01 水性丙烯酸酯樹(shù)脂簡(jiǎn)介

20 世紀(jì)年代以來(lái)汽車(chē)工業(yè)的飛速發(fā)展推動(dòng)了汽車(chē)涂料在質(zhì)量、產(chǎn)量和品種上邁上新臺(tái)階。隨著人們對(duì)環(huán)境問(wèn)題的認(rèn)識(shí)，一系列嚴(yán)厲的環(huán)保法規(guī)和行業(yè)法規(guī)相繼被制定。在涂料領(lǐng)域，為了降低揮發(fā)性有機(jī)物的排放，環(huán)保型涂料包括水性涂料，高固體份涂料和粉末涂料逐漸地取代溶劑型涂料。在環(huán)保涂料中，水性涂料因以水為溶劑或分散介質(zhì)，其污染性低，價(jià)格便宜，施工方便，是三類(lèi)環(huán)保涂料中zui重要的一類(lèi)。

水性汽車(chē)涂料由水性樹(shù)脂基體、固化劑和其他助劑以及去離子水按照一定的比例經(jīng)混合調(diào)配而成。丙烯酸酯樹(shù)脂是由丙烯酸酯類(lèi)及其乙烯基類(lèi)不飽和單體通過(guò)均聚或共聚而成的一種高分子聚合物，其主鏈結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，不含易氧化和水解的基團(tuán)，用其制備的涂膜具有色淺、保光、保色、光亮、耐候、耐腐蝕等特點(diǎn)，因此特別適合制備汽車(chē)涂料。

02 粘度測(cè)量及控制的意義

作為水性汽車(chē)涂料的zio重要組分，水性丙烯酸酯樹(shù)脂的粘度對(duì)涂料的儲(chǔ)存穩(wěn)定性、施工性能和成膜性能有很大影響，是衡量涂料品質(zhì)與性能的重要技術(shù)指標(biāo)。粘度過(guò)高，不利于涂料的噴涂施工，影響涂料的固化漆膜性能，導(dǎo)致涂膜的流平性不好，涂膜易形成桔皮；如果粘度較小，一方面使在用水稀釋過(guò)程中較少的水就能稀釋樹(shù)脂涂料到施工粘度，另一方面樹(shù)脂粘度的降低有利于樹(shù)脂在水中的分散均勻，分散尺寸變小，從而有利于固化劑與樹(shù)脂聚集體的接觸反應(yīng)，漆膜性能更好。適宜的粘度有助于提高涂料涂膜的穩(wěn)定性，改善涂膜的流平性及施工性能，獲得良好的漆膜外觀。

大量研究表明，在水性丙烯酸酯樹(shù)脂的研發(fā)及生產(chǎn)過(guò)程中，增加丙烯酸單體的用量會(huì)提高丙烯酸樹(shù)脂水溶性與粘度；增加含芳香酯基團(tuán)的單體、引發(fā)劑和鏈轉(zhuǎn)移劑的用量，提高聚合溫度可降低樹(shù)脂的粘度。此外，在汽車(chē)涂料中使用助溶劑可有效提高樹(shù)脂的水溶性，調(diào)節(jié)涂料的粘度，從而提高汽車(chē)涂料的施工性能和成膜性能。

03 水性丙烯酸酯樹(shù)脂粘度測(cè)定

本文使用 DV2T 標(biāo)準(zhǔn)粘度計(jì)配套小量樣品適配器 SSA（如圖 1 所示）測(cè)量一種水性丙烯酸酯樹(shù)脂的粘度，旨在幫助用戶(hù)建立該產(chǎn)品的生產(chǎn)及制備工藝過(guò)程中產(chǎn)品質(zhì)量控制的粘度測(cè)試方法。

圖 1 SSA+TC 系列水浴循環(huán)系統(tǒng)

TC-650 AP 水浴循環(huán)系統(tǒng)用于控制樣品溫度（測(cè)試溫度為 25℃），使用 Rheocalc T 軟件連接主機(jī)，進(jìn)行程序編輯及數(shù)據(jù)采集，繪制粘度變化曲線。量取一定量的已配置好的水性丙烯酸酯樹(shù)脂于 SSA 的樣品杯中，將轉(zhuǎn)子緩慢浸沒(méi)至樣品中，然后連接粘度計(jì)主機(jī)和 TC-650 AP 水浴循環(huán)系統(tǒng)。在 RheocalcT 軟件上編輯相應(yīng)的測(cè)試程序，待樣品溫度穩(wěn)定后開(kāi)始測(cè)量。選擇“MultiPoint”模式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，測(cè)試時(shí)間為 120s，數(shù)據(jù)采集間隔為 10s，總共采集了 12個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，觀察測(cè)試過(guò)程中粘度變化情況數(shù)據(jù)及溫度控制的穩(wěn)定性。

使用“Multi Point”功能采集數(shù)據(jù)，“Test Averaging”功能計(jì)算粘度平均值，并觀察和分析測(cè)試過(guò)程中儀器穩(wěn)定性及數(shù)據(jù)波動(dòng)。根據(jù)圖 2 可知，該水性丙烯酸樹(shù)脂在轉(zhuǎn)速為 5 RPM 條件下測(cè)得的粘度值平均值為 23018 cP；測(cè)試過(guò)程中，數(shù)據(jù)波動(dòng)fei常小，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差僅為 0.04%。Brookfield 數(shù)顯粘度計(jì)獨(dú)有的連續(xù)感應(yīng)器可以保證測(cè)試數(shù)據(jù)輸出的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性。此外，測(cè)試過(guò)程中，溫度非常穩(wěn)定，始終保持在 25±0.01℃之間。

SSA 測(cè)試所需樣品體積僅為 2-16mL（具體的樣品量與所使用的轉(zhuǎn)子型號(hào)相關(guān)），可有效節(jié)約測(cè)試成本，提升測(cè)試效率；SSA 使用同軸圓柱型轉(zhuǎn)子及配套的樣品杯，可以計(jì)算剪切率和剪切應(yīng)力，得到絕對(duì)粘度；TC 系列循環(huán)水浴系統(tǒng)的控溫精度zui高可達(dá) 0.01℃，為粘度測(cè)試提供準(zhǔn)確及穩(wěn)定的溫度條件。

04 應(yīng)用概述

作為shi界上zui知名的粘度計(jì)/流變儀生產(chǎn)商之一，AMETEK Brookfield 一直致力于為廣大用戶(hù)提供質(zhì)量穩(wěn)定可靠，測(cè)量精確度高，測(cè)量重復(fù)性好的產(chǎn)品。Brookfield 粘度計(jì)的測(cè)量精度可以達(dá)到全量程測(cè)量范圍的±1%，重復(fù)性可以達(dá)到±0.2%。針對(duì)不同行業(yè)的粘度測(cè)試需求，提供個(gè)性化的解決方案，完美適應(yīng)各種行業(yè)用戶(hù)的分析需求。

RST 流變儀可以進(jìn)行全面的流變學(xué)測(cè)試，在質(zhì)量控制和研發(fā)領(lǐng)域均可進(jìn)行完美的流變分析。RST 系列流變儀具有控制剪切率和剪切應(yīng)力兩種模式，尤其適合于測(cè)量非牛頓流體在穩(wěn)態(tài)流動(dòng)下的粘度、流變曲線等特性。另外，它還可以測(cè)量非穩(wěn)態(tài)剪切流動(dòng)和蠕變狀態(tài)下的粘彈性、屈服應(yīng)力以及觸變性等流變特性。