一種快速檢測彈性建築塗料力學性能的方法與流程

2023-05-29 20:48:56

本發明涉及彈性建築塗料性能測試領域，具體涉及一種快速檢測彈性建築塗料力學性能的方法。

背景技術：

彈性建築塗料是指由合成樹脂乳液為基料，並由各種顏料、填料和助劑等配製而成，施塗一定厚度後，具有彌蓋因基材伸縮產生的細小裂紋作用的功能性塗料。彈性建築塗料的力學性能，主要指彈性建築塗料的斷裂伸長率和拉伸強度，是彈性建築塗料的一項重要性能指標，在彈性新產品的開發過程中，力學性能是一項必須考察的項目。

《影響彈性建築塗料拉伸性能指標因素的研究》中公開了塗膜的製備：首先將樣品在溫度為(23±2)℃，相對溼度為(50±5)℃的環境中放置24h,然後將塗料在容器中充分攪拌混合均勻，導入模具中用不鏽鋼刮板把表面刮平並在上述標準環境條件下正反面朝上各養護7天，控制最終幹膜厚度為研究試驗所需的厚度，制膜時應注意避免氣泡混入其中。並通過研究相對溼度、樣品厚度及拉伸速度的條件下對彈性塗料的拉伸性能的影響，探討了拉伸強度及斷裂伸長率檢測中的控制條件。(王海蓉，劉延冬，謝賢軍.影響彈性建築塗料拉伸性能指標因素的研究[J].廣東建材，2010(04)：138-139)。

《彈性建築塗料性能測試的影響因素探討》中公開了塗膜的製備：取4個樣品，在3種底材上製備塗膜(玻璃板材作為底材時，制膜前在玻璃板上預塗一層色拉油)，塗膜製備按JG/T 172-2005《彈性建築塗料》中7.1.2.3的要求進行，刮塗2道塗料，每道塗料間隔24h,幹膜總厚度為(0.8-1.2)mm,另外，在用尺寸為430mm×150mm×4mm的聚四氟乙烯板底材分1道成膜，2道成膜，3道成膜3中情況。幹膜總厚度為(0.8-1.2)mm，多道成膜時，每道塗裝間隔24h.製備好的塗膜在溫度(23±2)℃，溼度(50±5)℃)條件下養護7d，然後揭膜翻面後，再在溫度(23±2)℃，溼度(50±5)℃)條件下養護7d後測試，用MZ-9008啞鈴裁刀和MZ-4102衝片機將塗膜製成啞鈴型。並探討了彈性建築塗料拉伸強度和斷裂伸長率的影響因素，以減少試驗誤差。(陳剛.彈性建築塗料性能測試的影響因素探討[J].上海塗料，2011,49(9)：46-48)。

《彈性建築塗料成膜方法的比較研究》中通過比較研究國內塗料標準的成膜方法，提出了一種新的彈性建築塗料的成膜方法：將試樣在容器中充分攪拌混合均勻，使用溼膜製備器分2～3次制膜，每次制膜儘量避免出現氣泡且厚度儘量保持一致，每次間隔24h，使得最終幹膜厚度為(1.0±0.2)mm，製得的塗膜，在恆溫恆溼條件下養護24h後，揭膜後反面向上，放入(80±2)℃的電熱鼓風乾燥箱內，試件與電熱鼓風乾燥箱壁間距不小於50mm，試件中心與溫度計的水銀球應在同一水平面上，恆溫96h後取出，放置在標準條件下24h，然後測試其性能。並利用塗膜的拉伸性能和動態力學性能證明了此法製備的塗膜性能更加穩定，適於作為標準的成膜方法進行產品的性能檢測。(姜廣明，郭晶，王連盛，馬寧.彈性建築塗料成膜方法的比較研究[J].工程質量，2013，31(8)：26-28。)

JG/T 172-2014《彈性建築塗料》中「7.15拉伸強度斷裂伸長率」中規定了檢測彈性塗料力學性能的方法。

但是這些檢測方法存在以下問題：

(1)塗膜中易出現氣泡、裂紋等缺陷，結果的重複性較差。

(2)彈性建築塗料的成膜時間長，從實驗開始時的制膜、養護直至完成整個實驗需要的時間長。

(3)分別進行標準狀態下、-10℃、0℃的塗膜的拉伸性能的測試，工作量大。

因此會影響實驗進度，新產品的開發效率大大降低。

所以很有必要研究一種塗膜缺陷少、成膜時間短、養護時間短、測試工作量小的能夠快速檢測彈性建築塗料力學性能的方法。

技術實現要素：

本發明提供了一種塗膜缺陷少、成膜時間短、養護時間短、測試工作量小的能夠快速檢測彈性建築塗料力學性能的方法，從開始時的制膜、養護、測試，直至整個檢測完成只需要2-3天的時間就可以知道新產品的力學性能。對比行業的測試標準JG/T 172-2014《彈性建築塗料》，本發明在較短的時間內就可以看到檢測結果，並且測試結果準確度高，大大節約了新產品的開發時間，提高了新產品開發的工作效率。本發明方法操作簡單、容易實現。

為了實現上述目的，本發明所採用的的技術方案是：

一種快速檢測彈性建築塗料力學性能的方法，包括如下步驟：

(1)彈性建築塗料的製備：以彈性建築乳液為基料，配置顏填料體積濃度為35-45％的彈性建築塗料300-400g,靜置20-30min備用。

(2)自然過濾：將彈性建築塗料用濾布單層自然過濾，在此過程中不要用手擠壓濾布，直到彈性建築塗料中無氣泡存在，製得過濾後的彈性建築塗料。

(3)製備塗膜：在200mm×300mm的玻璃板表面，用海綿沾適量脫膜劑均勻地、薄薄地塗布於玻璃板表面，放置20-30min，使得脫膜劑表面乾燥後，在該玻璃板上倒入經步驟(2)製得的過濾後的彈性建築塗料，用2000μm溼膜製備器，一遍製備塗膜，製得長150-200mm，表面光滑平整、無明顯氣泡、裂紋、凹陷的塗膜。

(4)養護：將經步驟(3)製得的塗膜放置3-5小時，使得塗膜表面乾燥後，將該玻璃板平衡放進放進電熱鼓風乾燥箱，烘乾溫度60℃，恆溫16-24h後取出電熱鼓風乾燥箱裡的玻璃板，用美工刀掀起塗膜，注意塗膜的平整無損，平穩放置在平整乾淨的桌面，在環境溫度為(23±2)℃、相對溼度為(50±5)％的條件下自然冷卻55-75min。

(5)測試：將製備並養護好的塗膜裁取符合GB/T 528-2009中規定的啞鈴I型試件6個，用厚度計測量幹膜厚度精確到0.01mm，使用微機控制電子萬能試驗機測試試件的拉伸性能，將試件安裝在拉力機夾具中，計算機自動記錄拉力機標線間所示數值，以200mm/min的拉伸速度拉伸試件至斷裂，計算機自動記錄此時標線間距離數值，同時自動記錄拉伸至斷裂過程中出現的最大荷載，最後通過統計計算機顯示的數據，求出平均值，得到標準狀態下塗膜的拉伸強度/MPa及斷裂伸長率/％。

進一步地，所述步驟(2)中的濾布為150目。

進一步地，所述步驟(3)中的脫膜劑為冰晶蠟、3M硬蠟中的一種，具有不吸水、不吸油、乾燥快、氣味小的特點，塗覆完後可以短期內使用，並且對彈性建築塗料的成膜沒有影響。

進一步地，所述步驟(3)中的制膜過程中用力要緩慢、勻速、均衡。

進一步地，所述步驟(5)中的幹膜厚度是用厚度計測量試件標線中間和兩端點三點的厚度，取其算術平均值得到的。

進一步地，所述步驟(5)中的幹膜厚度均在(0.6±0.05)mm。

有益效果：

本發明提供了一種塗膜缺陷少、成膜時間短、養護時間短、測試工作量小的能夠快速檢測彈性建築塗料力學性能的方法，從開始時的制膜，養護，直至整個檢測完成只需要2-3天的時間就可以知道新產品的力學性能。對比行業的測試標準JG/T 172-2014《彈性建築塗料》，本發明在較短的時間內就可以看到檢測結果，並且測試結果準確度高，大大節約了新產品的開發時間，提高了新產品開發的工作效率。本發明方法操作簡單、容易實現。

具體實施方式

下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應該理解，這些實施例僅用於說明本發明而不是用於限制本發明的範圍。除非特別說明，實施方式中未描述的技術手段均可以用本領域技術人員所公知的方式實現。對於本領域技術人員而言，在不背離本發明實質和範圍的前提下，對這些實施方案中的物料組成、用量、時間、溫度等進行的各種修改、替換、改進，這些等價形式也同樣落於本申請所附權利要求書所限定的範圍。特別說明，本發明所限定的具體參數應有可允許的誤差範圍。

彈性建築乳液可以是滿足彈性建築塗料標準的普通市售產品，本實施例中的彈性建築乳液為巴德富公司生產的RS-9689AS、巴斯夫公司生產的7026G、陶氏化學生產的2471、保立佳公司生產的9648中的一種。

2000μm溼膜製備器、電熱鼓風乾燥箱、微機控制電子萬能試驗機可以是普通市售，本實施例中的2000μm溼膜製備器、電熱鼓風乾燥箱為廣州標格達實驗室儀器用品有限公司生產，微機控制電子萬能試驗機為美斯特工業系統(中國)有限公司的CMT系列，其中電熱鼓風乾燥箱為101-2A型。

幹膜厚度是用厚度計測量試件標線中間和兩端點三點的厚度，取其算術平均值得到的。本發明的幹膜厚度均在(0.6±0.05)mm。

實施例1

一種快速檢測彈性建築塗料力學性能的方法，包括如下步驟：

(1)彈性建築塗料的製備：以巴德富公司生產的RS-9689AS彈性建築乳液為基料，配置顏填料體積濃度為35％的彈性建築塗料350g,靜置30min備用。

(2)自然過濾：將彈性建築塗料用150目濾布單層自然過濾，在此過程中不要用手擠壓濾布，直到彈性建築塗料中無氣泡存在，製得過濾後的彈性建築塗料。

(3)製備塗膜：在200mm×300mm的玻璃板表面，用海綿沾適量冰晶蠟均勻地、薄薄地塗布於玻璃板表面，放置20min，使得冰晶蠟表面乾燥後，在該玻璃板上倒入經步驟(2)製得的過濾後的彈性建築塗料，用2000μm溼膜製備器，緩慢勻速平衡用力，一遍製備塗膜，製得長150mm，表面光滑平整、無明顯氣泡、裂紋、凹陷的塗膜。

(4)養護：將步驟(3)製得的塗膜放置3小時，使得塗膜表面乾燥後，將該玻璃板平衡放進電熱鼓風乾燥箱，烘乾溫度60℃，恆溫16h後取出電熱鼓風乾燥箱裡的玻璃板，用美工刀掀起塗膜，注意塗膜的平整無損，平穩放置在平整乾淨的桌面，在環境溫度為21℃、相對溼度為45％的條件下自然冷卻60min。

(5)測試：將製備並養護好的塗膜裁取符合GB/T 528-2009中規定的啞鈴I型試件6個，用精密度為0.01mm的厚度計測量幹膜厚度為0.61mm，使用微機控制電子萬能試驗機測試試件的拉伸性能，將試件安裝在拉力機夾具中，計算機自動記錄拉力機標線間所示數值，以200mm/min的拉伸速度拉伸試件至斷裂，計算機自動記錄此時標線間距離數值，同時自動記錄拉伸至斷裂過程中出現的最大荷載，最後通過統計計算機顯示的數據，求出平均值，得到標準狀態下塗膜的拉伸強度/MPa及斷裂伸長率/％。

實施例2

一種快速檢測彈性建築塗料力學性能的方法，包括如下步驟：

(1)彈性建築塗料的製備：以巴斯夫公司生產的7026G彈性建築乳液為基料，配置顏填料體積濃度為45％的彈性建築塗料400g,靜置20min備用。

(2)自然過濾：將彈性建築塗料用150目濾布單層自然過濾，在此過程中不要用手擠壓濾布，直到彈性建築塗料中無氣泡存在，製得過濾後的彈性建築塗料。

(3)製備塗膜：在200mm×300mm的玻璃板表面，用海綿沾適量冰晶蠟均勻地、薄薄地塗布於玻璃板表面，放置30min，使得冰晶蠟表面乾燥後，在該玻璃板上倒入經步驟(2)製得的過濾後的彈性建築塗料，用2000μm溼膜製備器，緩慢勻速平衡用力，一遍製備塗膜，製得長200mm，表面光滑平整、無明顯氣泡、裂紋、凹陷的塗膜。

(4)養護：將步驟(3)製得的塗膜放置5小時，使得塗膜表面乾燥後，將該玻璃板平衡放進電熱鼓風乾燥箱，烘乾溫度60℃，恆溫24h後取出電熱鼓風乾燥箱裡的玻璃板，用美工刀掀起塗膜，注意塗膜的平整無損，平穩放置在平整乾淨的桌面，在環境溫度為25℃、相對溼度為55％的條件下自然冷卻55min。

(5)測試：將製備並養護好的塗膜裁取符合GB/T 528-2009中規定的啞鈴I型試件6個，用精密度為0.01mm的厚度計測量幹膜厚度為0.60mm，使用微機控制電子萬能試驗機測試試件的拉伸性能，將試件安裝在拉力機夾具中，計算機自動記錄拉力機標線間所示數值，以200mm/min的拉伸速度拉伸試件至斷裂，計算機自動記錄此時標線間距離數值，同時自動記錄拉伸至斷裂過程中出現的最大荷載，最後通過統計計算機顯示的數據，求出平均值，得到標準狀態下塗膜的拉伸強度/MPa及斷裂伸長率/％。

實施例3

一種快速檢測彈性建築塗料力學性能的方法，包括如下步驟：

(1)彈性建築塗料的製備：以陶氏化學生產的2471彈性建築乳液為基料，配置顏填料體積濃度為40％的彈性建築塗料300g,靜置25min備用。

(2)自然過濾：將彈性建築塗料用150目濾布單層自然過濾，在此過程中不要用手擠壓濾布，直到彈性建築塗料中無氣泡存在，製得過濾後的彈性建築塗料。

(3)製備塗膜：在200mm×300mm的玻璃板表面，用海綿沾適量3M硬蠟均勻地、薄薄地塗布於玻璃板表面，放置25min，使得3M硬蠟表面乾燥後，在該玻璃板上倒入經步驟(2)製得的過濾後的彈性建築塗料，用2000μm溼膜製備器，緩慢勻速平衡用力，一遍製備塗膜，製得長180mm，表面光滑平整、無明顯氣泡、裂紋、凹陷的塗膜。

(4)養護：將步驟(3)製得的塗膜放置4小時，使得塗膜表面乾燥後，將該玻璃板平衡放進電熱鼓風乾燥箱，烘乾溫度60℃，恆溫20h後取出電熱鼓風乾燥箱裡的玻璃板，用美工刀掀起塗膜，注意塗膜的平整無損，平穩放置在平整乾淨的桌面，在環境溫度為23℃、相對溼度為50％的條件下自然冷卻70min。

(5)測試：將製備並養護好的塗膜裁取符合GB/T 528-2009中規定的啞鈴I型試件6個，用精密度為0.01mm的厚度計測量幹膜厚度為0.58mm，使用微機控制電子萬能試驗機測試試件的拉伸性能，將試件安裝在拉力機夾具中，計算機自動記錄拉力機標線間所示數值，以200mm/min的拉伸速度拉伸試件至斷裂，計算機自動記錄此時標線間距離數值，同時自動記錄拉伸至斷裂過程中出現的最大荷載，最後通過統計計算機顯示的數據，求出平均值，得到標準狀態下塗膜的拉伸強度/MPa及斷裂伸長率/％。

實施例4

一種快速檢測彈性建築塗料力學性能的方法，包括如下步驟：

(1)彈性建築塗料的製備：以保立佳公司生產的9648彈性建築乳液為基料，配置顏填料體積濃度為40％的彈性建築塗料320g,靜置20min備用。

(2)自然過濾：將彈性建築塗料用150目濾布單層自然過濾，在此過程中不要用手擠壓濾布，直到彈性建築塗料中無氣泡存在，製得過濾後的彈性建築塗料。

(3)製備塗膜：在200mm×300mm的玻璃板表面，用海綿沾適量冰晶蠟均勻地、薄薄地塗布於玻璃板表面，放置25min，使得冰晶蠟表面乾燥後，在該玻璃板上倒入經步驟(2)製得的過濾後的彈性建築塗料，用2000μm溼膜製備器，緩慢勻速平衡用力，一遍製備塗膜，製得長150mm，表面光滑平整、無明顯氣泡、裂紋、凹陷的塗膜。

(4)養護：將步驟(3)製得的塗膜放置4小時，使得塗膜表面乾燥後，將該玻璃板平衡放進電熱鼓風乾燥箱，烘乾溫度60℃，恆溫16h後取出電熱鼓風乾燥箱裡的玻璃板，用美工刀掀起塗膜，注意塗膜的平整無損，平穩放置在平整乾淨的桌面，在環境溫度為23℃、相對溼度為50％的條件下自然冷卻60min。

(5)測試：將製備並養護好的塗膜裁取符合GB/T 528-2009中規定的啞鈴I型試件6個，用精密度為0.01mm的厚度計測量幹膜厚度為0.60mm，使用微機控制電子萬能試驗機測試試件的拉伸性能，將試件安裝在拉力機夾具中，計算機自動記錄拉力機標線間所示數值，以200mm/min的拉伸速度拉伸試件至斷裂，計算機自動記錄此時標線間距離數值，同時自動記錄拉伸至斷裂過程中出現的最大荷載，最後通過統計計算機顯示的數據，求出平均值，得到標準狀態下塗膜的拉伸強度/MPa及斷裂伸長率/％。

實施例5

一種快速檢測彈性建築塗料力學性能的方法，包括如下步驟：

(1)彈性建築塗料的製備：以巴德富公司生產的RS-9689AS彈性建築乳液為基料，配置顏填料體積濃度為40％的彈性建築塗料330g,靜置30min備用。

(2)自然過濾：將彈性建築塗料用150目濾布單層自然過濾，在此過程中不要用手擠壓濾布，直到彈性建築塗料中無氣泡存在，製得過濾後的彈性建築塗料。

(3)製備塗膜：在200mm×300mm的玻璃板表面，用海綿沾適量冰晶蠟均勻地、薄薄地塗布於玻璃板表面，放置30min，使得冰晶蠟表面乾燥後，在該玻璃板上倒入經步驟(2)製得的過濾後的彈性建築塗料，用2000μm溼膜製備器，緩慢勻速平衡用力，一遍製備塗膜，製得長200mm，表面光滑平整、無明顯氣泡、裂紋、凹陷的塗膜。

(4)養護：將步驟(3)製得的塗膜放置4小時，使得塗膜表面乾燥後，將該玻璃板平衡放進電熱鼓風乾燥箱，烘乾溫度60℃，恆溫16h後取出電熱鼓風乾燥箱裡的玻璃板，用美工刀掀起塗膜，注意塗膜的平整無損，平穩放置在平整乾淨的桌面，在環境溫度為23℃、相對溼度為50％的條件下自然冷卻75min。

(5)測試：將製備並養護好的塗膜裁取符合GB/T 528-2009中規定的啞鈴I型試件6個，用精密度為0.01mm的厚度計測量幹膜厚度為0.55mm，使用微機控制電子萬能試驗機測試試件的拉伸性能，將試件安裝在拉力機夾具中，計算機自動記錄拉力機標線間所示數值，以200mm/min的拉伸速度拉伸試件至斷裂，計算機自動記錄此時標線間距離數值，同時自動記錄拉伸至斷裂過程中出現的最大荷載，最後通過統計計算機顯示的數據，求出平均值，得到標準狀態下塗膜的拉伸強度/MPa及斷裂伸長率/％。

實施例6-10

實施例6-10分別為將實施例1-5中製備的彈性建築塗料按JG/T 172-2014《彈性建築塗料》所述的」7.15拉伸強度/斷裂伸長率」的檢測方法進行制膜、養護，將製備並養護好的塗膜裁剪成符合GB/T 528-2009中規定的啞鈴I型試件6個，用厚度計測量幹膜厚精確到0.01mm，幹膜厚度均在(1.0±0.2)mm，使用微機控制電子萬能試驗機測試拉伸性能，將試件安裝在拉力機夾具中，計算機自動記錄拉力機標線間所示數值，以200mm/min的拉伸速度拉伸試件至斷裂，計算機自動記錄此時標線間距離數值，同時自動記錄拉伸至斷裂過程中出現的最大荷載，最後通過統計計算機顯示的數據，求出平均值，得到標準狀態下塗膜的拉伸強度/MPa及斷裂伸長率/％。結果如表1所示。

表1：本發明的檢測方法與JG/T 172-2014《彈性建築塗料》的檢測方法得到的標準狀態下塗膜的拉伸強度/MPa、斷裂伸長率/％

註：d、ε、P分別代表幹膜厚度、標準狀態下塗膜的斷裂伸長率、標準狀態下塗膜的拉伸強度。其單位分別是mm、％、MPa；分別代表實驗組/對照組的幹膜厚度、標準狀態下塗膜的斷裂伸長率、標準狀態下塗膜的拉伸強度。

通過對實施例1-5和實例6-10獲得的彈性建築塗料力學性能的檢測結果對比可知，本發明的檢測方法得到的標準狀態下塗膜的斷裂伸長率與JG/T 172-2014《彈性建築塗料》的檢測方法得到的標準狀態下塗膜的斷裂伸長率的數據較為接近，而根據JG/T 172-2014《彈性建築塗料》「7.15.3試驗結果的計算」中拉伸強度的公式計算，拉伸強度正比於幹膜厚度，而測試結果中本發明的檢測方法中的幹膜厚度約為JG/T 172-2014《彈性建築塗料》的檢測方法中的幹膜厚度的0.54-0.58倍，本發明的檢測方法得到的標準狀態下塗膜的拉伸強度也約為JG/T172-2014《彈性建築塗料》的檢測方法得到的標準狀態下塗膜的拉伸強度的0.54-0.58倍。多次重複驗證實驗，得到的數據都一致的接近，就是說在使用該方法可以快速、準確地知道新產品的力學性能，更好地開發新產品。

在實施例1-5中，標準狀態下塗膜的斷裂伸長率的大小依次為：實施例3<實施例1≈實施例5＜實施例2＜實施例4。在實例6-10中，標準狀態下塗膜的斷裂伸長率的大小依次為：實施例8<實施例6≈實施例10＜實施例7＜實施例9。由此可見，通過本發明的檢測方法得到的彈性建築塗料的斷裂伸長率趨勢的結果與採用JG/T 172-2014《彈性建築塗料》的檢測方法得到的斷裂伸長率趨勢的結果是一致的，而且數據也較為接近。

實施例6-10採用JG/T 172-2014《彈性建築塗料》中「7.15拉伸強度斷裂伸長率」中的檢測方法來檢測彈性建築塗料力學性能，從開始制膜直至整個測試完成需要花費9-10天的時間，而實施例1-5採用本發明方法檢測檢測彈性建築塗料力學性能，在2-3天內就可以看到檢測結果，由此可見，採用本發明方法能夠快速地檢測出彈性建築塗料的力學性能，並且本發明方法操作簡單、容易實現，採用本發明方法檢測出的彈性樣品力學性能的結果與採用JG/T 172-2014《彈性建築塗料》所述的檢測方法獲得的力學性能結果表現一致。因此，採用本發明所述的方法檢測彈性塗料力學性能，大大節約了新產品的開發時間，提高了工作效率，降低了開發成本。