2431-1993 色漆和清漆。

    用流量杯測定流動(dòng)時(shí)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(shí)間，結(jié)果 以 s 表示。

    ② ASTM D 5125-1997

    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(yàn)方法 ( 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(shí)間，結(jié)果以 s 表示。

 ③ ASTM D 4212 — 1999

    浸漬型粘度杯測定粘度的試驗(yàn)方法，使用浸漬 型粘度杯測定粘度，結(jié)果以 s 表示。

    2 ． 2 ． 2 旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)測涂料粘度的標(biāo)準(zhǔn)

    ① ASTM D 562-2001

    采用 Stormer 一型粘度計(jì)測量 Krebs 單位用的涂料粘稠度的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了用斯托默粘 度計(jì)測定涂料粘度的方法，結(jié)果以克和克雷布斯 (Krebs) 單位 (KU) 表示。

    ② ASTM D4287-2000

    用錐板粘度計(jì)測定高速剪切粘度的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn) 方法。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了在高速剪切條件下 (12 000 s -1) 使用錐板粘度計(jì)測定涂料粘度的方法，結(jié)果以 mPa · s 表示。

    ③ ISO 2884 — 1 — 1999

    涂料和清漆，用旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)測定粘度。第 1 部分：高剪切速率下使用的錐形和板式粘度計(jì)。標(biāo)準(zhǔn) 規(guī)定了在高速剪切條件下使用錐板粘度計(jì)測定涂 料粘度的方法，結(jié)果以 mPa · s 表示。

    ④ ISO 2884 — 2 — 2003

    色漆和清漆，用旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)測定粘度。第 2 部 分：以規(guī)定速率工作的盤式或球式粘度計(jì)。標(biāo)準(zhǔn)規(guī) 定了使用盤式或球式粘度計(jì)測定涂料粘度的方法，結(jié)果以 mPa · s 表示。

    3 結(jié)語

    綜上所述，涂料粘度的測定方法可分為兩大類，即流出杯法和旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)法。在國家標(biāo)準(zhǔn)中的 4 種方法 (GB ／ T 1723-1993 涂料粘度測定法、 GB ／ T6753 ． 4_l988 色漆和清漆用流出杯測定流出時(shí)間、 GB ／ T 9269--1988 建筑涂料粘度的測定斯托默粘度計(jì)法和 GB ／ T 975 1 — l988 涂料在高剪切速率下粘度的測定 ) 各有其優(yōu)缺點(diǎn)，通過這些方法所得的粘度 值可以通過一定的方法互相換算，但是換算關(guān)系有 些是經(jīng)驗(yàn)公式，不能很好地反映涂料粘度，所以應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的方法來測定涂料粘度。

 

表 1 4 種涂料粘度測定方法的比較

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