涂层的气体扩散性能测定系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及涂料领域，具体涉及一种涂层的气体扩散性能测定系统及方法。
【背景技术】
[0002] 涂料是一种有机化工高分子材料，为了防护、绝缘、装饰等目的，常将涂料用不同 的施工工艺涂覆于金属，织物，塑料等基体上，形成粘附牢固、具有一定强度、连续的固态薄 膜，即涂层，又称涂膜或漆膜。
[0003] 随着社会发展和人们生活水平的日益提高，人们对室内装修装饰越来越重视，所 使用的建筑和装修装饰材料也越来越新颖，而这些新颖的装修建筑材料中经常含有多种有 害成分，装修后逐渐地从材料中释放出来，给室内空气造成严重的污染。为了有效地避免污 染物对人们健康的伤害，需要加速建筑装修材料中污染物的扩散，缩短污染物的释放时间。 建筑装修材料的表面通常涂覆着用于绝热、防水隔潮以及装饰装修等目的的涂层，建筑装 修材料中的污染物必须先通过这些涂层，才能扩散到空气中逐渐消散，因此气体污染物通 过这些涂层的扩散性能直接影响着污染物的净化效率。建筑涂料涂层的气体扩散性可用气 体污染物通过建筑涂料涂层的扩散系数表示，涂层的扩散系数是指在恒定温度和单位压力 差下，单位时间内通过涂层单位厚度、单位面积的气体量。
[0004] 现有技术中没有对涂层的气体扩散性能的测定，比较相似的为有关于建筑材料水 蒸气透过性能的测定方法，是将试样封装在带有干燥剂或者盛蒸馏水的试验盘的开口上， 装配后放入一受控的环境气氛中，定时称重以测定水蒸气通过试样进入干燥剂或水通过试 样蒸发到环境气氛中的速度，该方法中试验盘与环境气氛相通，水蒸气可自由进出，仅适用 于小试样的水蒸气透过性能，而涂层的气体扩散主要是针对有机、无机气体污染物分子的 扩散，上述的根据重量改变来测定的测试装置和测试方法都不能满足污染气体的扩散测定 需求。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种涂层的气体扩散性能测定装置，能检测建筑涂层对各 种有机、无机气体污染物分子的扩散性能，简单易操作。
[0006] 本发明实施例提供一种涂层的气体扩散性能测定系统，包括温湿度控制装置、气 体样品供应装置、气体扩散装置和气体样品测定装置；
[0007] 所述的温湿度控制装置用于控制所述测定系统的温湿度；
[0008] 所述的气体扩散装置内部设置有涂层载体和涂层载体固定装置，所述的涂层载体 作为待测涂料的涂刷载体，其固定在涂层载体固定装置上，将所述的气体扩散装置隔成两 个密闭的空间，所述两个密闭的空间分别为注样仓和扩散仓；
[0009] 所述注样仓和扩散仓中均设置有气体循环装置、温湿度监控装置和气体样品采集 口；所述的气体样品采集口与所述的气体样品测定装置相连通，用于测定所述注样仓和扩 散仓内气体样品的浓度；
[0010] 所述的气体样品供应装置用于为注样仓提供气体样品。
[0011] 进一步的，所述温湿度控制装置为密闭气候箱。
[0012] 进一步的，所述的气体样品供应装置为敞口容器，其位于所述的注样仓底部，用于 盛放挥发性液体。
[0013] 进一步的，所述的气体样品供应装置为储气罐，所述的注样仓顶部设置有注样口， 所述注样口与所述的储气罐相连通。
[0014] 进一步的，所述气体样品测定装置为在线气体检测仪。
[0015] 进一步的，所述的气体扩散装置为密闭长方体，所述的涂层载体为带孔平板，所述 的气体扩散装置、涂层载体和涂层载体固定装置均为惰性材质。
[0016] 进一步的，所述的惰性材质为金属材质或玻璃材质。
[0017] 进一步的、根据权利要求1所述的涂层的气体扩散性能测定系统，其特征在于，所 述的气体样品采集口位于所述的注样仓和扩散仓的侧面中部。
[0018] 另一方面，本发明实施例还提供了一种涂层的气体扩散性能测定方法，包括如下 步骤：
[0019] (1)将涂层材料涂覆于所述的涂层载体表面，干燥得到待测涂层；将涂覆有所述 待测涂层的涂层载体固定在所述的涂层载体固定装置上，其涂覆有所述的涂层材料的一面 朝向所述的注样仓；
[0020] (2)设定所述的温湿度控制装置并开启；通过所述的温湿度监控装置监测所述的 注样仓和扩散仓内的温度和湿度，
[0021] (3)待所述的温度和湿度达到设定值，开启所述的气体样品供应装置，向所述的注 样仓中注入气体样品至所述的气体样品，开启所述的循环装置，用所述的气体样品测定装 置测定所述的注样仓和扩散仓内气体样品的浓度，通过所述的注样仓和扩散仓内气体样品 浓度随时间的变化来确定所述的涂层的气体扩散性能；
[0022] 所述的气体扩散系数由公式（1)计算得出：
[0024] 公式⑴中，为扩散系数，D。为初始扩散系数，其值为1. 6 X 10 5m2/s，T为温度， Ed= 30. 5kJ/mol，R为通用气体常数，R = 8. 314J · mol 1 · Κ \ Λ Q。为注样仓与扩散仓的 初始浓度差，Λ (；为注样仓和扩散仓的浓度差。
[0025] 与现有技术相比，本发明至少具有如下有益效果：
[0026] 本发明提供的涂层的气体扩散性能测试系统和方法，简单易操作，测试过程可随 时监控，测试结果的处理与分析简便。
[0027] 标准方法采用的是单仓实验，而本发明申请采用的双仓设计可以避免外界环境的 干扰，通过注样仓和扩散仓的气体样品浓度变化来分析涂层的气体扩散性能。
【附图说明】
[0028] 图1为本发明第一实施例提供的一种涂层的气体扩散性能测定系统的结构示意 图；
[0029] 图2为本发明第一实施例提供的一种气体扩散系数拟合曲线图；
[0030] 图3为本发明第二实施例提供的一种涂层的气体扩散性能测定系统的结构示意 图；
[0031] 图4为本发明第二实施例提供的一种气体扩散浓度变化曲线图；
[0032] 图5为本发明第二实施例提供的一种气体扩散系数拟合曲线图。
【具体实施方式】
[0033] 为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结 合附图及较佳实施例，对依据本发明申请的【具体实施方式】详细说明如后。在下述说明中，不 同的"一实施例"或"实施例"指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定 特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。
[0034] 本发明的原理为采用涂层将一个密闭空间分成两个仓，一个用来注入气体样品， 气体样品透过涂层进入另一个仓，通过气体样品测定装置测定两个仓的气体样品的浓度变 化，通过两个仓的气体样品的浓度随时间的变化来确定待测涂层的气体扩散性能，整个测 定过程在温湿度可控的环境中进行可以模拟建筑物中真实的扩散环境，通过气体循环装置 使气体样品在仓内分布均匀，使得采集测定的数据更具有代表性，也更准确。
[0035] 在这里需要说明：气体样品的来源可以为气体、也可以为液体，气体来源不同，采 用的供应装置也就不同：采用气体为来源可以通过储气装置与注样口相连通，将气体样品 注入到注样仓中；采用气体来源为液体时，可以在注样仓内设置液体盛放装置，通过注样口 将液体注入该盛放装置中，密封测定装置，使液体样品自由挥发。
[0036] 实施例1
[0037] 本实施例提供一种涂层的气体扩散性能测定系统，图1为其内部结构示意图，如 图1所示，涂层的气体扩散性能测定系统包括人工气候箱1、注样仓2、扩散仓3,、涂层载体 4,、涂层载体固定装置9、气体样品储藏罐6 ;注样仓2和扩散仓3中部分别通过管道701和 702与在线气体检测仪相连通（图中未示出），中部采集样品更具有代表性；注样仓2中安 装有气体循环装置801和温湿度探头501，扩散仓3中设置有气体循环装置802和温湿度探 头 502 ;
[0038] 注样仓2和扩散仓3为密闭的空间，是由涂层载体4将一个密闭试验箱分隔得到， 密闭试验箱由不锈钢材质组成；涂层载体4为带孔玻璃材质；
[0039] 这里需要说明的是：试验箱的外壁及涂层载体4所选用的不锈钢和玻璃材质均为 惰性材质，对气体样品的吸附很少，避免了吸附对测试结果的影响，其材质还可以选用铁、 铝等对气体吸附小的材质；涂层载体4上带孔可以使气体样品顺利到达涂层上，有利于扩 散测定的进行；
[0040] 温湿度探头501和502分别对注样仓2和扩散仓3内的温湿度进行实时监控，方 便及时调整气候箱的设置，使试验箱内的温湿度保持在测定要求的温湿度；
[0041 ] 循环装置801和802通过促进注样仓2和扩散仓3内的气体流动来使注样仓2和 扩散仓3内的气体样品分布均匀，使测定结果更加可靠；
[0042] 如图1所示，涂层载体固定装置9采用可以沿水平方向自由滑动的钢板，待将带有 涂层的涂层载体放置到相应位置后，用钢板将其夹紧固定；
[0043] 这里需要说明的是：这里的涂层载体固定装置9只要将涂层载体4,其还可以采用 螺栓固定等固定方式。
[0044] 采用上述测定系统和甲醛气体对腻子的气体扩散性能进行测定：
[0045] 称取100g涂料样品用水搅拌均匀后分两遍均匀涂刷于涂层载体4表面，然后自然 干燥7天后，将其用涂层载体固定装置9固定于扩散实验箱中间部位，涂层样品朝向的一侧 为注样仓2,另一侧为扩散仓3。同时将温湿度探头501和502、循环装置801和802都固定 在规定位置，检查扩散实验箱的整体密封性，尤其是注样口和采样部位的密闭性，封闭各口 及部件。
[0046] 开启温湿度控制装置1，设定温度为25°C，湿度为50 %为整个测定系统的测定环 境。
[0047] 在系统布置完毕，实验条件设定好后。待整个环境空间的温湿度条件达到温湿度 控制装置设置的条件时