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涂料用溶劑的選用

放大字體  縮小字體 發布日期:2015-10-18  來源:上海深竹化工科技有限公司  作者:金逐中  瀏覽次數:1263
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0 引言
       筆者在涂料研發及售后技術服務過程中,經常碰到客戶不使用廠家配套的溶劑,而使用一些小作坊生產的廉價溶劑的現象,隨意性很大,經常會出現問題,本文對此問題進行剖析。
 
1 溶劑的主要特性
       溶劑是指用來溶解或分散成膜物質、便于施工、在涂膜形成過程中揮發掉的液體,習慣上稱作揮發分。盡管溶劑在涂料產品中不是一種永久性的組分,但是溶劑對成膜物的溶解力決定了所形成的樹脂溶液的均勻性、漆液的黏度和貯存穩定性。在色漆涂膜干燥過程中,溶劑的揮發性又極大地影響了涂膜的干燥速度、結構和外觀。同時,溶劑的黏度、表面張力、化學性質及其對樹脂溶液性質的影響,以及溶劑使用的安全性、對人體的毒性等都是必須考慮的問題。
1.1 溶解力
       對于不同的涂料體系而言,需要選用不同種類的溶劑。溶劑對樹脂的溶解遵循極性相似、溶解度參數相近以及溶劑化的原則。所配制的溶劑要能夠充分溶解所選擇的樹脂,并綜合考慮成本及其它因素,達到綜合平衡。
1.2 黏度
       在涂料配制過程中,希望相同濃度或固體含量的樹脂溶液的黏度越低越好。這樣,當達到相同的施工黏度時,漆液的固體含量較高,從而提高施工效率,而揮發到大氣中的溶劑量較少,減少對環境的污染。而溶劑因其對高聚物的溶解力及其自身黏度,都對涂料的黏度造成一定的影響。
1.3 揮發速率
       在涂膜干燥過程中,溶劑的作用是控制涂膜的流動特性。如果溶劑揮發太快,涂膜既來不及流平,也無法對基材有足夠的潤濕,因而不能產生很好的附著力,還會因迅速冷卻導致濕膜表面的水蒸氣冷凝而使涂膜發白;如果溶劑揮發太慢,不僅會延緩干燥時間,還會造成涂膜流掛。溶劑在揮發過程中也要保持合適的揮發梯度,如果溶劑組成不理想,就會引起樹脂的沉淀和涂膜的缺陷。因此,溶劑的揮發速率是影響涂料及涂膜質量的一個非常重要的因素。
1.4 表面張力
       溶劑的表面張力會影響涂料的表面張力。在涂料中,低表面張力的溶劑對顏料的潤濕分散、底材的潤濕、涂膜的流平、底材的附著力、噴涂的霧化性能及防止涂膜的表面缺陷(如陷穴、縮孔、鏡框等)都有著積極的作用。在涂料配方設計時,必須充分考慮溶劑的表面張力。
1.5 電阻率
       不同溶劑具有不同的電阻率,就靜電噴涂而言,電阻率則成為一個重要指標。選用靜電噴涂施工時,往往會遇到某些不易帶電的涂料,而通過調整溶劑配方,如在烤漆配方中加入少量二丙酮醇,即可使其電阻下降到適合施工的數值。
1.6 毒性和安全性
       溶劑為揮發性有機物質(VOC),對人體或多或少都有毒害作用。根據對人體的影響,其分類如表1所示。
       在涂料中,溶劑的含量直接代表VOC 的含量,而不同的溶劑在空氣中的最高容許濃度,各國都有標準進行限制。除此之外,溶劑是易燃易爆的物質,所以必須考慮使用不同溶劑的涂料產品在生產、貯存、運輸及涂裝過程中的安全問題。
 
2 設計涂料配方時溶劑的選用
       生產涂料時,必須充分考慮上述因素,使涂料配方達到最佳。此外,溶劑還會對涂料產生以下影響。
2.1 溶劑的反應性
       某些溶劑會與涂料中的某些組分發生反應,其中部分反應是我們所希望的,如不飽和聚酯樹脂及光固化樹脂、自流平環氧地坪漆中的活性稀釋劑或單體等,其中的活性稀釋劑或單體既可起到稀釋、降黏的作用,又可與主體樹脂反應,起交聯作用,從而達到高固含量、高膜厚、低VOC 的要求。但是,部分反應又是不希望的,比如在聚氨酯類漆中,如果使用含醇類溶劑,其中所含的羥基會與固化劑中的異氰酸酯基發生反應,影響交聯,同時生成低相對分子質量物質,使涂膜的硬度、耐久性、耐溶劑性等性能降低。因此,在涂料配方中應避免此類反應的發生。
2.2 影響涂料的貯存穩定性
       如配制烤漆時,添加適量醇類溶劑會提高其貯存穩定性;而添加酯類溶劑則會影響其貯存穩定性。松節油用于醇酸樹脂時,促進干燥,并能提高貯存穩定性。
2.3 某些溶劑具有吸潮性或含水率偏高,慎重使用
       對于聚氨酯類涂料,所用的溶劑需要經過脫水等處理,達到氨酯級標準后方可使用,否則會嚴重影響其貯存穩定性,并影響涂膜性能。
2.4 氣味
       對于部分溶劑,如酮類溶劑可能含有令人不愉快的氣味,在選擇溶劑時,應盡可能避免。
3 使用不配套溶劑的剖析
       一般正規的涂料生產廠商在設計涂料及溶劑配方時,都會盡量考慮以上因素。同時,還會根據涂料的品種、施工條件等因素來調整溶劑的配方。即使是同一類型的涂料,不同的涂料生產廠商所用的樹脂亦有差別,涂料所用的溶劑及廠商間配套的溶劑也會有差別。
       市場上充斥著許多低價的溶劑,在應用時可能會存在以下問題:
(1) 低價溶劑中所含的雜質非常多,很難避免其中不含有醇類或醇醚類溶劑,或含水率偏高等問題。若配套聚氨酯類涂料,可能會與異氰酸酯固化劑發生反應,從而影響涂料的貯存穩定性和涂膜性能。
(2) 可能是采用回收溶劑配制的;厥杖軇┍旧砜刂撇粐溃沃g穩定性差,造成其產品具有不可控性。
(3) 一般廠家使用的溶劑,會根據氣候的不同來調整溶劑的揮發速率。低價的溶劑很少考慮這個問題,這樣就會造成在溫度過低或過高時溶劑不配套,形成漆膜弊病。
(4) 一般的回收溶劑中均含有苯、甲醇等有害溶劑,會對人體健康和環境造成影響。
(5) 在靜電噴涂時,合適的溶劑配方對調整涂料的電阻率具有非常好的效果。相反,低價溶劑不會考慮到這方面,具有不可控性。
(6) 混合溶劑在涂料成膜過程中的揮發梯度將會影響漆膜的最終狀態。如果在成膜過程中,溶解力好的溶劑揮發,而溶解力差的溶劑滯留,可能會造成樹脂因溶解力不足而析出,涂膜表面產生顆粒;相反溶解力強的組分揮發太慢,又因為樹脂有阻滯與其結構相似的溶劑揮發的特性,增加該溶劑在涂膜中的殘留量。故在溶劑配方設計時,需要考慮到混合溶劑的各組分相對揮發速率應與溶劑組成保持對應,即達到溶劑平衡。而廉價溶劑在這方面可能考慮較少。
(7) 廉價溶劑的揮發速率一般相對較快,如果控制不當或環境濕度較大時,極易出現漆膜發白等弊病。
(8) 部分廉價的溶劑含有大量的有毒有害物質,具有刺激性氣味,會對人體和大氣環境造成不良的影響。
 
4 結語
       在涂料使用過程中,雖然溶劑屬于揮發分,僅少量會殘留在干膜中,然而,溶劑對涂料的最終性能卻有很大的影響。使用不配套溶劑可能給涂料施工帶來不便或造成漆膜弊病。市場上廉價的溶劑中含有很多雜質,應用時存在風險,同時毒性可能較大,對人體及環境造成不良影響,建議使用者慎重。
 
 
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