漆膜的机械性能
漆膜的机械性能非常重要，要求耐用，
不能轻易损坏。
漆膜中聚合物的结构影响漆膜的机械性
能，同时也决定聚合物的粘弹性。
聚合物是典型的粘弹体，由聚合物组成
的漆膜也具有粘弹性。
通常根据漆膜性能的要求选择具有适当
结构和组成的聚合物。
理想的弹性体能定量贮存和释放机械能
而无损耗，即形变后立即恢复原状，用
模量来度量其刚性，表示对形变的阻抗。
理想的粘性体会将所受的机械能全部以
热能的形式消耗。
既具有弹性体性质，又具有粘性体性质
的物质称为粘弹体。
粘弹性
聚合物分子的粘弹性
聚合物分子在瞬时或短时间内受到
外力作用，没有足够的时间作相对
移动，只能改变键长和键角而伸长
或变形。
外力作用时间短，外力移去后可以
恢复原来的形态，同时释放贮存的
能量，犹如弹性体。
外力作用时间长，有些聚合物分子的链
段能作相对移动，改变相对的位置。
同时，外力也逐渐耗散于聚合物链段的
相对移动中，不再能恢复为原来的形态，
就表现为粘性。
聚合物是粘弹体。
粘弹体受外力变形后，部分机械能以势
能贮存在体内，部分以热能消散（如用
于聚合物链段的相对移动）。
实数模量E′是粘弹体的“弹性”部分，
又称为贮存模量，因为这模量可以定量
地贮存在物体内。
虚数模量E″是粘弹体的“粘性”部分，
被又称为消散模量。因为以热量消散。
相角δ tanδ= E″/ E′
tanδ是粘弹体的“粘”与“弹”之比，
常称为消散正切，内部摩擦，或阻尼。
动态力学分析可以测得其数值。
书上见216页
用动态力学分析仪可测得动态力学图，
在高温侧有—个峰(α峰)。
α峰值的温度相当于Tg，是粘弹体的许
多性质的突变点。
α峰的低温侧有一峰(β峰)，处于玻璃
态区内，是聚合物链段局部运动的响应。
有β峰的漆膜在 玻璃态下要比没有β峰的
有更好的柔韧性，更适宜于较低温度。
柔韧性和抗冲击性优良的漆膜可见到β峰
出现。
动态力学谱中的α峰对漆膜的微细结构有
很强的分辨力，用来指导成膜聚合物的
合成和涂料的配方。
热塑性涂料中含有两个互不混容的聚合
物时会显示出两个α峰。
每个峰值各相当于各自的Tg。
动态力学谱的应用
两个聚合物相互混溶时，会显示出一个
较宽的、比两个单独峰的任何一个更宽
的α峰。
两种不混容的聚合物以梯度滴加工艺制
成的乳液聚合物，只显示一个α峰，而
分段滴加工艺则显示出两个α峰 。
消声减振涂料高要利用消散模量与贮存
模量比值最大的α峰段，也就是放宽α峰，
使之覆盖整个使用温度范围。
可用几种不同Tg的相互混溶的聚合物共
混，或使用具有适当的交联密度并能覆
盖整个使用温度范围的橡胶类物质作漆
膜。
某一轿车面漆在不同温度下烘烤15分钟而制
得的漆膜，做动态力学谱。
在130℃烘烤的，Tg很低，贮存模量也很小，
硬度等机械强度很低，是交联密度过低的表
现。
140℃，Tg提高，贮存模量也增大。
150℃，Tg、贮存模量与140℃的基本相同。
160℃，Tg和贮存模量大大下降，是过烘烤而
降解的表现。
因此最佳烘烤温度为140℃。
测量漆膜的机械性能不仅表达了漆膜的
粘弹性，同时也测试漆膜附着力。
漆膜的粘弹性受温度和时间影响。
测试漆膜时，温度变化的速度和形变的
速度要符合漆膜实际使用条件。这样测
得的数据才具有指导意义，也是测试的
目的。
影响漆膜机械性能的因素
漆膜是一层粘附于底材上的薄膜，影响
漆膜机械性能的因素很多，主要是高分
子树脂和底材 。
主要成膜物质的性能取决于漆膜形成的
机理和高分子品种的特性。
底材
底材决定了漆膜的形变程度。
漆膜附着力好时，底材吸收外来冲击的
能量，减少对漆膜的作用。
漆膜薄比厚更耐冲击，但漆膜薄，遮盖
力也较差。
为了减少鱼罐头内壁漆膜被鱼油溶胀，
要用交联度较高的酚醛漆，这种漆膜很
脆，厚度控制在5μm或更薄些。
漆膜机械性质测试
涂料检测是推行全面质量管理的—个重
要环节，这种管理的基础。
不论是涂料生产和涂料施工都需要推行
全面质量管理。
涂料产品本身检测主要是考察产品质量
的—致性。
涂料的性能是通过涂膜体现的，检
测的重点是涂膜的性能。
涂膜性能的检测尽量模仿其实际漆膜制
备或应用的条件。
大多是在相应的底材上进行，但涂膜在
底材上的制备工艺和质量又影响测试结
果，因此，需要统一的标准。
在国家标准中，对涂料性能、漆膜制备、
施工性能、漆膜各方面的性能都有详细
的规定。
在1991年6月以前经过批准的涂料检测
方法的国家标准、部标准和专业标准共
有122个。
漆膜力学性能测试
漆膜样品对比性能时，必须在同一温度
和湿度下贮存和测试。
热机械分析仪
热机械分析仪(TMA)可测定压痕深度与时
间和温度的关系。
既可测量剥离的漆膜，又能直接测试涂
在底材上的漆膜。
TMA测定的软化点，与漆膜固化交联的
程度相关。
软化点常用作为柔韧性指数,与Tg相关，但不是Tg。
动态力学分析仪(DMA) ：
样品一端系于固定夹具，另一端系于以
张力施加振荡形变的夹具上，给予样品
以振荡应力，采用一个范围内的频率，
可在广阔范围的温度下测定漆膜性质。
用电脑分析数据能给出贮存和损耗模量，
以及tanδ值，以及它们对温度的曲线。
动态力学分析仪
漆膜测试的分类
漆膜的测试分三大类：户外暴露、实
验室模拟和经验性测试。
1 户外暴露测试
了解漆膜性能的可靠途径是在大量使
用中观察。
在特别严酷的条件下实际使用，以加速
损坏来观察漆膜的使用性能。
试验范围越小，数量越有限，加速程度
越大，预测的可靠性就越差。
多种道路标志漆可同时涂在较短的道路
上，受到同样的车辆驶过后，来对比它
们漆膜的 性能。
涂有新漆的汽车要在碎石路上行驶、越
过水滩，在不同气候条件下估价。
罐头漆要在贮存中检验内壁漆膜的损坏
和罐装物的气味。
2 实验室模拟试验
在实验室中模拟使用条件，来评估涂料
的性能。
首先，建立从差到优良的一系列标准。
其次，要检验实验结果是否可靠，重复
试验给出的结果是否在置信范围内。
3 经验性试验
对比配方性能已知，检测指标又很相似
时，待测漆膜的试验结果可用来预测漆
膜的性能。
这些经验性试验大多适用于质量控制。
因为误差大，需要重复多次。
