涂料的流变特性，是指涂料在不同剪切速率下的剪切应力和粘度的变化规律。涂料的流变特性涉及到涂料的诸多性能，包括黏度、屈服值、剪切稀释性、触变性等。这些流变特性直接影响到涂料的使用性能或工艺性能。

涂料的操作性能或者工艺性能，是指影响涂料从储存到使用直至成膜一系列工艺过程中质量的那些性能，包括涂料的悬浮性、施涂性能（涂刷性、流平性、流淌性等）和渗透性。在本文中简称为涂料的工艺性能或操作性能。

在“涂料基础知识”部分，我向大家介绍了铸造涂料的工艺性能包括悬浮性，涂刷性，流淌性和流平性等等，也介绍了评价涂料工艺性能的标准和测试方法。在本版块的另外一个章节我也介绍了涂料的流变特性的一些基本概念，比如黏度、剪切稀释、触变性等，以及测试方法。这里主要介绍流变特性与涂料的工艺性能之间的关系，如何通过流变特性和流变参数来预测和评价涂料的工艺性能、通过调整流变特性来改进涂料的工艺性能。

一，涂料使用的各个阶段所承受的剪切速率

有文献给出了涂料在不同状态下所受到的剪切速率：

（图片摘自：俞峰, 周克尧. 涂料流变学概论[J]. 上海涂料, 2007, 6:34-37.）

（表格摘自：涂料流变学及其测量. Brookfield 中国技术服务中心）

（图片摘自：韩辉, 魏兆连, 徐福先. 铸造涂料流变模型及流变特性参数化评价研究[J]. 武汉汽车工业大学学报, 1996, 18(5): 36-40）

从以上图表中可以看到，涂料在静态储存状态下所承受的剪切速率最低，小于10-4 /S，而在涂刷和喷涂状态时剪切速率最高，达到103-104 /S。在施涂结束后涂料处于流平和渗透阶段，其范围降低到10-3-10-2 /S。

从上面的分析可以看出，同一个涂料在不同的阶段有不同的剪切速率。

二，粘度对涂料工艺性能的影响

粘度是流体内部发生相对运动时产生的内摩擦力。在涂料的施涂过程中，粘度直接影响着涂料的使用性能。比如，刷涂时，涂料的粘度（表观粘度，或即时粘度）小，则涂刷手感流畅，涂料在铸型表面容易铺开，刷痕轻微，涂料容易渗到砂粒的间隙内。在浸涂和流涂操作时，多余的涂料可以快速即时地从铸型表面流下来，从而避免形成堆积和流痕等涂层缺陷。

但是，如果仅仅要求涂料的粘度低，还不能满足对涂料使用性能的全部要求。涂料在使用过程中的不同阶段，对其粘度值的要求是不一样的，比如：在储存过程中，我们希望涂料有比较大的黏度，以防止涂料沉降；在施涂的过程中，我们则希望涂料有较低的黏度，以便于施涂操作；在涂料形成涂层的阶段，粘度低则有利于涂料流平，并使多余的涂料流走；而在形成平整的涂层并将多余的涂料移除后，则需要涂料的粘度尽快升高，减缓甚至消除涂料的流淌。

因此，在涂料使用过程中的不同阶段，不仅涂料承受的剪切速率不同，对涂料粘度的要求也不同。能够满足下面图中粘度分布情况的涂料，则具有较好的工艺性能。

（图片摘自：俞峰, 周克尧. 涂料流变学概论[J]. 上海涂料, 2007, 6:34-37.）

 从上面这个图可以看出，涂料从储存到使用过程中的各个阶段（即不同剪切速率下）所呈现的不同粘度对于其工艺性能有着决定性的影响，在不同剪切速率下能具有我们所希望的粘度，是涂料获得好的工艺性能的必要条件。

如果涂料具有剪切稀释性能和触变性能，则会在一定程度上满足上述要求。

三，剪切稀释性对涂料工艺性能的影响

剪切稀释性是指流体表观粘度随着剪切速率和剪切应力的增加而减少，剪切作用消除后粘度增加。其粘度模型见下图：

1， 涂料在搅拌时受到外力作用而呈现出粘度下降，有利于涂料混合均匀，有利于涂料顺管路而流出。涂料静止后粘度上升，有利于涂料保持良好的悬浮状态，防止沉淀。

2， 在涂刷时，刷子在浸入涂料桶中的涂料液面时，刷毛与涂料间的相对运动使涂料变稀，从而有利于涂料液体进入到刷毛之间的空隙，将涂料带出液面后，涂料粘度上升，不容易流淌到地面，减少了浪费，提高了生产效率。在刷到铸型表面时，涂刷力使刷毛弯曲并将涂料挤出，涂料受到剪切力作用而变稀，刷子与铸型表面间的相对运动也使涂料受到剪切力而变稀，这时涂刷的手感滑爽，此外，变稀的涂料也容易渗入砂粒间的空隙，同时涂料因为粘度低而容易流动，减少刷痕。在刷子运动停止后，涂料不再受到剪切力作用，粘度上升，斜面和垂直面上的涂料不再流动，保持原来平整的涂层，避免了堆积和流痕。

下面的图中包含了三个锆英粉醇基涂料的流变曲线，

3， 在浸涂时，砂芯相对于涂料的运动也使涂料受到剪切力，粘度下降，有利于涂料均匀涂满砂芯表面并渗入砂粒间隙内。砂芯移出液面后的晃动和翻转也使多余的涂料在低粘度下流走。砂芯停止运动后，涂料粘度上升，不再流动，有利于减少流痕和堆积。

4， 在流涂和喷涂时的情形与浸涂类似，涂料在管路中的运动以及在惯性作用下相对于铸型表面流动，涂料都会因受到剪切力的作用而变稀，从而有利于涂料均匀涂满砂型表面并渗入砂粒间隙内，随后粘度上升，有利于减少流痕和堆积。

应该指出，如图所示的剪切稀释作用只是一个理想模型，铸造涂料虽然具有剪切稀释的性能，但并非如图所示那样存在粘度的突然下降或上升，而是与时间有关，具有滞后性，即表现为触变性，见下图：

四， 触变性对涂料工艺性能的影响

如前所述，即使在不变的剪切速率作用下，具有触变性的涂料，其粘度仍然会随着时间的延长而降低。在停止剪切作用后，涂料的粘度会随着静置时间的延长而逐步上升。

触变性对于涂料使用性能的影响与剪切稀释作用类似，表现为涂料粘度降低时有利于改善涂料流动性，手感滑爽，涂层平整度高，随后涂料粘度升高时有利于减少涂料流动性，减少流痕和堆积。但是剪切稀释作用与触变性是不同的含义，且其作用效果也有差别：

1，具有触变性的涂料，涂料受到剪切作用的时间越长，则其粘度越低（时间足够长后粘度会达到一个定值），比如，在刷涂时，如果涂料没有挥发和渗透，刷子来回往复运动越多则越好刷。

2，具有触变性的涂料，粘度恢复具有滞后性。如果涂料仅仅具有剪切稀释性而不具有触变性，则在刷子停止运动后粘度立即上升，不利于刷痕的流平。触变性使涂料粘度的恢复具有滞后性，使刷痕、流痕等在表面张力作用下流平或改善。

五， 涂料的屈服值对工艺性能的影响

屈服点被定义为发生流动所需的最小剪切应力，当高于此值时，从流变学来看材料的行为就像液体；当低于此值时，其行为就像弹性或黏弹性物质。

涂料的屈服值是表征涂料流变性质的一个重要指标，也是衡量涂料的涂刷性、涂挂性、渗透性和悬浮性的重要数据。如果涂料存在屈服应力（屈服值），则当剪切应力小于屈服应力时，涂料并不发生流动而处于静止状态，只有剪切应力大于屈服值时讨论才可以产生相对运动。

对悬浮性的影响：涂料内部密度较大的固体颗粒易于处于平衡状态而不下沉，屈服值越大，则涂料的悬浮性越好。

对施涂性能的影响：

如果涂料不存在屈服值，亦即涂料在静止时的粘度为零，或在较低剪切应力时的粘度很低，则涂料在施涂后容易流失，涂挂性会很差。

如果涂料存在屈服值，则屈服值与表观粘度（即时粘度）的比例关系很重要：

当刷子浸入液面后，如果涂料具有合适的屈服值而且具有较大的粘度（此时的剪切速率较低），则饱蘸性好且涂料不滴落。

在施涂的初期，涂料层尚未形成理想的状态时（比如存在着刷痕和堆积），如果此时涂料的粘度小于或等于其屈服值，则涂料会因为停止流动而维持原状态，不利于刷痕和堆积的消除。但如果此时涂料的粘度值大于其屈服值，则涂料仍然可以流动，刷痕会在表面张力的作用下自动流平，多余的涂料会在重力作用下流走，有利于形成光滑平整的涂层。

当形成了光滑平整的涂层后，如果涂料的粘度大于其屈服值，则涂料在外力（重力）的作用下会继续流动，（其极端情况是涂料屈服值为零），则涂料在施涂后容易流失，涂挂性会很差。

因此，对涂料的屈服值的要求，首先是不能为零，其次是屈服值要处于一个合适的范围，过大和过小的屈服值都会使涂料的使用性能变差。重要的是，要关注在施涂过程的不同阶段对屈服值和粘度值的比例关系的要求。调整其屈服值只是改善使用性能的因素之一，另一个因素（更容易改变的）是涂料的粘度。充分利用涂料的剪切稀释性能和触变性能，使涂料在施涂的不同阶段呈现出合理的粘度值（屈服值和粘度值的比例关系），就可以使涂料获得理想的使用性能。这也是涂料研发过程中最重要的环节之一。

涂料的低剪粘度也对其悬浮性有重要影响。涂料在运输过程中会受到颠簸，流体承受较低的剪切速率。无论是处于静止状态还是在运输状态，如果此时涂料的粘度较大，即使屈服值不高，粉料的粒子下沉也会较慢。

笔者总结了好的涂料施涂性能对流变参数的要求：