data-full-width-responsive="true"> 工业漆体积固含量的计算方法探讨陈海洪1, 2, *，陈中华2, 3，陈剑华2，陈文君3，余飞3（1华南理工大学化学与化工学院，广东 广州 510640；2广州集泰化工有限公司，广东 广州 510520；3华南理工大学材料科学与工程学院，广东 广州 510640）1 前言长期以来，人们研究金属腐蚀的机理和规律，并采用多种技术对金属加以保护。而防止腐蚀发生、延长金属材料的使用寿命一直是一个世界性的研究课题[1]。目前，在金属表面上涂刷防腐涂料是普遍公认的可以延长金属材料使用寿命的方法。而涂料种类、工艺配套、施工质量等都对防腐质量有很大的影响。随着工业漆的发展，涂装业也不断地趋于专业化。本文讨论的体积固含量是涂装业里的重要概念，
它是指干膜体积与湿膜体积的比值[2]。根据体积固含量，人们在涂装前可以计算涂料在不同干膜厚度下的理论涂刷面积，即体积固含量 10 厚度 = 理论涂刷面积(m2/L)，从而可以推算工程的涂料理论用量。由此可见，体积固含量在工业涂料及其涂装业里占有重要的地位。2 计算方法2 1 定义法根据定义，体积固含量V% = (V1/V2) 100%。其中，V%─固体体积固含量(以下简称体积固含量)，V1─干膜体积，V2─湿膜体积。对于一块长方体的膜来说，体积 = 底面积 厚度，故V% = (V1/V2) 100% = [(A 1)/(A 2)] 100% = (1/2) 100%。其中，1─干膜厚度，2─湿膜厚度，A─钢板表面积。现代测厚技术比较先进，干膜厚度和湿膜厚度都可以通过仪器很好地测出来。测量厚度时，宜采用喷涂法制板，这样可以获得均匀的涂膜，有利于测量。喷涂后因溶剂挥发而影响湿膜厚度检测，故湿膜测量要在施工后5 min 内完成，以减少误差；干膜厚度则需待漆膜完全干透后测量。不同类型涂料有不同的干燥时间，通常喷涂24 h 后测量干膜厚度，误差较小。定义法测体积固含量是一种直观快捷的测量方法，但缺点是测量干、湿膜厚度时，需获得大量测量值，再取其平均值，以减少测量误差。2 2 反算法2 2 1 公式推导由方法1 知，V% = (V1/V2) 100% = (A 1) / V2 100%，即V%/1 = (A/V2) 100% (1)式(1)中，A/V2(单位是m2/m3)表示每体积涂料可涂刷的面积。若式(1)中各物理量的单位以工程常用单位表示，则可得V% = (A/V2) 1 /1 000 (2)其中，1 单位是m，A/V2 单位则是m2/L(即工程应用所熟悉的理论涂刷面积，TSR)。所以，只要计算出相应厚度的TSR，即可得出该涂料的体积固含量。2 2 2 涂料理论涂刷面积(TSR)的测定先在感量为001 g 的天平上称出已知面积(A)的钢板质量(M1)[3]，然后将涂料均匀喷涂、制板，立即称出喷涂后的钢板质量(M2)，则涂料理论涂刷面积TSR = A/(M2 M1)。因其标准单位是m2/kg，故需要测出该涂料的湿膜密度2(kg /L，下同)。由于m2/kg kg/L = m2/L，故A/V2 = A/(M2 M1) 2。将计算所得的TSR 代入式(2)中(相应厚度已测出)，即可算得涂料的体积固含量。值得注意的是，用喷涂法制板时，施工中有时需稀释涂料，故在计算时需考虑稀释量。如上述涂料稀释量是Y，则所喷的涂料用量就不是(M2 M1)，而是(M2 M1) (1 Y)。与方法1 类似，反算法的误差主要是在检测涂料的理论涂刷面积TSR 和测量厚度过程中产生。2 3 体积相加法根据定义V% = (V1/V2) 100%，将V1 看作由各固体分体积相加。为方便计算，设某涂料湿膜质量是m2(相应的湿膜密度为2，下同)，各固体分质量分别是ma(相应的密度为a)、mb(相应的密度为b)、mc(相应的密度为c)，则V1 = ma/a + mb/b + mc/c + V2 = m2/2，即V% = (V1/V2) 100%= (ma/a + mb/b + mc/c + ) 2/m2) 100%用体积相加法计算体积固含时，需要注意的是涂料中树脂(或乳液)干体积是由其固形物除以其干密度而得。对于熟悉涂料配方的研发人员来说，体积相加法是一种不错的理论计算方法。该方法产生的误差来源主要是在计算固体体积时，干膜体积V1 被简单地看作是各固体分体积的相加。事实上，由于分子间隙等原因，各固体分混合后，其实际干膜体积会略小于各固体分体积之和。2 4 挥发物体积固含量法设V(挥)%为涂料中挥发物体积与湿膜体积的比值(即挥发物体积固含量)，则非挥发物的体积固含量V% = 1 V(挥)%。与23 方法类似，V(挥)%等于涂料中各挥发物体积含量相加，计算方法不作详细讨论。当体系中挥发物成分较单一，或者各挥发物成分密度接近时，则可使用下面的方法计算V(挥)%。首先，测得涂料中的质量固体含量m%，那么挥发物的质量含量就是1 m%，挥发物的密度 可以取各成分的密度平均值，或直接取含量最大的挥发物的密度作为密度平均值(如对于水性涂料，可直接取水的密度作平均密度)，这样就不难算出V%了。V% = 1 V(挥)%= 1 [m2(1 m%)/]/(m2/2)= 1 (1 m%)上式中，m%─质量固含量，m1─干膜质量，m2─湿膜质量，1─干膜密度，─挥发物平均密度，2─湿膜密度。挥发物体积固含量法出现的误差是挥发物的密度实际上并不等于各挥发物密度的平均值，而是等于各挥发物密度与其在挥发物中含量的乘积之和。但是，挥发物成分较为单一或其中一种挥发物所占比例较大的情形下，上述算法很实用。
