各類溶劑在涂料中的應(yīng)用

1、1溶劑在涂料中的作用溶劑在涂料中的作用往往不為人們重視，認(rèn)為它是揮發(fā)組份，最后總是揮發(fā)掉而不 留在漆膜中，所以對(duì)漆的質(zhì)量不會(huì)有很大影響。其實(shí)不然，各種溶劑的溶解力和揮 發(fā)率等因素對(duì)于制成的漆在生產(chǎn)、貯存、施工和漆膜光澤、附著力、表面狀態(tài)等多 方面性能都有極大影響。涂料用溶劑一般為混合溶劑，由三大部分組成，即真溶劑、助溶劑和稀釋劑。 酯類、酮類等溶劑既能溶解硝酸纖維素，也能溶解合成樹脂，如丙烯酸樹脂，是真 溶劑，芳香烴和氯烴是合成樹脂的真溶劑，硝酸纖維的非溶劑（稀釋劑）。醇類是硝酸纖維素的助溶劑，合成樹脂的非溶劑（稀釋劑），但對(duì)于含高羥基、羧基等極性基 團(tuán)的合成樹脂，醇類又是真溶劑。脂肪烴（石油

2、溶劑）不能溶解一般的丙烯酸樹脂 （除側(cè)鏈烷基碳鏈較長(zhǎng)的聚合物）。涂料在施工時(shí)，涂料中的樹脂，顏料，增塑劑一般不宜調(diào)整，而涂料中的溶劑 卻能任意調(diào)整比例，達(dá)到最佳施工粘度。2溶劑的選擇原則2.1 相似相溶原則各種高分子化合物和各種溶劑都因其分子結(jié)構(gòu)的構(gòu)型，極性基團(tuán)的種類與數(shù) 量，分子鏈的長(zhǎng)短等因素的影響，而有不同的性質(zhì)。高分子化合物如為極性分子， 就必須使用極性溶劑使之溶解；如果高分子化合物是非極性的，就溶于非極性溶劑 中，這就是相似相溶的規(guī)律。硝酸纖維素的分子具有較強(qiáng)的極性，所以能溶于酯、 酮等極性溶劑，而不溶于烴類等非極性溶劑。2.2 溶解度參數(shù)原則任何一種高分子材料都是*分子間作用能使其大

3、分子聚集在一起的，這種作用 能稱為內(nèi)聚能，單位體積的內(nèi)聚能為內(nèi)聚能密度（CED），內(nèi)聚能密度的平方根定義為溶解度參數(shù)。溶解度參數(shù)可作為選擇溶劑的參考指標(biāo)，對(duì)于非極性高分子材料或 極性不很強(qiáng)的高分子材料，當(dāng)其溶解度參數(shù)與某一溶劑的溶解度參數(shù)相等或相差不 超過(guò)土 1.5時(shí)，該聚合物便可溶于此溶劑中，否則不溶。高聚物和溶劑的溶解度參 數(shù)可以測(cè)定或計(jì)算出來(lái)，單位為（卡/cm3）0.5。常見聚合物SP見表1。表1常見聚臺(tái)物的溶解度參數(shù)聚合物S(卡 /cm3)0.5聚四氟乙烯6.2古馬隆樹脂6.9聚甲基硅氧烷7.3 7.6低密度PE8.0中密度PE8.1高密度PE8.2PP7.98.1乙丙橡膠7.98.0

4、聚異丁烯8.05PS8.59.1ABS低于PSPA-66、PA-613.06 13.7硝酸纖維素10.6 11.5天然橡膠7.98.35聚甲基丙烯酸甲酪9.3聚醋酸乙烯酯9.4聚碳酸酪9.5PVC9.59.7PPO9.8聚氨酯9.5 10.5環(huán)氧樹脂9.7 10.9三聚氰胺甲醛樹脂9.6 10.1聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯10.7聚甲基丙烯酸正丁酪8.7醋酸纖維素10.7 11.4酚醛樹脂9.5 12.7聚甲醛11.12.3混合溶劑原則選擇溶劑，除了使用單一溶劑外，還可使用混合溶劑。有時(shí)兩種溶劑單獨(dú)都不 能溶解的聚合物，如將兩種溶劑按一定比例混合起來(lái)，卻能使同一聚合物溶解。混 合溶劑具有協(xié)同效應(yīng)，可

5、作為選擇溶劑一種方法。確定混合溶劑的比例，可按下式 進(jìn)行計(jì)算，使混合溶劑的溶解度參數(shù)接近聚合物的溶解度參數(shù)，再由實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證最后 確定。SPm=SP11+SP岔2+SP福n式中1、2n分別表示每種純?nèi)軇?的體積分?jǐn)?shù)；SP1 SP2SPn是每種純?nèi)軇┑娜芙舛葏?shù)；SPm為混合溶劑的溶解度參數(shù)。2.4 溶劑的溶解力溶劑對(duì)高分子化合物的溶解力，可由配制一定濃度溶液的溶解速度、粘度以和 此溶液對(duì)非溶劑的容忍度（稀釋比值）等幾個(gè)方面來(lái)表示。稀釋比值就是指一份溶劑 可以容忍非溶劑的最高份數(shù)，超過(guò)此值，溶解力將完全喪失。硝酸纖維素（或樹脂）析出而使溶液破壞。在油漆中，除溶劑之外還常適當(dāng)?shù)負(fù)接靡恍┓侨軇┮越档统?

6、本，當(dāng)然在摻用非溶劑時(shí)，除了選擇適當(dāng)?shù)钠贩N外還要控制其用量，以保證混合溶 劑有相當(dāng)?shù)娜芙饬?。在硝酸纖維素溶劑中，還常加有醇類作為助溶劑。硝酸纖維溶 劑的稀釋比值見硝酸纖維素溶劑的稀釋比值溶劑石油溶劑丙酮 4.5 0.7 醋酸乙酯 3.4 1.0 醋酸異丙酯3.01.2甲乙酮 4.7 0.7醋酸丁酯2.71.3異丙 *丙酮3.8 0.9甲基異丁基酮3.61.0溶纖劑 4.9 1.1醋酸溶纖劑2.50.9醋酸戊酯2.11.2醋酸異戊酯2.21.0乳酸乙酯 6.3 0.7二丙酮醇3.00.5環(huán)已酮 5.7 1.12.5 溶劑的揮發(fā)率溶劑是揮發(fā)性液體，硝酸纖維素漆、丙烯酸酯漆的干燥就是 * 溶劑揮發(fā)來(lái)

7、完成 的，所以溶劑揮發(fā)的速率對(duì)漆膜的外觀和質(zhì)量都有極大的影響。在施工過(guò)程中首先 接觸到的是干燥快慢的問(wèn)題，這和溶劑的揮發(fā)速度成正比施工時(shí)往往希望漆膜干得 快些，但是干燥過(guò)快會(huì)影響漆膜的流平性、光澤等指標(biāo)；干得慢些可以保證漆膜的 流平和防止桔皮、泛白等。溶劑的揮發(fā)率決定于溶劑本身的沸點(diǎn)、分子量和分子結(jié)構(gòu)三大因素。一般認(rèn)為 低沸點(diǎn)溶劑在常溫時(shí)蒸氣壓力大，揮發(fā)快。通常將溶劑劃分為低沸點(diǎn)溶劑、中沸點(diǎn) 溶劑和高沸點(diǎn)溶劑。低沸點(diǎn)溶劑是指沸點(diǎn)在100C以下的溶劑；中沸點(diǎn)是在110145C之間；高沸點(diǎn)是在145170C之間，而170C以上的則稱為特高沸點(diǎn)溶劑。 但事實(shí)上不完全如此，例如醋酸乙酯與乙醇的沸點(diǎn)都在

8、78C左右，也就是說(shuō)在78C時(shí)二者的飽和蒸氣壓力都是 760mmH柱，但在30C時(shí)乙醇的蒸氣壓力為 79mmH柱，醋酸乙酯為120mmH柱，而乙醇的揮發(fā)速率僅為醋酸乙酯的 40%其原 因是溶劑的揮發(fā)除了受蒸氣壓影響外，還與揮發(fā)物質(zhì)的分子量相關(guān)。醇類溶劑分子 量較酯為低，在揮發(fā)同樣分子數(shù)時(shí)其重量要小的多。此外揮發(fā)物質(zhì)間如能產(chǎn)生氫鍵 作用其揮發(fā)速度也低。溶劑的揮發(fā)率有兩種表示方法。一種是以單位質(zhì)量乙醚的揮發(fā)時(shí)間為 1，其它 溶劑單位質(zhì)量的揮發(fā)時(shí)間與乙醚揮發(fā)時(shí)間之比為該溶劑的揮發(fā)率。第二種方法是以 一定時(shí)間內(nèi)醋酸丁酯揮發(fā)的質(zhì)量為 100，將其它溶劑在相同時(shí)間內(nèi)所揮發(fā)的質(zhì)量與 之相比來(lái)表示。由于表示方

9、法不一樣，用第一種方法時(shí)數(shù)值愈大揮發(fā)的愈慢；而第 二種方法則是數(shù)值愈大揮發(fā)得愈快。兩種揮發(fā)速率可用下式表示。乙醚法:揮發(fā)速率=（受驗(yàn)溶劑的揮發(fā)時(shí)間 ）/（ 同重量乙醚的揮發(fā)時(shí)間 ）。醋酸丁脂法：揮發(fā)速度=（相同時(shí)間內(nèi)揮發(fā)的受驗(yàn)溶劑的質(zhì)量X 100）/（相同時(shí)間 內(nèi)揮發(fā)的醋酸丁酯的質(zhì)量 ）。3 混合溶劑的組成涂料的組成可以分為揮發(fā)份和不揮發(fā)份 （即成膜物質(zhì) ）兩個(gè)部分。在揮發(fā)份中包 括真溶劑、助溶劑和稀釋劑。揮發(fā)份的組成配方應(yīng)遵循涂料粘度、溶劑揮發(fā)率、溶 劑平衡原則進(jìn)行調(diào)整。3.1 涂料的粘度不揮發(fā)份的品種、規(guī)格和數(shù)量影響著漆的粘度，同時(shí)揮發(fā)份的配方對(duì)粘度也有 影響。溶劑溶解力強(qiáng)，溶液的粘度低；

10、溶解力差，溶液的粘度高。此外，稀釋劑用 量對(duì)粘度也有影響，多用稀釋劑固然可以降低成本，但用量高到一定限度時(shí)，溶液 的粘度就會(huì)急驟增高，說(shuō)明混合溶劑的溶解力盡管還沒(méi)有達(dá)到稀釋比值，但溶解力 已明顯地降低。因此稀釋劑的加入量有一定的限度，在處理配方時(shí)為降低成本加入 稀釋劑，但其最大用量不應(yīng)達(dá)到引起粘度升高的程度。助溶劑的用量對(duì)粘度也有影 響，在處理配方時(shí)助溶劑的用量只宜少于真溶劑而不宜等于或多于真溶劑。3.2 混合溶劑的揮發(fā)率混合溶劑的揮發(fā)率影響漆膜干燥的快慢，但它對(duì)漆膜外觀也起著極大的影響。 硝酸纖維素漆、丙烯酸酯漆的施工工藝以噴涂為主，漆自離開槍口分散成霧狀小粒 灑落到物件表面的過(guò)程中溶劑已開

11、始揮發(fā)，如果混合溶劑的揮發(fā)率太快的話，那么 落到物件表面以前溶劑可能已揮發(fā)掉 30%以上，落到物件表面上的小粒的粘度就大 大提高，流動(dòng)性大大下降，嚴(yán)重地影響漆膜的流平性，從而產(chǎn)生漆膜不平滑即所謂 桔皮現(xiàn)象。為了得到較光潔平整的漆膜，就不能片面地追求快干，而要有一定比例 的慢揮發(fā)溶劑以保證流平性。噴涂過(guò)程中常常碰到所謂發(fā)白的現(xiàn)象，這層白膜是由于水分與漆混合造成的。 當(dāng)水分不能全溶于揮發(fā)份時(shí)就與成膜物構(gòu)成一層白色的乳狀體。水分逐步揮發(fā)，如 乳狀體被殘留的溶劑所溶解則白色漆膜層消失。但如果溶劑不足以消除白膜，則漆 膜的連續(xù)相破壞，導(dǎo)致樹脂析出，出現(xiàn)發(fā)白現(xiàn)象。水分的來(lái)源，一方面是由于原料 中含水量過(guò)高

12、或是揮發(fā)分含有如乙醇、丙酮等易吸水原料，另一主要原因就是揮發(fā) 率的影響。溶劑的揮發(fā)是一個(gè)吸熱反應(yīng)，快速的揮發(fā)使噴漆的霧粒和物件的表面上 被帶走很多熱量。一般使用快揮發(fā)溶劑時(shí)，可使噴涂物件表面溫度下降1520C,這就足夠使周圍空氣中的水分凝結(jié)于物件表面與漆膜相遇。所以，每當(dāng)氣候 濕熱空氣中水分含量高時(shí)，發(fā)白現(xiàn)象常格外嚴(yán)重。因此應(yīng)適當(dāng)?shù)乜刂茡]發(fā)性組分的 揮發(fā)率，減少表面降溫水分凝結(jié)。即使稍有發(fā)白現(xiàn)象出現(xiàn)，又可在揮發(fā)后期用存留 的溶劑重新溶解，以消除白膜。因此，從揮發(fā)速率方面來(lái)考慮，在噴漆和流平的初階段，揮發(fā)過(guò)快對(duì)質(zhì)量產(chǎn)生 不良影響，如桔皮、麻點(diǎn)、發(fā)白等缺陷往往由此產(chǎn)生。在后階段中，有一些慢揮發(fā) 性

13、溶劑在漆膜中還可以改善一些發(fā)白現(xiàn)象和提高光澤。但最終階段漆膜中若仍存留 少量揮發(fā)份，則將引起漆膜發(fā)軟、發(fā)粘等不良現(xiàn)象，為避免這種現(xiàn)象發(fā)生要控制高 沸點(diǎn)溶劑的用量，使其不殘留在漆膜中。3.3 溶劑平衡原理混合溶劑由真溶劑、助溶劑和稀釋劑 3 種組份組成，這 3 種組份中又有快揮 發(fā)、中揮發(fā)、慢揮發(fā)之別。所以當(dāng)一種混合溶劑配成之后，由于這些原料的揮發(fā)率 不一樣，總是揮發(fā)快的原料首先逸出，所以，自漆霧噴出后溶劑的成份即開始變 化，怎樣的變化才是最理想，須根據(jù)以下原則進(jìn)行平衡。 溶劑的揮發(fā)應(yīng)均衡?；旌先軇┑恼麴s曲線應(yīng)成平緩上升的形狀，否則將引起 多種漆膜表面的缺陷，甚至使漆膜產(chǎn)生應(yīng)力而影響漆膜壽命。因

14、此，在配方中應(yīng)考 慮不同組份的揮發(fā)速率，快、中、慢的組份用量要平穩(wěn)，例如配方中快揮發(fā)溶劑和 慢揮發(fā)溶劑的使用量都較大，而沒(méi)有適量中揮發(fā)溶劑加以平衡的話，那么其蒸餾曲 線必將是前階段直線上升，然后突然轉(zhuǎn)折形成一個(gè)鈍角改為低斜率上升，這樣的溶 劑配方缺點(diǎn)較大。 真溶劑、助溶劑與稀釋劑的比例應(yīng)平衡。真溶劑、助溶劑和稀釋劑的比例對(duì) 漆的粘度影響很大，較高含量的稀釋劑或過(guò)高含量的助溶劑都會(huì)明顯地提高漆的粘 度。在揮發(fā)過(guò)程中，隨著不揮發(fā)份含量逐步增加，漆的粘度增大，假如此時(shí)真溶劑 大量揮發(fā)則稀釋劑的比例相對(duì)地增高，就會(huì)促使漆的粘度突然變稠而喪失流動(dòng)性， 引起氣泡、桔皮等漆膜缺陷，另外，溶劑的主要作用在于干

15、燥成膜之前保持全部不 揮發(fā)份處于溶液狀態(tài)，不使其中任一組份不溶析出，否則造成漆膜連續(xù)相破壞以和 表面粗糙失光等現(xiàn)象。為了防止干燥過(guò)程中出現(xiàn)沉析現(xiàn)象，必須根據(jù)不揮發(fā)份的性 質(zhì)對(duì)溶劑的組份加以很好地平衡，既要節(jié)約真溶劑，又不能過(guò)量使用稀釋劑。在考 慮配方時(shí)不僅要有足夠的真溶劑，還必須根據(jù)不同揮發(fā)速率加以平衡，以達(dá)到殘余 在漆膜中的溶劑能保持不低于原來(lái)的溶劑比例。4 混合溶劑的配方處理為了保證漆的貯存性能，制漆時(shí)所用混合溶劑的質(zhì)量要高于施工沖稀時(shí)用的混 合溶劑。由于成品漆中的混合溶劑有較大的溶解力，所以沖稀用的混合溶劑中可含 有較多的稀釋劑，其溶解力可在漆中的多余溶劑中得到補(bǔ)償。確定漆中混合溶劑配 方時(shí)，按不揮發(fā)份的情況，參考資源和成本，先決定稀釋劑的品種和數(shù)量。對(duì)于硝 酸纖維素漆來(lái)說(shuō)，芳烴是非溶劑，苯的毒性較大，并且揮發(fā)太快，除特殊品種外很 少使用。二甲苯揮發(fā)太慢，與一般溶劑不易平衡，所以也不多用。石油溶劑毒性較 小，但其稀釋比值太小，一般也不采用。甲苯作為稀釋劑，在揮發(fā)率、稀釋