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水性丙烯酸樹脂的性能主要表現(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℃五個溫度階梯,下面我們分別對固含量和粘度進行探究。
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)量百分數(shù)。公式:固含量=溶質(zhì)/溶質(zhì)+溶液 ×100%,固含量指的是溶質(zhì)在整個溶劑中占的比重,但這個計算結果只是理論上的結果。其實際樹脂還有另一個影響因素——單體轉(zhuǎn)化率。如果單體轉(zhuǎn)化率不是很高,那么理論與實際的固含量會有區(qū)別。以下為實驗數(shù)據(jù):
由圖中可知,隨著溫度的升高,水性丙烯酸樹脂的固含量在 60~80℃區(qū)間內(nèi)先變大后減小。
粘度
液體在流動時,在其分子間產(chǎn)生內(nèi)摩擦的性質(zhì),稱為液體的黏性,黏性的大小用黏度表示。測試方法:采用 NDJ-1型旋轉(zhuǎn)式黏度計測樹脂黏度。調(diào)整粘度計進入待測狀態(tài),并根據(jù)樹脂狀態(tài)選擇轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子,然后倒入樹脂沒過規(guī)定轉(zhuǎn)子刻痕,開啟黏度計,待刻度盤旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定后讀數(shù)。實驗數(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脂的黏度相對較高。
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,樹脂的固含量和粘度都呈現(xiàn)相同的趨勢:先增加后減小,且峰值都在70℃。
在不同的溫度下,水性丙烯酸樹脂的硬度和附著力會發(fā)生怎樣的變化。
硬度
樹脂膜硬度是指漆膜局部抵抗硬物壓入其表面的能力。這種能力是判斷樹脂膜軟硬的指標。測試方法:局部負載,測定樹脂膜抵抗劃擦造成的變形能力而表現(xiàn)出來的。
操作過程: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,樹脂膜的硬度也隨之增加,說明在這個范圍內(nèi)的溫度對樹脂膜的硬度起正面作用。
附著力
樹脂膜的附著力是指樹脂溶液流涂于支撐體上形成的薄膜與被涂物表面結合的堅固程度。本次采用的被涂物為鐵片,注意:使用前要對其進行打磨、清洗、烘干等處理,這是因為如果被涂物表面附有污染或水分就會導致漆膜附著力下降,導致測試結果不準確。
實驗方法:#字劃格法
實驗數(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℃這個溫度范圍內(nèi),溫度的升高能引起水性丙烯酸樹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
水性丙烯酸樹脂的抗沖擊性能是指樹脂膜抵抗沖擊負荷作用的能力,屬于樹脂的重要性能之一。實驗工具:杜邦抗沖擊儀。實驗方法:將樹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。
實驗數(shù)據(jù)
觀察分析表中可知,溫度為75℃時,樹脂膜的抗沖擊性能比較優(yōu)異,且隨著溫度逐漸升高,樹脂膜的抗沖擊性能變化較慢,但總的趨勢是先上升后下降。
耐水性
水性丙烯酸樹脂的耐水性則是指樹脂膜對水的作用而表現(xiàn)出來的持久抵抗能力,是樹脂的另一重要性能。試驗方法:常溫浸水法。實驗步驟:將樹脂膜樣品的 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始起粒的時間。
實驗數(shù)據(jù)
由圖形趨勢可以知道,75~80℃溫度范圍內(nèi)水性丙烯酸樹脂所制備樹脂膜耐水性較好,75℃時達到峰值。總體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,水性丙烯酸樹脂的耐沖擊性能和耐水性呈先上升后下降的趨勢,且峰值溫度都為75℃。