知識點4 (3).1：原料解析-溶劑

模塊四：溶劑型涂料的生產(chǎn)任務(wù)1：溶劑型色漆的生產(chǎn)知識點4.1：原料解析——溶劑一、溶劑型涂料的定義溶劑型涂料是以有機溶劑為分散介質(zhì)而制得的涂料。二、溶劑型涂料的原料成膜物（樹脂）：液態(tài)或固態(tài)，固態(tài)樹脂必須在生產(chǎn)前用溶劑溶解成溶液；具體生產(chǎn)方法見模塊一溶劑：種類多，需要選擇顏填料：在調(diào)漆前必須經(jīng)過研磨分散并達到既定的要求助劑：大部分以方便的液態(tài)形式供應(yīng)，少量固態(tài)，根據(jù)實際情況直接投料或者制成半成品投料溶劑型涂料生產(chǎn)工藝一般包括：固態(tài)樹脂溶解、顏料的分散、調(diào)漆、過濾、包裝。三、原料解析——溶劑溶劑的作用：1.溶解或分散成膜物質(zhì)。2.調(diào)節(jié)由成膜物和顏料組成的復(fù)合體系的黏度和流變性能，使其成為易于涂布的流體。3.涂布后應(yīng)從漆膜中揮發(fā)掉，使漆膜具有較好的機械物理性能三、原料解析——溶劑在涂料的生產(chǎn)和施工中，合理地選擇溶劑和助劑十分重要，它直接影響涂料的貯存穩(wěn)定性、施工性、涂膜質(zhì)量和安全性、對人體的毒性、對環(huán)境的污染性等，是涂料工作者在設(shè)計色漆配方、選擇溶劑時所要考慮的問題。VOC三、原料解析——溶劑能溶解成膜物質(zhì)的溶劑（真溶劑）能增進溶劑溶解能力的助溶劑能稀釋成膜物質(zhì)溶液的稀釋劑能分散成膜物質(zhì)的分散劑溶劑施工時使用的調(diào)稀涂料與清洗工具的溶劑。對于同種漆，其溶劑與稀釋劑可能相同，也可能不同。三、原料解析——溶劑按沸點分：低沸點、中沸點、高沸點按來源分：石油溶劑、煤焦油溶劑按化合物類型分：脂肪烴、芳香烴、萜烯類、醇類、酮類、酯類、醇醚及醚酯、取代烴涂料用溶劑的分類三、原料解析——溶劑溶劑的分類石油（烴類）溶劑石油醚石油低沸點餾分，低級烷烴混合物，分30-60℃、60-90℃、90-120℃三類，無色透明，類似乙醚氣味，含有不飽和烴、芳香烴、硫化物、酸性物質(zhì)、不揮發(fā)物等雜質(zhì)。性能：不溶于水，能與丙酮、醋酸乙酯、苯、氯仿、甲醇等混溶。能溶解甘油松香脂，部分溶解松香、瀝青、芳香烴樹脂，不溶解蟲膠、氯化橡膠、硝化纖維素、醋酸纖維素，故少作溶劑，一般作萃取劑和精制溶劑。松香水松香水又稱香蕉水，顏色在無色到淡黃色之間，呈半透明狀；是辛烷、苯乙烷、二甲苯、三甲苯所調(diào)配而成的有機溶劑；一般業(yè)界會因氣候及產(chǎn)品需求而對配方有所更動。三、原料解析——溶劑煤焦油系列溶劑苯：無色透明液體，芳香味，難溶于水，能與大多數(shù)溶劑混合，部分樹脂相溶，但可燃，有毒，要淘汰。甲苯：無色透明液體，芳香味，不溶于水，能與大多數(shù)溶劑相溶，揮發(fā)速度約為二甲苯的3倍，可燃，長期接觸導(dǎo)致慢性中毒。二甲苯：不溶于水，能與乙醇、乙醚、芳香烴、脂肪烴混溶，醇酸樹脂作為溶劑，易燃，中等毒性。煤焦油系列溶劑主要有：二甲苯、甲苯、苯等。三、原料解析——溶劑萜烯類溶劑松節(jié)油雙戊烯：揮發(fā)速率較低，有抗桔皮作用。松油：萜二醇，沸程（204-218℃）相對低揮發(fā)速率及較高溶解力，可提高流平性，要與低沸點配合。來源松樹，有松節(jié)油、雙戊烯、松油該類溶劑含有雙鍵，能促進涂膜干燥。三、原料解析——溶劑醇和醚乙醇多用作乙基纖維素、聚乙烯醇縮丁醛及醇溶性酚醛樹脂的溶劑。丁醇揮發(fā)性較慢，溶解力不如乙醇，是氨基樹脂的良溶劑。主要有乙醇和丁醇醇類溶劑對含有親核基團的樹脂有溶劑化作用，即氫鍵作用。它們對大多數(shù)合成樹脂沒有單獨溶解性，但具有潛在溶解力，稱為助溶劑。三、原料解析——溶劑酮和酯酮酮對合成樹脂的溶解力很強，與酯類溶劑常合稱為強溶劑。常用的酮有丙酮、甲乙酮、環(huán)己酮等。丙酮、甲乙酮揮發(fā)性大；環(huán)己酮揮發(fā)性最慢，常用于改善流平性。酯酯是各類溶劑中溶解力較強的一類，常用的為醋酸酯類。醋酸乙酯溶解力強，揮發(fā)快，為高極性溶劑；醋酸丁酯溶解力強，揮發(fā)速度適中；醋酸戊酯溶解力強，揮發(fā)速度較慢。三、原料解析——溶劑氯代烴和硝基烴主要有二氯乙烷、三氯甲烷、1,1,1-三氯乙烷、三氯乙烯、四氯乙烷、硝基甲烷等。這類溶劑都有很好的溶解性能，但毒性較大，不宜在涂料中大量使用。三、原料解析——溶劑超臨界二氧化碳（SFE）當(dāng)溫度高于31.1℃，壓力超過7.38MPa時，CO2形成氣液不分的混沌狀態(tài)，此時便是二氧化碳的超臨界流體。它具有氣體低黏度、低表面張力和高擴散系的特點，又具有液體的高密度、強溶解性和高傳熱系數(shù)的特征。任何一種物質(zhì)都存在三種相態(tài)-氣相、液相、固相。三相成平衡態(tài)共存的點叫三相點。液、氣兩相成平衡狀態(tài)的點叫臨界點。在臨界點時的溫度和壓力稱為臨界壓力。不同的物質(zhì)其臨界點所要求的壓力和溫度各不相同。超臨界流體(Supercriticalfluid，SCF)技術(shù)中的SCF是指溫度和壓力均高于臨界點的流體想一想:在涂料生產(chǎn)過程中，我們選擇溶劑需要關(guān)注溶劑的哪些特性？三、原料解析——溶劑溶劑的選擇溶解或分散成膜物質(zhì)；賦予涂料適當(dāng)?shù)酿ざ?；有一定的揮發(fā)速度，與涂膜的干燥性相適宜；能增加涂料對物體表面的潤濕性，賦予涂膜良好的附著力；考慮安全性（閃點等）；考慮環(huán)保性（毒性、揮發(fā)性）；考慮經(jīng)濟性。涂料溶劑的基本要求：三、原料解析——溶劑1.溶劑的揮發(fā)性溶劑的揮發(fā)性是用溶劑的揮發(fā)速率來衡量的。溶劑的揮發(fā)速率是指溶劑從涂層中揮發(fā)到空氣中去的速度。三、原料解析——溶劑相對揮發(fā)速率也可以用一定時間內(nèi)揮發(fā)的體積（Ev）或質(zhì)量（Ew）相對比率表示。以醋酸丁酯的Ev等于100作為參考標(biāo)準，常用溶劑的揮發(fā)速率如下表所示。溶劑揮發(fā)速率受溶劑分子本身特性及環(huán)境條件的影響。沸點低的溶劑揮發(fā)性高。溶劑揮發(fā)難易程度與分子間作用力有關(guān)，分子小的易揮發(fā)；極性溶劑較難揮發(fā)；提高環(huán)境空氣流速，將提高溶劑的揮發(fā)速率。溶劑沸點/℃相對揮發(fā)速率丙酮56944甲乙酮80572醋酸乙酯77480乙醇79253甲苯111214醋酸丁酯125100二甲苯138~14473丁醇11836環(huán)己酮15725三、原料解析——溶劑溶劑揮發(fā)性對涂料性能的影響揮發(fā)過快影響流平、附著力無充裕的回刷理順時間（手工涂刷）溶劑蒸發(fā)過快漆膜粗糙結(jié)皮（噴涂）涂層易發(fā)白（潮濕環(huán)境）、氣泡揮發(fā)過慢流掛表干時間太長決定濕涂層處于流體狀態(tài)時間的長短；決定涂層的干燥速度；影響涂膜的形成質(zhì)量。三、原料解析——溶劑2.溶劑的溶解力溶劑的溶解力是指溶劑溶解成膜物質(zhì)而形成均勻的聚合物溶液的能力,或指溶劑能把成膜物質(zhì)溶解分散的能力，能使成膜物質(zhì)均勻地分散在溶劑中而形成穩(wěn)定的溶液的能力。衡量相容性或溶解性能最普遍的方法是測定兩者的溶解度參數(shù)δ三、原料解析——溶劑即△δ=∣δ1-δ2∣=2.0作為聚合物耐溶劑性的劃分界限。一般分為三個等級：△δ＞2.5，耐溶劑；△δ=1.7~2.5，有輕微溶脹作用；△δ＜1.7，不耐溶劑。涂料用溶劑，常以△δ＜1作為良溶劑判斷標(biāo)準。溶劑對聚合物的溶解，有以下判斷標(biāo)準:思考:聚氯乙烯δp=9.7，環(huán)己酮δ1=9.9，甲醇δ2=14.5，辛烷δ3=7.6，試問哪種溶劑可作聚氯乙烯的良溶劑？答案：環(huán)已酮三、原料解析——溶劑混合溶劑現(xiàn)代涂料用合成樹脂的溶度參數(shù)多數(shù)在δ=9~11范圍內(nèi)，酯、酮類溶劑是它們的良溶劑，但價格較貴。醇類溶劑δ＞12，有一定的助溶作用，為助溶劑。非極性烴類溶劑δ＜9，為不良溶劑，但成本較低。若將多種溶劑混合，混合溶劑的溶度參數(shù)可按下式計算：δ渾=∑Φiδi（i=1~n）

式中：δi

——第i種溶劑的溶度參數(shù)；Φi——第i種溶劑的體積分數(shù)。三、原料解析——溶劑利用這個加和公式，可以將δ值很大的助溶劑與δ值較小的廉價烴類溶劑混合，使混合溶劑的溶度參數(shù)落在δ=9~11范圍內(nèi)。該混合溶劑是合成樹脂的良好稀釋劑。三、原料解析——溶劑溶解度參數(shù)的應(yīng)用依據(jù)溶解度參數(shù)相同或相近可以互溶的原則，判斷樹脂在溶劑中可否溶解；依據(jù)溶解度參數(shù)相同或相近可以互溶的原則，預(yù)測兩種溶劑的互溶性；依據(jù)溶解度參數(shù)可以估計兩種或兩種以上樹脂的互溶性；利用涂料用樹脂在一系列已知溶解度參數(shù)的溶劑中的溶解情況，可以判斷該樹脂的溶解度參數(shù)范圍；利用溶解度參數(shù)可以判斷涂膜的耐溶劑性；溶解性越強，所形成的樹脂溶液的粘度越低三、原料解析——溶劑樹脂溶液黏度因素很復(fù)雜，但主要有兩個因素要考慮：溶劑對高聚物的溶解力溶劑的溶解力對樹脂溶液黏度的影響溶劑自身的黏度往往被人們忽視的溶劑自身的粘度，對樹脂溶液粘度的影響十分顯著，溶劑自身粘度相差不大于1mPa.S時，會使樹脂溶液的粘度相差幾百甚至上千個Pa.S。3.溶劑的黏度三、原料解析——溶劑4.安全性溶劑的安全性是評價和選擇溶劑的一項重要指標(biāo)。例如：純苯是強致癌物，國家已經(jīng)嚴禁單獨使用。甲苯、二甲苯、三甲苯對紅細胞有很強的殺傷力，將導(dǎo)致白血病。目前聚酯漆所宣揚的“無苯”健康漆，并不是指不含甲苯、二甲苯等，而是指并沒有人為添加純苯，溶劑帶入及分解也會產(chǎn)生大量的游離苯。三、原料解析——溶劑第一類溶劑是指已知可以致癌并被強烈懷疑對人和環(huán)境有害的溶劑。在可能的情況下，應(yīng)避免使用這類溶劑。如果在生產(chǎn)治療價值較大的藥品時不可避免地使用了這類溶劑，除非能證明其合理性，殘留量必須控制在規(guī)定的范圍內(nèi)，如：苯（2ppm）、四氯化碳（4ppm）、1,2－二氯乙烷（5ppm）、1,1－二氯乙烷（8ppm）、1,1,1－三氯乙烷（1500ppm）。三、原料解析——溶劑第二類溶劑是指無基因毒性但有動物致癌性的溶劑。每日允許接觸量如下：氯仿（60ppm）、1,1,2－三氯乙烯（80ppm）、1,2－二甲氧基乙烷（100ppm）、1,2,3,4－四氫化萘（100ppm）、2－乙氧基乙醇（160ppm）、環(huán)丁砜（160ppm）、嘧啶（200ppm）、甲酰胺（220ppm）、正己烷（290ppm）、氯苯（360ppm）、二氧雜環(huán)己烷（380ppm）、乙腈（410ppm）、二氯甲（600ppm）、乙烯基乙二醇（620ppm）、N,N－二甲基甲酰胺（880ppm）、甲苯（890ppm）、N,N－二甲基乙酰胺（1090ppm）、甲基環(huán)己烷（1180ppm）、1,2－二氯乙烯（1870ppm）、二甲苯（2170ppm）、甲醇（3000ppm）、環(huán)己烷（3880ppm）、N－甲基吡咯烷酮（4840ppm）。三、原料解析——溶劑第三類溶劑是指對人體低毒的溶劑。急性或短期研究顯示，這些溶劑毒性較低，基因毒性研究結(jié)果呈陰性，但尚無這些溶劑的長期毒性或致癌性的數(shù)據(jù)。在無需論證的情況下，殘留溶劑的量不高于0.5％是可接受的，但高于此值則須證明其合理性。這類溶劑包括：戊烷、甲酸、乙酸、乙醚、丙酮、苯甲醚、1－丙醇、2－丙醇、1－丁醇、2－丁醇、戊醇、乙酸丁酯、三丁甲基乙醚、乙酸異丙酯、甲乙酮、二甲亞砜、異丙基苯、乙酸乙酯