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涂料用溶剂的选用要点

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行业新闻
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2018/11/11 13:31
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【摘要】:
溶剂在涂料产品中是用来溶解或分散成膜物质、便于施工、在涂膜形成过程中挥发掉的液体,习惯上称作挥发分。尽管溶剂在涂料产品中不是一种永久性的组分,但是溶剂对成膜物的溶解力决定了所形成的树脂溶液的均匀性、漆液的黏度和贮存稳定性。在色漆涂膜干燥过程中,溶剂的挥发性又极大地影响了涂膜的干燥速度、结构和外观。同时,溶剂的黏度、表面张力、化学性质及其对树脂溶液性质的影响,以及溶剂使用的安全性、对人体的毒性等都是

溶剂在涂料产品中是用来溶解或分散成膜物质、便于施工、在涂膜形成过程中挥发掉的液体,习惯上称作挥发分。尽管溶剂在涂料产品中不是一种永久性的组分,但是溶剂对成膜物的溶解力决定了所形成的树脂溶液的均匀性、漆液的黏度和贮存稳定性。在色漆涂膜干燥过程中,溶剂的挥发性又极大地影响了涂膜的干燥速度、结构和外观。同时,溶剂的黏度、表面张力、化学性质及其对树脂溶液性质的影响,以及溶剂使用的安全性、对人体的毒性等都是必须考虑的问题。

 

溶剂的主要特性

 

01

溶解力

对于不同的涂料体系而言,需要选用不同种类的溶剂。溶剂对树脂的溶解遵循极性相似、溶解度参数相近以及溶剂化的原则。所配制的溶剂要能够充分溶解所选择的树脂,并综合考虑成本及其它因素,达到综合平衡。

 

02
黏度

在涂料配制过程中,希望相同浓度或固体含量的树脂溶液的黏度越低越好。这样,当达到相同的施工黏度时,漆液的固体含量较高,从而提高施工效率,而挥发到大气中的溶剂量较少,减少对环境的污染。而溶剂因其对高聚物的溶解力及其自身黏度,都对涂料的黏度造成一定的影响。

 

03
挥发速度

在涂膜干燥过程中,溶剂的作用是控制涂膜的流动特性。如果溶剂挥发太快,涂膜既来不及流平,也无法对基材有足够的润湿,因而不能产生很好的附着力,还会因迅速冷却导致湿膜表面的水蒸气冷凝而使涂膜发白;如果溶剂挥发太慢,不仅会延缓干燥时间,还会造成涂膜流挂。溶剂在挥发过程中也要保持合适的挥发梯度,如果溶剂组成不理想,就会引起树脂的沉淀和涂膜的缺陷。因此,溶剂的挥发速率是影响涂料及涂膜质量的一个非常重要的因素。

 

04
表面张力

溶剂的表面张力会影响涂料的表面张力。在涂料中,低表面张力的溶剂对颜料的润湿分散、底材的润湿、涂膜的流平、底材的附着力、喷涂的雾化性能及防止涂膜的表面缺陷(如陷穴、缩孔、镜框等)都有着积极的作用。在涂料配方设计时,必须充分考虑溶剂的表面张力。

 

05
电阻率

不同溶剂具有不同的电阻率,就静电喷涂而言,电阻率则成为一个重要指标。选用静电喷涂施工时,往往会遇到某些不易带电的涂料,而通过调整溶剂配方,如在烤漆配方中加入少量二丙酮醇,即可使其电阻下降到适合施工的数值。

 

06
毒性和安全性

溶剂为挥发性有机物质(VOC),对人体或多或少都有毒害作用。根据对人体的影响,其分类如表1所示。

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在涂料中,溶剂的含量直接代表VOC 的含量,而不同的溶剂在空气中的最高容许浓度,各国都有标准进行限制。除此之外,溶剂是易燃易爆的物质,所以必须考虑使用不同溶剂的涂料产品在生产、贮存、运输及涂装过程中的安全问题。

 

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生产涂料时,必须充分考虑上述因素,使涂料配方达到最佳。此外,溶剂还会对涂料产生以下影响。

 

设计涂料配方时溶剂的选用

01
溶剂的反应性

某些溶剂会与涂料中的某些组分发生反应,其中部分反应是我们所希望的,如不饱和聚酯树脂及光固化树脂、自流平环氧地坪漆中的活性稀释剂或单体等,其中的活性稀释剂或单体既可起到稀释、降黏的作用,又可与主体树脂反应,起交联作用,从而达到高固含量、高膜厚、低VOC 的要求。但是,部分反应又是不希望的,比如在聚氨酯类漆中,如果使用含醇类溶剂,其中所含的羟基会与固化剂中的异氰酸酯基发生反应,影响交联,同时生成低相对分子质量物质,使涂膜的硬度、耐久性、耐溶剂性等性能降低。因此,在涂料配方中应避免此类反应的发生。

 

02
影响涂料的贮存稳定性

如配制烤漆时,添加适量醇类溶剂会提高其贮存稳定性;而添加酯类溶剂则会影响其贮存稳定性。松节油用于醇酸树脂时,促进干燥,并能提高贮存稳定性。

 

03
某些溶剂具有吸潮性,慎重使用

对于聚氨酯类涂料,所用的溶剂需要经过脱水等处理,达到氨酯级标准后方可使用,否则会严重影响其贮存稳定性,并影响涂膜性能。

 

04
气味

对于部分溶剂,如酮类溶剂可能含有令人不愉快的气味,在选择溶剂时,应尽可能避免。

 

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一般正规的涂料生产厂商在设计涂料及溶剂配方时,都会尽量考虑以上因素。同时,还会根据涂料的品种、施工条件等因素来调整溶剂的配方。即使是同一类型的涂料,不同的涂料生产厂商所用的树脂亦有差别,涂料所用的溶剂及厂商间配套的溶剂也会有差别。

 

使用不配套溶剂的剖析

 

市场上充斥着许多低价的溶剂,在应用时可能会存在以下问题:

01

低价溶剂中所含的杂质非常多,很难避免其中不含有醇类或醇醚类溶剂,或含水率偏高等问题。若配套聚氨酯类涂料,可能会与异氰酸酯固化剂发生反应,从而影响涂料的贮存稳定性和涂膜性能。

02

可能是采用回收溶剂配制的。回收溶剂本身控制不严,批次之间稳定性差,造成其产品具有不可控性。

 

03

一般厂家使用的溶剂,会根据气候的不同来调整溶剂的挥发速率。低价的溶剂很少考虑这个问题,这样就会造成在温度过低或过高时溶剂不配套,形成漆膜弊病。

 

04

一般的回收溶剂中均含有苯、甲醇等有害溶剂,会对人体健康和环境造成影响。

 

05

在静电喷涂时,合适的溶剂配方对调整涂料的电阻率具有非常好的效果。相反,低价溶剂不会考虑到这方面,具有不可控性。

 

06

混合溶剂在涂料成膜过程中的挥发梯度将会影响漆膜的最终状态。如果在成膜过程中,溶解力好的溶剂挥发,而溶解力差的溶剂滞留,可能会造成树脂因溶解力不足而析出,涂膜表面产生颗粒;相反溶解力强的组分挥发太慢,又因为树脂有阻滞与其结构相似的溶剂挥发的特性,增加该溶剂在涂膜中的残留量。故在溶剂配方设计时,需要考虑到混合溶剂的各组分相对挥发速率应与溶剂组成保持对应,即达到溶剂平衡。而廉价溶剂在这方面可能考虑较少。

 

07

廉价溶剂的挥发速率一般相对较快,如果控制不当或环境湿度较大时,极易出现漆膜发白等弊病。

 

08

部分廉价的溶剂含有大量的有毒有害物质,具有刺激性气味,会对人体和大气环境造成不良的影响。

 

THE END

在涂料使用过程中,虽然溶剂属于挥发分,仅少量会残留在干膜中,然而,溶剂对涂料的最终性能却有很大的影响。使用不配套溶剂可能给涂料施工带来不便或造成漆膜弊病。市场上廉价的溶剂中含有很多杂质,应用时存在风险,同时毒性可能较大,对人体及环境造成不良影响,建议使用者慎重。

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