一种定量检测涂层不粘性能装置及涂层不粘性能检测方法

摘要

本发明公开了一种定量检测涂层不粘性能装置及涂层不粘性能检测方法，涉及涂层不粘性能检测技术领域。本发明的定量检测涂层不粘性能装置包括液体加热机构、试样加热机构、倾角控制机构和温度控制机构，框架内部设有横梁，横梁上固定有液体加热机构，试样加热机构位于液体加热机构的下方，倾角控制机构与试样加热机构转动连接，倾角控制机构用于控制试样加热机构相对于水平面的倾斜角度。本发明的涂层不粘性能检测方法，通过向试样板倾倒定量热态重油，测量试样板上的重油残余量来定量衡量涂层的不粘性能。本发明实现了定量衡量涂层不粘性能的目标。

说明书

技术领域

本发明涉及涂层不粘性能检测技术领域，更具体地说，涉及一种定量检测涂层不粘性能 装置及涂层不粘性能检测方法。

背景技术

耐热不粘涂层最早用于锅等炊具上，迄今已有30多年的历史，30多年来虽然科技人员 开发了多种用于涂覆不粘涂层的涂料，但其主要成分是相同的，都是一种合成的高分子材料 即聚四氟乙烯(简称PTFE)。聚四氟乙烯是由四氟乙烯共聚而成的全氟代聚合物。聚四氟乙 烯具有结晶度高，分子量大，分子中没有支链，氟原子紧密排布在C-C骨架的周围，C-F键 能高和氟原子对主链起屏蔽作用等结构特点，这些特点决定了其具有摩擦系数小，不吸水， 不粘，不燃，耐气候性好，使用温度范围宽和介电性能优异等特点，使得氟涂料具备了其它 涂料不具备的优良特性，尤其是它的摩擦系数极低，可作润滑作用之余，亦成为了易清洁水 管内层的理想涂料。

现有技术中关于不粘涂层的相关技术方案较多，例如中国专利申请号200810162349X， 申请日为2008年11月24日，发明创造名称为：具有耐磨性和防腐性的不粘涂层及其涂覆方 法，该申请案涉及一种具有耐磨性和防腐性的不粘涂层及其涂覆方法，该涂层包括防腐底层、 耐磨中间层和不粘罩面层，底层包含氟聚合物、至少一种耐热聚合物粘合剂和颜填料，颜填 料与耐热聚合物粘合剂重量百分比为1％～15％；中间层涂于底层之上，中间层包含氟聚合 物和无机填料颗粒；罩面层涂于中间层之上，罩面层包含具有不粘作用的氟聚合物；该申请 案的底涂层由于颜填料含量少且细度小而具有很好的防腐性能，中间涂层因无机填料中的部 分大颗粒嵌入底层和凸入面层而具有很好的耐磨性能，罩面层具有很好的不粘性能。

由于不粘涂料的特殊性能及优点，近年来应用日益广泛，例如在灌装沥青的过程中，装 置内壁的不粘涂层能有效减少沥青因粘结而引起的浪费与堵塞。因此，对涂层不粘性能标准 的定义以及测试方法尤为重要。如今国内外对涂层不粘性能的检测多采用接触角大小的测量 法来判断衡量，以及胶带纸法测量或丁羟胶的脱模实验判断，但是，这些方法却不适用测量 涂层对粘度较大的工业流体的不粘性能。

生活中对涂层不粘性能的评判仅仅是根据经验判断，包括鸡蛋法、牛奶法、白糖法和烤 肉法。国际标准(BS-7069-1988)及美国Calphalon锅具对涂层不粘性能的测试都是采用以下 步骤：在188～216℃的不粘锅中打入鸡蛋，两分钟后用铲子铲起鸡蛋并记录移开鸡蛋的困难 程度，然后将锅移走并倾斜，观察鸡蛋从锅底滑出的难易程度，重新将锅置于燃灶上，将鸡 蛋翻边并击碎它，再让其加热2分钟，并记录锅内任何污点以及粘附物的量。但是，此方法 仅适用于不粘锅，且只能从经验判断其不粘性能。

综上所述，现有技术中关于不粘涂层制备的相关技术方案虽然较多，但是有关涂层不粘 性能检测方法的技术方案却较少公开，且这些涂层不粘性能检测方法还存在以下缺陷：(1)、 现有涂层不粘性能检测方法大多不适用于测量涂层对粘度较大的工业流体的不粘性能；(2)、 现有涂层不粘性能检测方法大多属于定性比较，无法定量衡量涂层的不粘性能。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明针对现有技术中涂层不粘性能只能定性检测的不足，提供了一种定量检测涂层不 粘性能装置及涂层不粘性能检测方法，实现了定量衡量涂层不粘性能的目标。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的定量检测涂层不粘性能装置，包括液体加热机构、试样加热机构和倾角控制机 构；

框架内部设有横梁，横梁上固定有液体加热机构，试样加热机构位于液体加热机构的下 方；倾角控制机构与试样加热机构转动连接，倾角控制机构用于控制试样加热机构相对于水 平面的倾斜角度。

作为本发明的定量检测涂层不粘性能装置的进一步改进，所述试样加热机构的下方设有 集液器；排风扇设置在框架上，且排风扇正对液体加热机构。

作为本发明的定量检测涂层不粘性能装置的进一步改进，所述液体加热机构包括加热炉、 盛液器和密封塞；

所述加热炉包括炉体、炉体加热丝、保温棉和铁皮，炉体上设有凹槽，盛液器置于炉体 上的凹槽内，盛液器的底端设有开口，该开口穿过炉体的底部且正对下方的试样加热机构， 开口内设有密封塞，密封塞的上端与连杆相连；炉体的侧壁内由里向外依次设有炉体加热丝 和保温棉，炉体的外侧包裹有铁皮。

作为本发明的定量检测涂层不粘性能装置的进一步改进，所述试样加热机构包括加热板、 加热丝、试样板和支脚；所述倾角控制机构包括支架、卡槽、旋转轴和水平板；

所述水平板的一端设有转动的旋转轴，加热板的一端与旋转轴固连；水平板上表面设有 卡槽，卡槽为若干连续的凹坑，且该凹坑的开口向旋转轴所在的一侧倾斜；支架的一端与加 热板的下表面铰接，另一端插入卡槽内，使加热板相对于水平面保持倾斜；所述加热板上表 面靠近旋转轴的一端设有支脚，该支脚为垂直于加热板上表面的立柱，所述支脚有两个，两 个支脚在加热板上表面左右对称设置；加热板的内部设有加热丝，加热板的下表面和侧面均 包裹有保温材料；所述试样板放置于加热板的上表面，试样板的下端靠在两个支脚上；试样 板上表面用于涂覆待检测的涂层。

作为本发明的定量检测涂层不粘性能装置的进一步改进，还包括温度控制机构，温度控 制机构包括温控箱、热电偶和导线；

所述热电偶有两个，其中一个热电偶设置在盛液器内，另一个热电偶设置在加热板的上 表面，两个热电偶均与温控箱电连接；所述炉体加热丝和加热丝均通过导线与温控箱电连接。

作为本发明的定量检测涂层不粘性能装置的进一步改进，所述框架的尺寸为300×300 ×400mm～600×600×800mm，框架的材质为不锈钢或铝合金；框架的侧面和顶面安装 有透明的隔烟板，隔烟板的材质为有机玻璃或PC塑料板。

作为本发明的定量检测涂层不粘性能装置的进一步改进，加热板相对于水平面的倾斜角 度为15°～60°。

本发明的涂层不粘性能检测方法，包括以下步骤，

步骤一、将盛液器从炉体上的凹槽内取出，向其中倒入30～60ml的重油，然后将盛液 器放回炉体上的凹槽内并固定；

步骤二、将试样板从加热板上表面取下，用电子天平称量出试样板的质量m1，然后将试 样板放回加热板上表面；

步骤三、通过温控箱分别使炉体加热丝开始放热、加热丝开始放热、排风扇开启；通过 温控箱分别控制炉体加热丝的加热功率、加热丝的加热功率，使盛液器内的升温速度为60～ 80℃/min、加热板上表面的升温速度为60～80℃/min；

步骤四、将盛液器内的重油加热到100～300℃，将加热板上表面加热到100～400℃；

步骤五、通过连杆拔出盛液器底端开口内的密封塞，被加热的重油从盛液器底端开口处 流出，然后沿着试样板上表面流入集液器内，同时通过高速摄影机记录下重油在试样板上表 面的流动情况；

步骤六、待重油流尽后，用密封塞堵住盛液器底端开口，通过温控箱分别使炉体加热丝 停止放热、加热丝停止放热；

步骤七、待液体加热机构和试样加热机构均冷却后，通过温控箱关闭排风扇；

步骤八、将试样板从加热板上表面取下，用电子天平称量出试样板的质量m2，则试样板 上表面的涂层上所粘连的重油质量为Δm＝m1-m2；

步骤九、清理集液器和盛液器，完成涂层不粘性能的定量检测。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下显著效果：

(1)本发明的定量检测涂层不粘性能装置及涂层不粘性能检测方法，将待检测的涂层涂 覆于试样板上表面，通过液体加热机构、试样加热机构、倾角控制机构和温度控制机构等的 配合使用，可以检测涂层对不同工业液体的不粘性能，包括焦油、沥青和柴油等粘度较大的 重油；本发明中，向试样板倾倒定量重油，通过测量试样板上的重油残余量来定量衡量涂层 的不粘性能，数据可靠，操作简便，克服了现有技术中只能定性检测涂层不粘性能的不足， 实现了涂层不粘性能检测方法的巨大进步。

(2)本发明的定量检测涂层不粘性能装置及涂层不粘性能检测方法，实际检测时，液体 加热机构和试样加热机构将重油加热，能够科学的模拟重油在实际生产中的流动状态，有利 于准确的检测出涂层对于不同状态和种类重油的不粘性能；倾角控制机构与试样加热机构转 动连接，倾角控制机构用于控制试样加热机构相对于水平面的倾斜角度，有利于重油顺利的 沿着试样板流向集液器，从而完成涂层不粘性能检测的功能，且加热机构相对于水平面的倾 斜角度可调，可针对于不同待检测的涂层设置不同的倾斜角度，有利于准确的检测出涂层的 不粘性能；集液器内部装有沙土或木屑，能够吸收检测中流下的重油，可将重油集中后处理， 减少对环境的污染；排风扇设置在框架上，且排风扇正对液体加热机构，排风扇可以吹走重 油加热及浇流过程中产生的烟气，减少烟气对人体的危害；框架的四周安装有透明的隔烟板， 便于在检测过程中观察重油在试样板上的流动状态。

附图说明

图1为本发明的定量检测涂层不粘性能装置的结构示意图；

图2为本发明中液体加热机构的剖视结构示意图；

图3为本发明中试样加热机构和倾角控制机构的侧视结构示意图；

图4为本发明的涂层不粘性能检测方法的工艺流程简图。

示意图中的标号说明：1、加热炉；101、炉体；102、炉体加热丝；103、保温棉；104、 铁皮；2、试样加热机构；201、加热板；202、加热丝；203、试样板；204、支脚；3、集液 器；4、排风扇；5、横梁；6、框架；7、温控箱；8、盛液器；9、密封塞；901、连杆；10、 热电偶；11、导线；1201、支架；1202、卡槽；1203、旋转轴；1204、水平板。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。

实施例1

结合图1、图2和图3，本实施例的定量检测涂层不粘性能装置，包括液体加热机构、试 样加热机构2、倾角控制机构和温度控制机构。框架6内部设有横梁5，横梁5上固定有液体 加热机构，试样加热机构2位于液体加热机构的下方。倾角控制机构与试样加热机构2转动 连接，倾角控制机构用于控制试样加热机构2相对于水平面的倾斜角度，试样加热机构2的 下方设有集液器3，集液器3内部装有沙土作为吸油物质，能够吸收检测中流下的重油，可 将重油集中后处理，减少对环境的污染。排风扇4设置在框架6上，且排风扇4正对液体加 热机构1，排风扇4可以吹走重油加热及浇流过程中产生的烟气，尽量减少对人体的危害。 液体加热机构包括加热炉1、盛液器8和密封塞9，加热炉1包括炉体101、炉体加热丝102、 保温棉103和铁皮104，炉体101上设有凹槽，凹槽的形状为圆柱体，盛液器8置于炉体101 上的凹槽内，盛液器8的底端设有开口，该开口穿过炉体101的底部且正对下方的试样加热 机构2，开口内设有密封塞9，密封塞9的上端与连杆901相连。炉体101的侧壁内由里向外 依次设有炉体加热丝102和保温棉103，炉体101的外侧包裹有铁皮104。

试样加热机构2包括加热板201、加热丝202、试样板203和支脚204，倾角控制机构包 括支架1201、卡槽1202、旋转轴1203和水平板1204。水平板1204的一端设有转动的旋转 轴1203，加热板201的一端与旋转轴1203固连。水平板1204上表面设有卡槽1202，卡槽 1202为若干连续的凹坑，且该凹坑的开口向旋转轴1203所在的一侧倾斜。支架1201的一端 与加热板201的下表面铰接，另一端插入卡槽1202内，使加热板201相对于水平面保持倾斜， 针对于不同的待检测的涂层，可以调整不同的倾斜角度，本实施中加热板201相对于水平面 的倾斜角度为15°。加热板201上表面靠近旋转轴1203的一端设有支脚204，该支脚204为 垂直于加热板201上表面的立柱，支脚204有两个，两个支脚204在加热板201上表面左右 对称设置。加热板201的内部设有加热丝202，加热板201的下表面和侧面均包裹有保温材 料，试样板203放置于加热板201的上表面，试样板203的下端靠在两个支脚204上，试样 板203上表面用于涂覆待检测的涂层。

温度控制机构包括温控箱7、热电偶10和导线11，热电偶10有两个，其中一个热电偶 10设置在盛液器8内，另一个热电偶10设置在加热板201的上表面，两个热电偶10均与温 控箱7电连接，用于测试及反馈盛液器8内和加热板201上表面的温度信息。炉体加热丝102 和加热丝202均通过导线11与温控箱7电连接，通过温控箱7给炉体加热丝102和加热丝 202供电，使炉体加热丝102和加热丝202放热。温控箱7上设有三个开关、两个功率调节 器和两个温度数显仪，三个开关分别控制排风扇4的启停、炉体加热丝102的工作与否和加 热丝202的工作与否，两个功率调节器分别控制炉体加热丝102的加热功率、加热丝202的 加热功率，两个温度数显仪分别显示盛液器8内的温度和加热板201上表面的温度。本实施 例中，加热炉1及试样加热机构2可以通过温控箱7来控制最终加热温度和升温速度，操作 简单。本实施中，框架6的尺寸为300×300×400mm，框架6的材质为强度大、质量轻的 铝合金，减轻了整个实验台的重量，方便了移动；框架6的侧面和顶面安装有透明的隔烟板， 便于在实验过程中观察重油在试样板203上的流动状态；隔烟板的材质为有机玻璃，隔烟板 通过螺栓固定在框架6上，框架6侧面隔烟板的高度小于框架6的高度，使得框架6上部封 闭、下部敞开，有利于重油被加热后产生的烟气被阻挡在框架6内，并从框架6下部散去， 既保护了人体健康，又便于操作。

本实施例的涂层不粘性能检测方法，其工艺流程简图如图4所示，具体的，本实施例的 涂层不粘性能检测方法，包括以下步骤，

步骤一、将盛液器8从炉体101上的凹槽内取出，向其中倒入30～60ml粘度较大的重 油，本实施例中取30ml的焦油，用于检测涂层对焦油的不粘性能；然后将盛液器8放回炉 体101上的凹槽内并固定；

步骤二、将试样板203从加热板201上表面取下，用电子天平称量出试样板203的质量 m1，然后将试样板203放回加热板201上表面；

步骤三、通过温控箱7上的三个开关分别使炉体加热丝102开始放热、加热丝202开始 放热、排风扇4开启；通过温控箱7上的两个功率调节器分别控制炉体加热丝102的加热功 率、加热丝202的加热功率，控制盛液器8内的升温速度为60℃/min、加热板201上表面的 升温速度为60℃/min；

步骤四、将盛液器8内的焦油加热到150℃，将加热板201上表面加热到200℃；

步骤五、通过连杆901拔出盛液器8底端开口内的密封塞9，被加热的焦油从盛液器8 底端开口处流出，然后沿着试样板203上表面流入集液器3内，同时通过高速摄影机记录下 焦油在试样板203上表面的流动情况；

步骤六、待焦油流尽后，用密封塞9堵住盛液器8底端开口，通过温控箱7分别使炉体 加热丝102停止放热、加热丝202停止放热；

步骤七、待液体加热机构和试样加热机构2均冷却后，通过温控箱7关闭排风扇4；

步骤八、将试样板203从加热板201上表面取下，用电子天平称量出试样板203的质量 m2，则试样板203上表面的涂层上所粘连的焦油质量为Δm＝m1-m2；

步骤九、清理集液器3和盛液器8，完成涂层不粘性能的定量检测。

关于本实施例的定量检测涂层不粘性能装置及涂层不粘性能检测方法，申请人经过大量 的实验总结发现，涂层的不粘性能可通过Δm的具体数值直观、定量的反映出来，其具体的 评价标准如下：

粘结质量(Δm) 评价等级 Δm≤0.03g 不粘性能优秀 0.03g<Δm≤0.05g 不粘性能良好 0.05g<Δm≤0.08g 不粘性能一般 Δm>0.08g 不粘性能较差

本实施例的定量检测涂层不粘性能装置及涂层不粘性能检测方法，将待检测的涂层涂覆 于试样板203上表面，通过液体加热机构、试样加热机构2、倾角控制机构和温度控制机构 等的配合使用，可以检测涂层对不同工业液体的不粘性能，包括焦油、沥青和柴油等粘度较 大的重油；本实施例中，向试样板203倾倒定量重油，通过测量试样板203上的重油残余量 来定量衡量涂层的不粘性能，数据可靠，操作简便，克服了现有技术中只能定性检测涂层不 粘性能的不足，实现了涂层不粘性能检测方法的巨大进步。

本实施例的定量检测涂层不粘性能装置及涂层不粘性能检测方法，在使用时，液体加热 机构和试样加热机构2将重油加热，能够科学的模拟重油在实际生产中的流动状态，有利于 准确的检测出涂层对于不同状态和种类重油的不粘性能；倾角控制机构与试样加热机构2转 动连接，倾角控制机构用于控制试样加热机构2相对于水平面的倾斜角度，有利于重油顺利 的沿着试样板203流向集液器3，从而完成涂层不粘性能检测的功能，且加热机构2相对于 水平面的倾斜角度可调，可针对于不同待检测的涂层设置不同的倾斜角度，有利于准确的检 测出涂层的不粘性能；集液器3内部装有沙土或木屑，能够吸收检测中流下的重油，可将重 油集中后处理，减少对环境的污染；排风扇4设置在框架6上，且排风扇4正对液体加热机 构1，排风扇4可以吹走重油加热及浇流过程中产生的烟气，减少烟气对人体的危害；框架6 的四周安装有透明的隔烟板，便于在检测过程中观察重油在试样板上的流动状态。

实施例2

本实施例的定量检测涂层不粘性能装置，其基本结构同实施例1，其不同之处在于：加 热板201相对于水平面的倾斜角度为45°；集液器3内部装有木屑，作为吸油物质；框架6 的尺寸为500×500×500mm，框架6的材质为强度大、质量轻的不锈钢，隔烟板的材质为 PC塑料板；炉体101上设有凹槽，凹槽的形状为长方体。

本实施例的涂层不粘性能检测方法，其基本步骤同实施例1，其不同之处在于：步骤一 中向盛液器8内倒入45ml的沥青；步骤三中控制盛液器8内的升温速度为70℃/min、加热 板201上表面的升温速度为70℃/min；步骤四中将盛液器8内的沥青加热到200℃，将加热 板201上表面加热到250℃。

实施例3

本实施例的定量检测涂层不粘性能装置，其基本结构同实施例1，其不同之处在于：加 热板201相对于水平面的倾斜角度为60°；框架6的尺寸为600×600×800mm。

本实施例的涂层不粘性能检测方法，其基本步骤同实施例1，其不同之处在于：步骤一 中向盛液器8内倒入60ml的柴油；步骤三中控制盛液器8内的升温速度为80℃/min、加热 板201上表面的升温速度为80℃/min；步骤四中将盛液器8内的柴油加热到250℃，将加热 板201上表面加热到350℃。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也 只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员 受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结 构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。