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0 前言

       流變學是一門比較前沿的學科，它主要研究物質流動和形變。尤其在膠粘劑、油墨、日化等行業，流變學都得到相當的重視。在涂料行業，因為流變性將直接體現涂料的施工性以及貯存穩定性，所以目前也得到越來越多的關注。在國外，涂料的流變性已作為一項重要的質量指標，國內目前仍處于初始的階段。在此，我們將對涂料流變學的概念做一介紹，以便我們了解流變學在涂料中的重要作用。

       流變學是研究物質流動和形變的一門學科，涂料的流動性能在涂料生產與應用的每個階段都至關重要，各種液態物料的泵送、分散以及最后的應用與成膜都與流變學有一定關系。流變學在直觀上就是物料的一種粘度的表現形式。主觀上，人們可用諸如：稠的、粘的、膠粘的、流動緩慢的或稠厚性的等字眼來描述一種粘性液體。反之，人們也可用稀、水似的、流動很快或不稠等字眼來描述一種易流動的液體。用上述這類形象化的字眼，粗略地表征液體的流動性是容易的，但這不過是一種定性的描述罷了。然而，對技術工作者而言，必須更深入地研究涂料流動，要通過定量的方式來研究。但是，流動現象相當的復雜，如果對每種流動方式都要進行精確的數學分析，難度將會相當得大。所以，我們常采用簡化和合理近似的方法來研究涂料的流變問題，從而導出簡單有用的數學模型。應用這些數學模型，技術人員就能控制和預測涂料的流動性。

       下面我們將對流變學中的一些專業名詞進行解釋，以便我們能更好得介紹涂料流變學。

       首先，我們設計一個模型，如圖1 所示，讓液體封閉在兩塊平行薄板之間。其中，一塊薄板是可以移動的，另一塊則保持靜止狀態。這兩塊板的間距為y。令一個力F 沿切向作用于可動的頂板（面積為A）上。于是，頂板相對于靜止的底板以速度v橫向滑動。當以這種方式滑動時，兩板之間的許多液層也發生橫向位移，如圖1 箭頭方向所示。頂部液層的位移速度最高，而底部液層的位移速度最低（為零），中間層的位移速度則介于二者之間。這里要特別指出的是，對液體的任何部分來說，速度梯度dv/dy是個常數。這個速度梯度稱為剪切速率，我們可用D（或Gp）表示，其量綱為s-1。

圖1 流變學模型

       作用在頂板面積A 上的力為F。于是，頂板單位面積上的作用力為F/A。每單位面積上的這個力稱作剪切應力，我們用τ 表示，可以推算出其量綱為Pa。在定義了剪切速率和剪切應力后，我們就能定義粘度了。粘度為剪切應力與剪切速率之比（τ/D），我們用η 表示，可以推算出其量綱為Pa·s。以上，我們介紹了流變學中的3 個最重要的概念，而它們的推導公式，也是研究流動科學的基礎。

       溫度、剪切應力、剪切速率，甚至時間的變化都可能會改變粘度值。我們把在任一給定溫度下，在很寬的剪切速率范圍內，其粘度保持恒定的液體稱為牛頓型液體，反之則稱為非牛頓型液體。牛頓型液體的流動特性就叫牛頓型流動，反之則稱為非牛頓型流動。在涂料行業中大多數都是非牛頓型液體，除了溶劑和某些樹脂溶液。

非牛頓型液體根據其流動特性又可以分為假塑性與膨脹性。

假塑性：粘度隨著剪切應力的加大而下降（即剪切變稀現象）。

膨脹性：粘度隨著剪切應力的加大而上升（即剪切變稠現象）。

大多數成品涂料都是假塑性體系；膨脹性涂料相當少見。然而，研磨的色漿則近似膨脹性體系。

       屈服值是為使涂料流動所必須達到的某個最小剪切應力值。低于這個屈服值，涂料如同彈性固體一樣，只能變形而不能流動，剪切應力一旦超過這個屈服值，涂料便開始流動。