防护涂料体积固体份的测量和计算简便方法

对于防护涂料来说，体积固体份（也称体积固体含量、不挥发物体积分数，英文Volume Solids，简写VS）是一个非常重要的技术指标。它指的是涂料中非挥发性成分与液态涂料的体积比。这是一个非常重要的概念，液态涂料中的溶剂挥发后，真正留在被涂物表面成为漆膜的就是涂料中的非挥发份，即固体份。说到体积固体份，不得不同时也说说质量固体份（也称为不挥发份质量含量），因为常见到防腐蚀技术规格书制订者常常将两者混为一谈。体积固体份和质量固体份有关联，但并不成正比。各类涂料产品性能标准中经常会规定重量固体份（质量不挥发份）的要求，但鲜有规定体积固体份的。防护涂料的体积固体份反映了在表面施工一定厚度的湿膜厚度后能够最终达到多少干膜厚度。因而，它是衡量防护涂料经济性的重要指标。读者可能看下文了解：如何比较工业防护涂料的经济性?（点击观看）体积固体份是可以测量的，测量的标准有：ISO 3233：1998色漆和清漆-通过测量干燥涂层的密度进行非挥发性物质体积百分含量测定GB/T 9272-2007 色漆和清漆通过测量干涂层密度测定涂料的不挥发物体积分数（修改采用ISO 3233 ：1998）ASTM D 2697-03透明或着色涂料中不挥发物体积的测试方法但是，看过这些标准后你会发现，测量是非常费时费力的，而且极易造成操作误差，精确性难以保证，在产品定型后做为技术指标的依据需要采用这种标准方法。但是，防护涂料产品开发工程师在设计配方时，甚至在样品出来前就要预知自己所设计产品的这一指标，这时就要根据配方进行估算了。然后，做出了样品，也需要对VS进行测量或估算。下面介绍几种方法供各位工程师参考。1、根据配方进行估算的方法例如：随便写个环氧富锌底漆配方如下（注：仅作范例使用，数据不可能准确，配方也无实用性）：组份原料重量配比，%密度（KG/L）原料中的重量固体份%备注A组份60%的601环氧树脂15混合溶剂：0.85树脂：1.059混合溶剂溶解锌粉757.1475500目，GB/T6890二级，全锌含量98%，金属锌含量94%有机膨润土21.52/二甲苯50.870/正丁醇30.810/合计：100/86/B组份聚酰胺650451.1545胺值230二甲苯390.870/正丁醇160.810/合计：100/45/注：混合比（质量比）：A：B=10：1计算结果如下：混合后各组份占比如下：组份原料配方中占比（%，重量比）密度（KG/L）原料重量固体份%原料体积份%AB混合后60%的601环氧树脂13.636混合溶剂：0.85树脂：1.058.1816树脂：7.792溶剂：6.417锌粉68.187.1468.189.549有机膨润土1.8181.51.8181.212二甲苯8.0910.8709.3正丁醇4.1820.8105.163聚酰胺6504.0911.154.0913.557合计：100/82.270642.99①、该漆的重量固体份为：82.27%②、该漆的体积固体份为：（7.792+9.549+1.212+3.557）/42.99=51.43%③、该漆的密度为：100/42.99=2.326④、该漆的VOC含量为(g/L)：(100-82.2706)X 2.326=412.38⑤、该漆的颜基比为：(68.18+1.818)/(8.1816+4.091)=5.7⑥、该漆的颜料体积浓度（PVC）为：(9.549+1.212)/(7.792+9.549+1.212+3.557)=48.67%⑦、该漆不挥发份中的锌粉含量为：68.18/82.27=82.87%⑧、该漆不挥发份中的金属锌含量为：82.87%X 94%=77.9%⑨、锌粉在干膜中的重量份为(%)：68.18/82.27=82.87%⑩、锌粉在干膜中的体积份为：9.549/(7.792+9.549+1.212+3.557)=43.19%请注意：其实，这种方法有缺陷和局限性，且按这种方法，得出的VS实际上是偏低的。具体原因就不细讲了，使用者知道就好。准确数值应该是按相关标准测试的结果，计算值只供配方设计和比较时参考。2、样品快速测量和计算的方法A方法：找一块光滑、平整且清洁无锈的磁性底材板，采用标准湿膜制备器制备已知湿膜厚度的漆膜，干燥后测量干膜厚度。体积固体份=干膜厚度/漆膜厚度X100%。此时，干膜厚度测量的仪器和方法对准确度影响会很大的哟，可以参看以下文章了解漆膜测厚方法：究竟该如何测量和验收防护漆涂层的干膜厚度？（一）究竟该如何测量和验收防护漆涂层的干膜厚度？（二）究竟该如何测量和验收防护漆涂层的干膜厚度？（三）究竟该如何测量和验收防护漆涂层的干膜厚度？（四）B方法：测量样品漆的比重W1和不挥发物质量含量C1，这两个指标测起来非常容易和快速。再计算或者测量配方中所有挥发物（主要是混合溶剂）的比重W2，就可以简单计算体积固体份了。一升油漆的质量为W1，一升油漆中挥发物的质量为W1X（1-C1），那么一升油漆中挥发物的体积为V1=[（1-C1）XW1]/W2，那么一升油漆中不挥发份的体积份VS则为1-V1。具体公式如下：

按这种方法，得出的VS实际上是偏低的。因为它假想涂层是完全密实无孔隙的，但实际上涂层不可能是这样的。所以，你不妨根据涂层的密实程度再加上个修正值。比如：底漆通常因为颜基比高密实度低，加上3-5%修正值；中间漆密实度次之，加个2-4%修正值，面漆最为密实，加个1-3%修正值。其实，上述每种方法都有其缺陷和局限性。小编就不细说了。不过，涂料工程师如果采用同一种方法对不同配方或样品进行对比还是可以的哟。