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水性丙烯酸樹(shù)脂的性能主要表現(xiàn)在固含量、黏度、硬度、附著力、抗沖擊力和耐水性等幾個(gè)方面,在一定的溫度范圍內(nèi),在不同的溫度下,其固含量和粘度的變化。
溫度范圍初步定為60~80℃,共分為60℃、65℃、70℃、75℃、80℃五個(gè)溫度階梯,下面我們分別對(duì)固含量和粘度進(jìn)行探究。
固含量
固含量是指乳液或涂料在規(guī)定條件下烘干后剩余部分占總量的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。公式:固含量=溶質(zhì)/溶質(zhì)+溶液 ×100%,固含量指的是溶質(zhì)在整個(gè)溶劑中占的比重,但這個(gè)計(jì)算結(jié)果只是理論上的結(jié)果。其實(shí)際樹(shù)脂還有另一個(gè)影響因素——單體轉(zhuǎn)化率。如果單體轉(zhuǎn)化率不是很高,那么理論與實(shí)際的固含量會(huì)有區(qū)別。以下為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù):
由圖中可知,隨著溫度的升高,水性丙烯酸樹(shù)脂的固含量在 60~80℃區(qū)間內(nèi)先變大后減小。
粘度
液體在流動(dòng)時(shí),在其分子間產(chǎn)生內(nèi)摩擦的性質(zhì),稱(chēng)為液體的黏性,黏性的大小用黏度表示。測(cè)試方法:采用 NDJ-1型旋轉(zhuǎn)式黏度計(jì)測(cè)樹(shù)脂黏度。調(diào)整粘度計(jì)進(jìn)入待測(cè)狀態(tài),并根據(jù)樹(shù)脂狀態(tài)選擇轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子,然后倒入樹(shù)脂沒(méi)過(guò)規(guī)定轉(zhuǎn)子刻痕,開(kāi)啟黏度計(jì),待刻度盤(pán)旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定后讀數(shù)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下:
由上圖數(shù)據(jù)可知,粘度隨著溫度的升高,先變大后減小,且溫度在 70~80℃區(qū)間內(nèi)合成的水性丙烯酸樹(shù)脂的黏度相對(duì)較高。
綜上,我們可以發(fā)現(xiàn),在60~80℃的溫度區(qū)間內(nèi),隨著溫度的升高,樹(shù)脂的固含量和粘度都呈現(xiàn)相同的趨勢(shì):先增加后減小,且峰值都在70℃。
在不同的溫度下,水性丙烯酸樹(shù)脂的硬度和附著力會(huì)發(fā)生怎樣的變化。
硬度
樹(shù)脂膜硬度是指漆膜局部抵抗硬物壓入其表面的能力。這種能力是判斷樹(shù)脂膜軟硬的指標(biāo)。測(cè)試方法:局部負(fù)載,測(cè)定樹(shù)脂膜抵抗劃擦造成的變形能力而表現(xiàn)出來(lái)的。
操作過(guò)程:分別用 B 型、HB 型、H 型、2H 型 2B 鉛筆傾斜 45° 向上推劃已制備好的樹(shù)脂膜樣品,觀察樣品是否被劃破變形。
由表中數(shù)據(jù)可知,在60~80℃的溫度范圍內(nèi),隨著溫度的升高,樹(shù)脂膜的硬度也隨之增加,說(shuō)明在這個(gè)范圍內(nèi)的溫度對(duì)樹(shù)脂膜的硬度起正面作用。
附著力
樹(shù)脂膜的附著力是指樹(shù)脂溶液流涂于支撐體上形成的薄膜與被涂物表面結(jié)合的堅(jiān)固程度。本次采用的被涂物為鐵片,注意:使用前要對(duì)其進(jìn)行打磨、清洗、烘干等處理,這是因?yàn)槿绻煌课锉砻娓接形廴净蛩志蜁?huì)導(dǎo)致漆膜附著力下降,導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果不準(zhǔn)確。
實(shí)驗(yàn)方法:#字劃格法
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下
觀察表中數(shù)據(jù)可得,在60~80℃的溫度范圍內(nèi),隨著溫度升高,脫落量減少,即附著力隨著溫度的升高而逐漸增加。
總而言之,在60~80℃這個(gè)溫度范圍內(nèi),溫度的升高能引起水性丙烯酸樹(shù)脂膜硬度和附著力的增加,有著很良好的重要作用。
抗沖擊性能
水性丙烯酸樹(shù)脂的抗沖擊性能是指樹(shù)脂膜抵抗沖擊負(fù)荷作用的能力,屬于樹(shù)脂的重要性能之一。實(shí)驗(yàn)工具:杜邦抗沖擊儀。實(shí)驗(yàn)方法:將樹(shù)脂樣品置于子彈頭裝置處,1/4 槽將 300 g 的砝碼分別于 50 cm、40 cm、30c m、20 cm、10 cm 高處自由落體砸落沖擊樣品,觀察正面沖擊與反面沖擊后樣品的現(xiàn)象。
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)
觀察分析表中可知,溫度為75℃時(shí),樹(shù)脂膜的抗沖擊性能比較優(yōu)異,且隨著溫度逐漸升高,樹(shù)脂膜的抗沖擊性能變化較慢,但總的趨勢(shì)是先上升后下降。
耐水性
水性丙烯酸樹(shù)脂的耐水性則是指樹(shù)脂膜對(duì)水的作用而表現(xiàn)出來(lái)的持久抵抗能力,是樹(shù)脂的另一重要性能。試驗(yàn)方法:常溫浸水法。實(shí)驗(yàn)步驟:將樹(shù)脂膜樣品的 2/3 浸泡在水中,觀察漆膜和涂料否有起粒、失光、鼓泡和脫落等現(xiàn)象并記錄漆膜和涂料開(kāi)始起粒的時(shí)間。
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)
由圖形趨勢(shì)可以知道,75~80℃溫度范圍內(nèi)水性丙烯酸樹(shù)脂所制備樹(shù)脂膜耐水性較好,75℃時(shí)達(dá)到峰值??傮w依然為先上升后下降的弧度。
綜上可得,在60~80℃的溫度范圍內(nèi),隨著溫度取得升高,水性丙烯酸樹(shù)脂的耐沖擊性能和耐水性呈先上升后下降的趨勢(shì),且峰值溫度都為75℃。