塗料分析與性能測試（簡體書）

塗料是塗於物體表面能形成具有保護、裝飾或特殊性能的固態塗膜的一類液體或固體材料稱。早期大多以植物油為主要原料，故有油漆之稱。現在其中的植物油大部分被合成樹脂取代，故統一稱為塗料。塗料是高分子材料應用領域中的一個重要方向，在汽車、家具、建築、、軍事等領域起著至關重要的作用，已成為衡量一個國家國民經濟發展程度的重要標誌之一。我國塗料年產量已經超過00萬噸，躍居世界位。我國雖是塗料生產和使用大國，但目前全球排名前的塗料公司中僅有一家中國公司，因此我國塗料科學與技術的發展，以及高質量人才培養依然任重道遠。

塗料科學是建立在高分子化學、有機化學、無機化學、膠體化學、表界面化學、流變學、材料力學等學科基礎上的一門綜合性學科，同時也是一門應用性和實踐性強的學科。塗料專業人才的知識體括樹脂的合成、塗料配方調製、塗料塗裝固化到塗膜性能測試這一系列環節。在這些環節中，掌握塗料原材料、配方的分析和塗層性能檢測是學過程中“知其所以然”的關鍵所在。隨著塗料科學與技術的發展，在傳統溶劑型塗料之外，新發展的水性塗料、粉末塗料、光固化塗料及高固體分塗料等綠色塗料，對塗料分析和性能測試提出了要求。同時，新興材料分析技術的發展有效豐富了塗料科學與技術的研究手段，如常見的擺桿硬度、鉛筆硬度、划痕硬度等方法主要用於獲取塗層宏觀硬度數據，而納米壓痕技術的運用所獲得的納米壓痕硬度則可獲得塗層納米尺度的性能參數，有助於開展更深入的塗料結構-性能研究。

塗料分析和性能測試知識的運用貫穿了塗料理論學踐實驗的整個過程，而現有教材大多都是基礎教程或者技術類教程，偏重於塗料的理論知識、配方或塗裝過程，學生只能通過國家標準、行業標準、國外標準以及中外文、塗料類書籍等查閱所需表徵與測試方法， 有時需要結合查閱多種資料才能將每種表徵測試方法的應用範圍、試樣製備、測試原理、測試方法和結果表示研究清楚。研究建立標準的塗料測試方法，創新塗料表徵技術，將其歸納成冊，對塗料工業的發展具有重要的學術價值和經濟價值。

江南大學化學與材料工程學院從1999年開始即對高分子材料與工程專業本科生設立了塗料專業方向，建有系統的塗料專業方向課程體系。作為國家專業和國家本科建設專業的江南大學塗料專業方向，在辦學年中培養了一大批本碩博學歷的塗料專業人才，在教學過程中同樣深受沒有教材的困擾。因此，我們基於多年的教學經驗和科研體會開展了本書的編寫工作。全書分為9章，第1章為緒論，主要介紹塗料分析與性能測試的目的與意義；第2章為塗料原材料分析；第3章為塗料產品性質；第4章為塗料施工性能；第5～8章為塗膜性能測試，分別系統敘述了塗膜的外觀及光學性能、力學性能、防護性能性測試方法；第9章介紹了一些新型或特殊用途塗料括光固化塗料、粉末塗料、電泳塗料、船舶塗料、航空塗料、卷材塗料、汽車塗料、木器塗料）的特有分析與性能測試方法。

本書由劉仁、羅靜主編，第1、2、8、9章由劉仁編寫，第3章由孫冠卿編寫，第4～7章由羅靜編寫。全書由劉仁、羅靜統稿。

由於塗料分析與性能測試技術發展速度快，涉及面廣，技術創新層出不窮，加之我們的所限，書中疏漏之處在所難免，懇請讀者不吝賜教，提出寶貴意見。

編者

2022年5月

第1章緒論1
1.1 塗料的定義和範圍、組成與分類1
1.2 塗料類型和發展趨勢2
1.3 塗料分析與性能測試的目的與意義2
參考文獻3

第2章塗料原材料分析4
2.1 樹脂4
2.1.1 分子量4
2.1.2 化學結構7
2.1.3 碘值10
2.1.4 酸值12
2.1.5 羥值14
2.1.6 環氧值15
2.1.7 異氰酸酯基含量16
2.2 顏填料20
2.2.1 顏色20
2.2.2 著色力21
2.2.3 吸油量22
2.2.4 遮蓋力23
2.2.5 易分散程度24
2.3 助劑26
2.3.1 催干剂催乾性能26
2.3.2 流變劑觸變指數26
2.3.3 流平劑流平性能27
2.3.4 防潮劑白化性能27
2.3.5 消泡劑消泡性能28
2.3.6 防沉劑防沉效果28
參考文獻29

第3章塗料產品性質30
3.1 外觀（光澤度） 和透明度30
3.1.1 目測法30
3.1.2 儀器法32
3.2 顏色34
3.2.1 鐵鈷比色法34
3.2.2 加氏比色法35
3.2.3 鉑鈷比色法35
3.2.4 羅維朋比色法36
3.3 密度37
3.4 細度38
3.5 不揮發物含量（固體含量） 40
3.6 貯存穩定性42
3.7 乳膠漆穩定性43
3.7.1 稀釋穩定性43
3.7.2 機械穩定性44
3.7.3 低溫穩定性44
3.7.4 熱穩定性44
3.7.5 耐凍融性45
3.8 揮發性有機化合物含量和釋放量46
3.8.1 溶劑型塗料VOC 差值法46
3.8.2 乳膠漆VOC 含量47
3.8.3 含有活性稀釋劑的塗料VOC 含量49
3.8.4 光固化塗料VOC 含量50
3.8.5 塗料VOC 釋放量52
3.9 甲醛含量和釋放量55
3.9.1 分光光度法55
3.9.2 高效液相色譜法56
3.9.3 塗料甲醛釋放量的測定58
參考文獻59

第4章塗料施工性能60
4.1 基材處理方法60
4.2 施工黏度62
4.2.1 流出杯法62
4.2.2 落球測定法68
4.2.3 氣泡法70
4.2.4 旋轉黏度計法70
4.2.5 斯托默黏度計法73
4.2.6 錐板黏度計法74
4.2.7 毛細管黏度計法75
4.2.8 常用幾種黏度計的比較76
4.3 乾燥時間76
4.3.1 表乾測定法77
4.3.2 實幹測定法77
4.3.3 儀器測試法79
4.4 塗膜厚度80
4.4.1 濕膜厚度80
4.4.2 乾膜厚度82
4.4.3 納米膜厚度85
4.4.4 塗膜厚度測量方法的比較89
4.5 打磨性90
4.6 流平性91
4.7 流掛性92
4.7.1 塗佈器施塗92
4.7.2 噴槍施塗93
4.8 閃點94
4.9 塗佈率97
4.9.1 刷塗法97
4.9.2 噴塗法98
4.9.3 體積固體含量法98
參考文獻99

第5章塗膜的常規性能測試——外觀及光學性能100
5.1 塗膜外觀100
5.2 孔隙率100
5.2.1 電火花針孔檢測法100
5.2.2 濕海綿試驗法101
5.3 塗膜顏色102
5.3.1 目視法102
5.3.2 色差計法103
5.4 塗膜光澤105
5.5 霧影108
5.6 白度109
5.7 塗層遮蓋力110
5.7.1 黑白格法111
5.7.2 光學儀器法112
參考文獻113

第6章塗膜的常規性能測試——力學性能114
6.1 硬度114
6.1.1 鉛筆硬度114
6.1.2 擺桿硬度116
6.1.3 壓痕硬度117
6.1.4 納米壓痕技術118
6.2 附著力119
6.2.1 劃圈法119
6.2.2 劃格法121
6.2.3 劃×法123
6.2.4 拉開法124
6.2.5 各方法比較127
6.3 柔韌性127
6.3.1 軸棒測定器法127
6.3.2 圓柱軸彎曲試驗儀法128
6.3.3 圓錐軸彎曲試驗儀法129
6.3.4 各方法比較129
6.4 耐衝擊性130
6.5 耐磨性130
6.5.1 落砂法131
6.5.2 橡膠砂輪法132
6.6 耐划痕性133
6.6.1 負荷恆定法133
6.6.2 負荷改變法135
6.7 耐擦傷性136
6.8 耐洗刷性138
參考文獻138

第7章塗膜的常規性能測試——防護性能139
7.1 耐溶劑性139
7.1.1 浸泡法139
7.1.2 擦拭法140
7.2 耐水性141
7.2.1 常溫浸水法142
7.2.2 浸沸水法142
7.2.3 加速耐水試驗143
7.2.4 水霧試驗144
7.2.5 耐鹽水性試驗144
7.3 耐水汽滲透性144
7.3.1 濕杯法145
7.3.2 乾杯法145
7.4 耐酸、鹼、鹽性146
7.4.1 浸泡法146
7.4.2 吸收性介質法147
7.4.3 點滴法147
7.5 耐黃變性148
7.5.1 色差值法148
7.5.2 黃變度測試法149
7.5.3 目視比色法150
7.6 耐候性150
7.6.1 自然老化試驗151
7.6.2 人工氣候老化試驗152
7.7 耐熱性155
7.8 耐化工氣體性155
參考文獻156

第8章塗膜的功能性測試157
8.1 防火性能157
8.1.1 小室燃燒法157
8.1.2 大板燃燒法159
8.1.3 錐形量熱儀法160
8.1.4 熱分析法161
8.2 防污性能162
8.2.1 防污劑滲出率法162
8.2.2 淺海掛板試驗165
8.2.3 實船塗裝方法167
8.2.4 動態模擬試驗167
8.2.5 實驗室法169
8.2.6 低表面能防污塗料評價方法170
8.3 防霧性能171
8.4 抗菌性能172
8.4.1 抗黴菌性能172
8.4.2 抗細菌性能174
8.4.3 最小抑菌濃度和最小殺菌濃度176
8.4.4 抑菌圈法177
8.4.5 搖瓶法178
8.4.6 電子顯微鏡法179
8.4.7 細菌熒光染色法179
8.5 防滑性180
8.5.1 平面滑動法180
8.5.2 傾角法182
8.6 隔熱保溫性能183
8.6.1 阻隔型隔熱塗料184
8.6.2 反射型隔熱塗料186
8.7 自清潔性能190
8.7.1 戶外雨水污痕試驗190
8.7.2 接觸角測試法192
8.8 防腐性能192
8.8.1 常規檢測法192
8.8.2 電化學方法201
8.9 電性能208
8.9.1 絕緣性能208
8.9.2 抗靜電性能212
8.9.3 導電性能213
參考文獻214

第9章其他塗料分析與性能測試217
9.1 光固化塗料217
9.1.1 雙鍵轉化率217
9.1.2 收縮率219
9.2 粉末塗料221
9.2.1 外觀和狀態221
9.2.2 密度222
9.2.3 粒度和粒度分佈225
9.2.4 烘烤時質量損失225
9.2.5 安息角226
9.2.6 流動能力227
9.2.7 軟化溫度228
9.2.8 熔融流動性228
9.3 電泳塗料231
9.3.1 灰分和顏基比231
9.3.2 毫克當量值232
9.3.3 庫侖效率232
9.3.4 泳透力233
9.3.5 擊穿電壓237
9.3.6 邊緣防銹試驗237
9.4 船舶塗料238
9.4.1 耐電位性238
9.4.2 耐划水性239
9.4.3 防銹漆陰極剝離性240
9.4.4 層間附著力242
9.4.5 修補性能243
9.5 航空塗料245
9.5.1 蒙布收縮率245
9.5.2 耐低溫性246
9.5.3 耐高溫砂蝕試驗246
9.6 卷材塗料247
9.6.1 Ｔ 彎247
9.6.2 杯突248
9.7 汽車塗料250
9.7.1 抗石擊性能250
9.7.2 鮮映性253
9.8 木器塗料254
9.8.1 耐乾熱性試驗254
9.8.2 發白試驗255

參考文獻256