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涂料中溶剂的选用、应用及使用技巧及发展趋势(2)

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涂料中溶剂的选用、应用及使用技巧及发展趋势(2)

发布日期:2018-07-24 作者: 点击:

二、合理选择主活性溶剂和填充溶剂

并不是所有溶剂都可溶解聚合物:
我们将对聚合物具备溶解能力的有机溶剂称为活性溶剂(中等和强氢键溶剂),对聚合物不具备或仅有微弱溶解能力的有机溶剂我们称为填充溶剂。

活性溶剂特点:多数带极性基团,普遍价格较高。主要有下列几大类:
1.酮类:丙酮、丁酮、甲戊酮、甲基异丁基酮及环己酮等。
2.酯类:醋酸乙酯、醋酸丁酯及醋酸异丙酯等
3.醇类:乙醇、正丁醇、异丙醇等
4.带多于两个官能团的溶剂:乙二醇丁醚(BCs) 及丙二醇甲醚醋酸酯(PMA)等。
醇,酮,酯和醇醚这四类活性溶剂也常被统称为含氧溶剂。所谓含氧溶剂就是分子中含有氧原子的溶剂。它们能提供范围很宽的溶解力和挥发性,很多万博manbetx水晶宫不能溶于烃类溶剂中,但能溶于含氧溶剂。
醇类溶剂: 由于醇带有羟基, 具高极性和强氢键作用。非极性烃链和羟基之间的关系决定了醇的溶解力。低级醇对强极性万博manbetx水晶宫如醇酸万博manbetx水晶宫, 脲醛万博manbetx水晶宫, 硝化棉等有很强的溶解力。醇对极性强的万博manbetx水晶宫的溶解力随着烃链长度的增加而下降, 所以高级醇不是像硝化棉等极性万博manbetx水晶宫的溶剂, 但高级醇溶解性能温和, 非常适宜用作面涂料的溶剂, 因为它不会软化底涂料而发生咬底现象。特别在塑料用涂料中, 醇类溶剂仅会对塑料表面溶胀, 而不会软化塑料。生产船舶涂料和重防腐涂料的企业多采用溶解能强, 相对挥发速率较低(0。44--强氢键作用) 的正丁醇作为主活性溶剂;酯类溶剂目前主要被用于硝基涂料中, 如在硝基木器涂料中,醋酸正丁酯被大量使用作为活性溶剂。

其实从特性上看, 酯类溶剂可被用于更多类型的涂料中, 如作为丙烯酸万博manbetx水晶宫型(尤其是羟基丙烯酸型)塑胶涂料的主活性溶剂更多地选用酯类(醋酸乙酯,醋酸正丁酯)了。酯类溶剂的极性比醇类低, 但对极性万博manbetx水晶宫有非常好的溶解力。随着酯中醇和酸基基团中碳链的增长, 其对极性万博manbetx水晶宫的溶解力会下降, 但对低极性万博manbetx水晶宫的溶解力反而会增强。例如醋酸正丁酯: 对硝化棉, 丙烯酸万博manbetx水晶宫和醇酸万博manbetx水晶宫等有良好的溶解力, 它属于中等挥发速度溶剂, 其挥发度高到足以从涂膜中迅速挥发, 低到能阻止缩孔, 泛白和无序流动。在配方中, 醋酸正丁酯常同芳烃溶剂一道使用, 由于它具有较低粘度, 特别适用于高固含量涂料, 它也是聚氨酯涂料中使用最广的溶剂;酮类溶剂化学稳定性好, 由于羰基的存在, 酮为氢键受体溶剂, 具备优异的溶解力。例如最常用的丁酮: 相对挥发速率稍低于丙酮, 是木器涂料(硝基及聚氨酯), 丙烯酸万博manbetx水晶宫涂料和乙烯万博manbetx水晶宫涂料常用的溶剂。由于挥发速率过快, 丙酮和丁酮极少用于船舶涂料和重防腐涂料中。选择二丙酮醇作为主活性溶剂能在充分溶解万博manbetx水晶宫基础上使涂膜具有良好的流平性。

在油涂料制造中,除活性溶剂外还适当地掺用一些填充溶剂。填充溶剂特点:
多数为非极性烷烃及芳烃溶剂(弱氢键)。主要有烷烃溶剂:如脱芳烃D-系列,120#溶剂油及200#溶剂油等; 和芳烃溶剂: 如甲苯、二甲苯、混合芳烃S-100,S-150及S-200等。 烷烃溶剂与众多活性溶剂混溶性欠佳。

聚合物一般不溶于填充溶剂中,填充溶剂主要被用于降低成本,调节油涂料粘度便于施工。
如船舶涂料和重防腐涂料中二甲苯及混合芳烃S-100作为填充溶剂可与正丁醇充分互溶并有效降低成本;当然,甲苯和二甲苯仍是主要填充溶剂,辅之以混合芳烃S-100及S-150调节粘度和挥发速度;而在以聚酯万博manbetx水晶宫为基材的卷材涂料中,拥有良好综合溶解性能的乙二醇丁醚一直被用作主活性溶剂,由于毒性等原因,现正部分被二丙酮醇等替代,这类涂料一般选用混合芳烃S-100及S-150作为填充溶剂。

作为填充溶剂,我们不能忽略脂肪烃溶剂,其代表溶剂为200#溶剂油,它们基本上为化学惰性,它们被用于醇酸万博manbetx水晶宫涂料中既可有效地填充降低成本,还对醇酸万博manbetx水晶宫具备一定溶解力。200#溶剂油被广泛用于以醇酸万博manbetx水晶宫为基材的木器涂料中。为了使成品油涂料具备较轻气味,有些厂家采取加氢方式去掉部分不饱和烃,在国内,加氢200#又称3#溶剂油。

2.越来越多地采用复合溶剂--助溶剂
针对特定的应用要求,不同涂料须具备不同性能,如汽车涂料、木器涂料等。导致不同油涂料体系采用不同的高分子聚合物(万博manbetx水晶宫)。如醇酸万博manbetx水晶宫、丙烯酸万博manbetx水晶宫、聚酯万博manbetx水晶宫、环氧树酯和聚氨酯万博manbetx水晶宫等。即使是醇酸万博manbetx水晶宫,也可分为椰子油改性、亚麻油改性及苯乙烯改性等等。新开发的特种万博manbetx水晶宫往往带有不止一个特性基团, 如聚氨酯改性丙烯酸万博manbetx水晶宫等; 越来越多的涂料厂为寻求最佳性能平衡,在配方中采用不同树酯配合使用的方式开发新性能涂料。单靠1-2种主活性溶剂不能在配方中有效溶解树酯。这也是涂料制造中需众多溶剂的主要原因。

如船舶涂料和重防腐涂料会采用一些丙二醇甲醚和异丙醇等作为助溶剂;
在硝基木器涂料中,丙二醇甲醚醋酸酯,酮类(丁酮,甲基异丁基酮)和一些醇(正,异丁醇,异丙醇)被更多地作为助溶剂在硝基涂料中,我们常加醇类作为助溶剂或潜溶剂:醇类不能单独溶解含氮量为11.7%--12.2%的硝化棉,但它们具有潜在的溶解能力。在与酯,酮等活性溶剂于一定比例范围内配合时, "混合溶剂"具有同样甚至更大的溶解力。如一份醋酸乙酯的甲苯稀释值为3.4,而半份醋酸乙酯加半份乙醇的稀释比值同样为3.4。醋酸丁酯的甲苯稀释值为2.7,而半份醋酸丁酯加半份乙醇的稀释比值高达为2.95,多数情况下乙醇价格远低于醋酸丁酯。加入少量正丁醇到醇酸万博manbetx水晶宫涂料中可显著降低粘度; 在涂料中加入少量异丁醇可有效的阻止涂料膜泛白, 也可提高流动性和光泽。
甲基异丁基酮(MIBK)作为中沸点溶剂,可赋予硝基涂料良好的流动性和光泽度, 并能有效地降低醇酸万博manbetx水晶宫涂料粘度,它的加入将能提高填充溶剂的加入量;此外, MIBK与醇和芳烃溶剂配合可更有效地溶解环氧万博manbetx水晶宫。

助溶剂品种及用量选择适当时,不但质量好,还可大大降低成本;在以聚酯万博manbetx水晶宫为基材的卷材涂料中,助溶剂多选择某些酯类(醋酸正丁酯)及醇类(丁醇)和某些酮类(丁酮);作为丙烯酸万博manbetx水晶宫型塑胶涂料的助溶剂以醇类(丁醇,异丙醇,正丙醇)和某些醇醚类(乙二醇丁醚, 丙二醇甲醚),同样由于毒性等原因,现乙二醇丁醚正部分被二丙酮醇等替代。

3.更多地考虑活性溶剂与填充溶剂的配比平衡
仅用活性溶剂将导致成本太高,且由于 "太充分"溶解万博manbetx水晶宫而使油涂料粘度 "太低";但掺用填充溶剂时,除了适当选择品种外,还要控制其用量,以保证混合溶剂有相当的溶解力。
稀释比值----一份活性溶剂可以容忍填充溶剂的最高份数。超过此值,溶解力将完全丧失。拟订配方时,必须充分考虑施工环境温度, 体系中填料, 颜料及助剂对溶剂溶解力的影响,保留多余活性溶剂以保证溶解力。温度升高,稀释比值也会降低。这也是硝基涂料在热天要多用活性溶剂的一个原因。

以硝基涂料为例:
在填充溶剂中,芳烃类比石油溶剂的稀释比值要高得多。
如对应醋酸乙酯: 稀释比值分别为: 甲苯—3.4; 石油溶剂---1.0。
在以酮为活性溶剂时尤为明显:同样对应丙酮: 稀释比值分别为: 甲苯—4.5; 石油溶剂---0.7。
所以在硝基涂料中,都以甲苯或二甲苯等芳烃作为填充溶剂,而很少采用脂肪烃作为填充溶剂。当然, 加入少量正丁醇可显著增加硝基涂料用填充溶剂的量。

关键--"再配方"概念: 就是维持实际用之有效的混合溶剂配方的原有性能(溶解力和挥发率)不变,而用市场价格较低,供应充沛的溶剂替代---降低成本。

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