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ASTM方法涂料密度和不挥发分测定,通过研究标准内容和采用C06-1 铁红醇酸底漆模拟试验,对ASTM D2697 方法进行了改良,采用实验室已有的单盘电子分析天平,使操作过程简化,中国机械网,okmao.com
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ASTM方法涂料密度和不挥发分测定,通过研究标准内容和采用C06-1 铁红醇酸底漆模拟试验,对ASTM D2697 方法进行了改良,采用实验室已有的单盘电子分析天平,使操作过程简化
2019年07月10日    阅读量:160    新闻来源:中国机械网 okmao.com  |  投稿

国核示范工程N1113201 堆芯补水箱设备和N1114404 稳压器支撑等核电产品涂装,根据用户文件要求,所用涂料要求按ASTM 方法进行密度、不挥发分和灰分的入厂检验( 灰分检验用户文件没有给出检验方法标准,可以理解为按国标方法或涂料厂商给定的方法进行,不在本文研究范围内) ,并要求密度、不挥发分和灰分含量均符合涂料厂商提供的产品数据表中的指标。


以前在公司检测中心没有过按ASTM 方法或类似方法作这些检验,所以设立了该项攻关,目的在于弄清这些检验方法的内容、步骤、试验条件、重复性和再现性等。

用户文件规定所用无机锌漆的干膜密度要≥3330 kgm3,并给出了计算公式:


干膜密度= 1000Wg( Sw Sv) ( 1)

式中,Wg为液体涂料的密度( gml) ,按ASTMD1475 测定; Sw为液体涂料的不挥发分质量分数( %) ,按ASTM D2369 测定; Sv为液体涂料的不挥发分体积分数( %) ,按ASTM D2697 测定中国机械网okmao.com。干膜密度单位为kgm3。

为此,本攻关要研究的检验方法有以下3 个:

( 1) ASTM D1475—2013《液体涂料、油墨和相关产品密度测定标准方法》。

( 2) ASTM D2369—2010( e1) 《涂料( 质量) 挥发分测定标准方法》。

( 3) ASTM D2697—2003( R2014) 《色漆和清漆体积不挥发分测定标准方法》。

为了方便,试验中采用了在实验室可获得的一种C06-1 铁红醇酸底漆代替无机锌漆。


1 方法概述

1. 1 涂料密度测定标准方法

根据ASTM D1475—2013 标准,用准确知道的各种温度的蒸馏水的绝对密度校准比重瓶的容积。然后在标准温度( 25℃) 或商定温度称量相同比重瓶中液体油漆的重量,用重量除以容积计算出在规定温度内容物的密度。

1. 2 涂料的不挥发分质量分数测定标准方法

根据ASTM D2369—2010 ( e1) 标准,将准确称量的涂料试样放入盛有3 ml 溶剂的铝箔碟子内,分散,在110℃ ± 5℃烘烤60 min,冷却后称量所得固体重量,即可计算出涂料的挥发分和不挥发分质量分数。

在实际操作中,由于条件限制,我们将铝箔碟改为表面皿,符合GBT 1725—2007 ( 等同采用ISO 3251) 标准。

1. 3 涂料的不挥发分体积分数测定标准方法

根据ASTM D2697—2003( R2014) 标准,采用实验室已有的单盘电子分析天平,通过直接测量( 称量) 未涂漆不锈钢片和已涂漆不锈钢片浮力,并利用已知浸渍液体( 水) 的密度,直接计算出干漆膜的体积,省去了特制天平支架和特制分析天平,并使操作过程得到简化。


改良后不挥发分体积的检测过程如下:

( 1) 测定不锈钢片的重量和体积。

( 2) 涂油漆并干燥后再次测量重量和体积。

体积的测定为先称量固体在液体中的浮力,然后将浮力( 排开液体的重量) 除以液体密度计算固体体积。由此计算出干燥后油漆的重量与体积。

根据已经测量出的液体油漆的密度和不挥发分质量分数,计算出沉积在不锈钢片上的液体油漆的体积。

干燥后油漆的体积除以液体油漆的体积乘100%既得液体油漆的不挥发分体积分数。


1. 4 改良方法与标准方法的对比

改良方法与标准D2697 方法存在差别和同一性。改良方法与标准方法的对比见表1。

改良方法与标准方法的对比

ASTM方法涂料密度和不挥发分测定,通过研究标准内容和采用C06-1 铁红醇酸底漆模拟试验,对ASTM D2697 方法进行了改良,采用实验室已有的单盘电子分析天平,使操作过程简化 中国机械网,okmao.com

根据阿基米德浮力定律,固体浸入液体中受到的浮力,等于它排开液体的重量,而它浸入液体的体积等于它排开液体的体积。

在标准方法中,固体浸入水中后重量减轻了,减轻的重量等于浮力,因此,( w1 - w2) 等于未涂漆不锈钢片在水中的浮力,( w3 - w4) 等于涂漆不锈钢片在水中的浮力。在这个测量过程中,除需要用到特制分析天平和天平支架外,还需要分别称量和记录w1、w2、w3、w4,并计算( w1 - w2) 和( w3 - w4) ,比较繁琐。


在改良方法中,固体浸入水中后排开了液体的体积,液体的体积增大了,重量增加了,所增加的重量等于浮力,利用电子分析天平直接测量出增加重量。测量并记录浮力,不需要另外计算,因此改良方法简化了这一步骤的记录和计算,并且不需要使用特制分析天平和天平支架。


由此可见,标准方法通过固体的减重测量了液体作用在固体的浮力,改良方法通过液体的增重测量了液体产生的浮力,采用直接测量液体浮力的改良方法在原理上和测量手段上与标准方法都不矛盾,改良方法和标准方法具有同一性。采用改良方法比较简单,并且不需要特制分析天平和天平支架。


2 GB/T 方法与ASTM 方法比较

GB/T 方法与ASTM 方法的比较见表2。

GB/T 方法与 ASTM 方法的比较

在试验中,对测定漆膜浮力的方法进行了改良。该项改良既适合于ASTM D2697,也适合于GBT 9272( 等同采用ISO 3233) 。

ASTM方法涂料密度和不挥发分测定,通过研究标准内容和采用C06-1 铁红醇酸底漆模拟试验,对ASTM D2697 方法进行了改良,采用实验室已有的单盘电子分析天平,使操作过程简化 中国机械网,okmao.com

3 试验和试验结果

3. 1 涂料密度

25℃时水的密度为0. 997 072 gml,50 ml 玻璃比重瓶。

试验标准: ASTM D1475—2013。

3. 1. 1 比重瓶容积V

比重瓶容积试验数据见表3。

V = ( 盛水重量- 空瓶重量) 水的密度

3. 1. 2 油漆密度Dm

油漆: C06-1 铁红醇酸底漆Dm =( 盛油漆比重瓶重量-空比重瓶重量) V再现性= ( 两组差值两组平均值) × 100%重复性= ( 单组差值单组平均值) × 100%油漆密度试验数据见表4。

比重瓶容积试验数据,油漆密度试验数据

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标准要求重复性< 0. 6%,再现性< 1. 8%,所以试验的重复性和再现性均达到了标准要求。

3. 2 涂料的不挥发分质量分数

油漆: C06-1 铁红醇酸底漆

试验标准: ASTM D2369—2010( e1)

湿样称重采用减量法。

干样重量= 盛干样表面皿重量- 表面皿重量( 含搅棒)

不挥发分质量分数= ( 干样重量湿样重量)× 100%

再现性= ( 两组差值两组平均值) × 100%

重复性= ( 单组差值单组平均值) × 100%

涂料的不挥发分质量分数计算结果见表5。

涂料的不挥发分质量分数

ASTM方法涂料密度和不挥发分测定,通过研究标准内容和采用C06-1 铁红醇酸底漆模拟试验,对ASTM D2697 方法进行了改良,采用实验室已有的单盘电子分析天平,使操作过程简化 中国机械网,okmao.com

标准要求多组分漆重复性< 1. 5%,再现性<4. 7%,所以试验的重复性和再现性均达到了标准要求。

3. 3 涂料的不挥发分体积分数

油漆: C06-1 铁红醇酸底漆

25℃时水的密度为0. 997 072 g/ml

试验标准: ASTM D2697—2003( R2014)

不挥发分体积分数= ( 干膜体积湿膜体积)× 100%

漆膜浮力= 涂漆不锈钢片在水中的浮力- 不锈钢片在水中的浮力干膜体积= 干膜浮力/水的密度

浮力采用增量法测量

湿膜体积= 干膜重量( 不挥发分质量分数×漆液密度)

按表4 漆液密度取1. 394 5 gcm3,按表5 漆液不挥发分质量分数取56. 12%,均为四个结果的平均值。

再现性= ( 两组差值两组平均值) × 100%

重复性= ( 单组差值单组平均值) × 100%

涂料的不挥发分体积分数计算结果见表6。

涂料的不挥发分体积分数

ASTM方法涂料密度和不挥发分测定,通过研究标准内容和采用C06-1 铁红醇酸底漆模拟试验,对ASTM D2697 方法进行了改良,采用实验室已有的单盘电子分析天平,使操作过程简化 中国机械网,okmao.com

标准要求多组分漆重复性< 1. 32%,再现性< 3. 59%,所以试验的重复性和再现性均达到了标准要求。

3. 4 漆膜密度计算

干膜密度= 1000Wg( Sw /Sv)= 1000 × 1. 3945 × ( 56. 12/33. 06)= 2367. 19 kg/m3


4 总结

通过研究标准内容和采用C06-1 铁红醇酸底漆模拟试验,理顺了ASTM 方法检验涂料密度、不挥发分质量分数和不挥发分体积分数这三项检验的试验步骤,试验的重复性和再现性达到了标准要求,所得结果如下:

( 1) 比较了ASTM 方法与GBT 方法的差异。

( 2) 试验获得了标准要求的重复性和再现性,证明了实验室开展这三项检验的可行性。试验获得的具体数据见表7。

试验的重复性和再现性数值

ASTM方法涂料密度和不挥发分测定,通过研究标准内容和采用C06-1 铁红醇酸底漆模拟试验,对ASTM D2697 方法进行了改良,采用实验室已有的单盘电子分析天平,使操作过程简化 中国机械网,okmao.com

( 3) 根据液体涂料密度、不挥发分质量百分数和不挥发分体积百分数这三个检验数据,可计算出漆膜干膜的密度。

( 4) 通过对ASTM D2697 方法进行改良,采用实验室已有的单盘电子分析天平,通过直接测量未涂漆不锈钢片和已涂漆不锈钢片浮力,并利用已知浸渍液体( 水) 的密度,直接计算出干漆膜的体积,省去了特制天平支架和特制分析天平,并使操作过程得到简化。改良方法与ASTM 标准方法不矛盾,二者具备同一性。


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