光學(xué)膜用水溶性涂料流變性能對(duì)涂布過程及涂布膜性能的影響

張?jiān)弃Q 楊向陽

合肥樂凱科技產(chǎn)業(yè)有限公司 安徽合肥 230041

1 光學(xué)膜用水溶性涂料的流變特性

1.1 表觀粘度

在生產(chǎn)過程中，剪切力會(huì)對(duì)光學(xué)膜用水溶性涂料的粘度造成一定程度的影響，且涂料粘度與剪切力大小呈現(xiàn)出反比例關(guān)系，即隨著剪切力的增加，涂料的粘度會(huì)隨之減小，具有較為明顯的剪切稀化特性。組成涂料的不同組分在相互作用的影響之下決定了涂料在低剪切速率之下的表觀粘度，顏料聚絮作用、粒子的膠體性質(zhì)、流變助劑的締合作用都是相互作用的重要表現(xiàn)。而對(duì)于涂料在高剪切速率下的表觀粘度而言，它則是由涂料的流體動(dòng)力學(xué)因素決定，這些因素主要包含有顏料粒子的平均粒徑、粒徑的分布情況、表面電荷的分布情況等。

1.2 粘彈性

粘彈性也是光學(xué)膜用水溶性涂料的重要流變特性之一，粘彈性主要指的是材料同時(shí)具有粘性與彈性的性能，它主要是由顏料粒子、膠乳粒子以及助劑粒子的相互作用之下而形成的。對(duì)于光學(xué)膜用水溶性涂料粘彈性的表達(dá)主要包含有靜態(tài)粘彈參數(shù)應(yīng)力松馳與蠕變。然而，應(yīng)力松弛與蠕變是靜態(tài)測量的范疇，而在實(shí)際測量與應(yīng)用方面并不具有很高的實(shí)用性。因?yàn)樵趯?shí)際生產(chǎn)過程當(dāng)中，涂料所受到的外力作用并不是一成不變的，其應(yīng)力與應(yīng)變都會(huì)隨著時(shí)間的變化而發(fā)生一定程度的變化。

1.3 觸變性

當(dāng)光學(xué)膜用水溶性涂料受到外力的作用，其粘度會(huì)隨著時(shí)間的推移而發(fā)生一定程度的將降低，在外力消失之后，將光學(xué)膜用水溶性涂料恢復(fù)到原來粘度的這一性質(zhì)稱作為涂料的觸變性。對(duì)于觸變性而言，它是一個(gè)受時(shí)間影響的變量，當(dāng)受到外力作用時(shí)，如果外力持續(xù)時(shí)間較短，則涂料粘度下降十分明顯，即涂料觸變性大；而當(dāng)外力持續(xù)時(shí)間逐漸增加，涂料的粘度下降就會(huì)放緩，那么其觸變性就小。

1.4 流變性對(duì)涂料制備的影響

對(duì)于涂料制備而言，它包含了一系列的操作流程，主要有輸送、混合、過濾等，而涂料的粘度在這些操作流程中主要是以低剪切粘度表現(xiàn)出來，當(dāng)?shù)图羟姓扯仍降蜁r(shí)，其輸送的能耗也就越低，混合效率與過濾效率相對(duì)稍高。當(dāng)涂料在管道中流動(dòng)時(shí)，是在低剪切力作用之下進(jìn)行，在這種情況之下需要維持涂料的低剪切粘度以及粘性模量，只有這樣才能對(duì)涂料流動(dòng)的順暢性進(jìn)行有效保證，同時(shí)也使其處于一個(gè)較低的輸送功率中。

2 流變性對(duì)涂布方法與涂布過程的影響

不同的涂布方式，它對(duì)涂料的最佳流變性能要求也是具有差異性的[1-3]。以氣刀和輥式涂布為例，涂布的速度相對(duì)較慢，在這種情況下涂料的固含量也較低，因此涂料的粘彈性并不會(huì)對(duì)其造成太大的影響；而對(duì)于刮刀涂布而言，則要求涂料粘彈性保持在一個(gè)較低的范圍之內(nèi)，且需要保證在高剪切速率之下不得出現(xiàn)剪切增稠；對(duì)于計(jì)量施膠壓榨，為了對(duì)濕涂層膜的開裂進(jìn)行有效減小，需要求其具有較高的粘彈性，只有這樣才能對(duì)涂布的均勻性進(jìn)行保證?？偠灾?，生產(chǎn)過程之中對(duì)于涂料粘度的控制十分重要，需結(jié)合具體的涂布方式將其控制在一個(gè)合適的范圍之內(nèi)。一般情況下，低剪切粘度控制在1000mPa·S至2000mPa·S較為適宜，而高剪切粘度則需控制在25Pa·S至1000mPa·S左右。

涂料彈性對(duì)于涂布過程的影響主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面，分別為涂層的涂料對(duì)原紙紙面的纖維覆蓋率以及精確的涂布量控制。當(dāng)對(duì)涂料彈性進(jìn)行一定程度的增加時(shí)，作用在涂料流體的刮刀以及紙基的法向應(yīng)力也會(huì)隨之增加；需要注意的是，在保證刮刀壓力不變的情況之下，粘彈體具有“擠出脹大”效應(yīng)，在這一效應(yīng)之下刮刀的尖端區(qū)出口會(huì)出現(xiàn)一定程度的擴(kuò)大，因此涂布量也會(huì)增加。

3 流變性能對(duì)涂布紙性能的影響

在生產(chǎn)過程之中，涂布后會(huì)在紙基上形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，通過對(duì)其進(jìn)行一定程度的控制可以實(shí)現(xiàn)涂料流變性能對(duì)于紙張性能的影響。當(dāng)加入一定量的流變助劑之后，涂料彈性會(huì)有所增加，在這種情況之下涂料之中的各種組分更容易形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。當(dāng)彈性不斷增加時(shí)，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的結(jié)合強(qiáng)度也會(huì)增加，這樣一來干燥之后的涂層會(huì)變得更為疏松，在松厚度、孔隙率以及光散射系數(shù)等參數(shù)上，都得到了一定程度的增加[4]。當(dāng)涂料的組成不變時(shí)，對(duì)涂料的固含量進(jìn)行提升，可以促使涂料中粒子之間的相互作用更加明顯且強(qiáng)烈；如果對(duì)涂料彈性模量進(jìn)行增加，涂料中粒子之間的間距就會(huì)有所減少，在這種情況下干燥之后的涂層網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)結(jié)合強(qiáng)度增強(qiáng)，進(jìn)而提升涂布紙表面的強(qiáng)度，使其具備更為優(yōu)異的適印特性。

4 結(jié)語

本文主要針對(duì)涂料流變性能對(duì)涂布過程及涂布膜性能的影響進(jìn)行研究與分析。首先從表觀粘度、粘彈性、觸變性以及流變性對(duì)涂料制備的影響四個(gè)方面對(duì)光學(xué)膜用水溶性涂料的流變特性進(jìn)行了一定程度上的闡述，然后在此基礎(chǔ)之上分別分析了流變性對(duì)涂布方法與涂布過程的影響以及流變性能對(duì)涂布紙性能的影響[5]。綜上所述，在涂料生產(chǎn)與制備的過程中，光學(xué)膜用水溶性涂料的流變性是一項(xiàng)十分重要的參數(shù)，其具有的表觀粘度、粘彈性、觸變性等流變特性會(huì)影響到生產(chǎn)的各項(xiàng)環(huán)節(jié)，因此相關(guān)單位與部門了解清楚涂料流變性能對(duì)涂布過程及涂布膜性能的影響，對(duì)于生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量與經(jīng)濟(jì)效益的提升具有十分重要的意義。