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涂料流变学概论
俞峰、周克尧上海涂料有限公司技术中心谢荣上海涂料有限公司上海造漆厂0 前言流变学是一门比较前沿的学科，
它主要研究物质流动和形变。尤其在胶粘剂、油墨、日化等行业，流变学都得到相当的重视。在涂料行业，因为流变性将直接体现涂料的施工性以及贮存稳定性，所以目前也得到越来越多的关注。在国外，涂料的流变性已作为一项重要的质量指标，国内目前仍处于初始的阶段。在此，我们将对涂料流变学的概念做一介绍，以便我们了解流变学在涂料中的重要作用。流变学是研究物质流动和形变的一门学科，涂料的流动性能在涂料生产与应用的每个阶段都至关重要，各种液态物料的泵送、分散以及最后的应用与成膜都与流变学有一定关系。流变学在直观上就是物料的一种粘度的表现形式。主观上，人们可用诸如：稠的、粘的、胶粘的、流动缓慢的或稠厚性的等字眼来描述一种粘性液体。反之，人们也可用稀、水似的、流动很快或不稠等字眼来描述一种易流动的液体。用上述这类形象化的字眼，粗略地表征液体的流动性是容易的，但这不过是一种定性的描述罢了。然而，对技术工作者而言，必须更深入地研究涂料流动，要通过定量的方式来研究。但是，流动现象相当的复杂，如果对每种流动方式都要进行精确的数学分析，难度将会相当得大。所以，我们常采用简化和合理近似的方法来研究涂料的流变问题，从而导出简单有用的数学模型。应用这些数学模型，技术人员就能控制和预测涂料的流动性。下面我们将对流变学中的一些专业名词进行解释，以便我们能更好得介绍涂料流变学。1 粘度首先，我们设计一个模型，如图1 所示，让液体封闭在两块平行薄板之间。其中，一块薄板是可以移动的，另一块则保持静止状态。这两块板的间距为y。令一个力F 沿切向作用于可动的顶板（面积为A）上。于是，顶板相对于静止的底板以速度v横向滑动。当以这种方式滑动时，两板之间的许多液层也发生横向位移，如图1 箭头方向所示。顶部液层的位移速度最高，而底部液层的位移速度最低（为零），中间层的位移速度则介于二者之间。这里要特别指出的是，对液体的任何部分来说，速度梯度dv/dy是个常数。这个速度梯度称为剪切速率，我们可用D（或Gp）表示，其量纲为s-1。
图1 流变学模型作用在顶板面积A 上的力为F。于是，顶板单位面积上的作用力为F/A。每单位面积上的这个力称作剪切应力，我们用 表示，可以推算出其量纲为Pa。在定义了剪切速率和剪切应力后，我们就能定义粘度了。粘度为剪切应力与剪切速率之比（/D），我们用 表示，可以推算出其量纲为Pas。以上，我们介绍了流变学中的3 个最重要的概念，而它们的推导公式，也是研究流动科学的基础。2 液体的流动特性温度、剪切应力、剪切速率，甚至时间的变化都可能会改变粘度值。我们把在任一给定温度下，在很宽的剪切速率范围内，其粘度保持恒定的液体称为牛顿型液体，反之则称为非牛顿型液体。牛顿型液体的流动特性就叫牛顿型流动，反之则称为非牛顿型流动。在涂料行业中大多数都是非牛顿型液体，除了溶剂和某些树脂溶液。非牛顿型液体根据其流动特性又可以分为假塑性与膨胀性。假塑性：粘度随着剪切应力的加大而下降（即剪切变稀现象）。膨胀性：粘度随着剪切应力的加大而上升（即剪切变稠现象）。大多数成品涂料都是假塑性体系；膨胀性涂料相当少见。然而，研磨的色浆则近似膨胀性体系。3 屈服值屈服值是为使涂料流动所必须达到的某个最小剪切应力值。低于这个屈服值，涂料如同弹性固体一样，只能变形而不能流动，剪切应力一旦超过这个屈服值，涂料便开始流动。
