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溶劑選擇與調配技巧詳解

發布時間:

2024-12-18 08:56

涂料常用溶劑

涂料中溶劑的組成

涂料對溶劑的選擇頗為嚴格,需綜合考量揮發速度、溶解性能及成本效益等因素,故單一溶劑難以滿足其應用需求。因此,涂料通常采用混合溶劑,該溶劑體系主要由真溶劑、助溶劑及稀釋劑三大組分構成。混合溶劑的具體配比往往依據施工工藝條件,如涂料的干燥溫度與時間等來確定。對于室溫下物理干燥的涂料,其溶劑組合通常為45%低沸點溶劑、45%中等沸點溶劑及10%高沸點溶劑。

在配方中,真溶劑與惰性溶劑的比例需恰當,以確保涂膜透明且無光霧現象。低沸點溶劑有助于加速干燥過程,而中等及高沸點溶劑則確保涂膜形成無缺陷。對于施工溫度較高的烘干漆、烘烤磁漆及卷材涂料,其溶劑中高沸點溶劑的比例需相應提高,同時減少易揮發溶劑的含量,以避免烘烤過程中涂料“沸騰”。

溶劑的性質還需與樹脂類型相匹配。為了獲得干燥迅速且溶劑殘留少的涂膜,混合溶劑的溶解度參數及氫鍵參數需處于樹脂溶解度范圍的邊緣區域,但同時又需與樹脂的參數相近,以保證涂料的良好流動性。尋找這一平衡點頗為不易,需經過大量實驗驗證。

根據溶解度參數理論,若混合溶劑中非溶劑比真溶劑更易揮發,則有利于加速干燥。真溶劑在涂膜中較晚揮發,有助于提升涂料的流動性。隨著溶劑的揮發,混合溶劑的溶解度參數會從樹脂溶解度的邊緣區域向中心區域移動。但在溶劑揮發過程中,固體濃度的增加、涂料溫度的升降均可能影響樹脂的溶解區域,這一點需予以關注。

涂料中溶劑的作用

溶劑在涂料中的作用往往不為人們所重視,認為它是揮發組分,最后不會留在涂膜中,所以對涂膜的質量不會產生很大的影響。其實不然,各種溶劑的溶解力及揮發速率等因素對于涂料的生產、貯存、施工等方面,以及涂膜的光澤度、附著力、表面狀態等多方面性能都有極大的影響。溶劑在涂料中所起的作用如下:

溶劑可以溶解并稀釋涂料中的成膜物質,降低涂料的黏度,便于涂刷或噴、浸、淋等工藝。

涂料的黏度主要與樹脂的性質、溶劑的組成、樹脂的濃度、顏料濃度以及溫度有關。在同系物溶劑中,涂料的黏度通常隨溶劑分子量的升高而升高。由于溶劑分子量的升高降低了溶劑的溶劑化能力,所以說涂料黏度與溶劑化能力有關似乎很合理。但對不是同系物的一系列的溶劑比較表明,溶劑黏度與溶劑化能力無關。

樹脂溶液的黏度是由多種樹脂—溶劑之間的相互作用力所決定的,也受溶劑本身的黏度、樹脂分子的非卷曲程度、樹脂的分子量、溶劑與樹脂分子間的氫鍵、溶劑分子之間的氫鍵等的影響。也就是說,涂料的黏度并不是當混合溶劑的參數值落在樹脂溶解區域的中心時才為最低,

因為樹脂分子在其溶解度區域中心為高度伸展的(體積為最大)。溶劑的溶解度參數如果正好位于該區域中心,則配制的涂料黏度特別高。為了獲得低黏度的涂料,可使用溶劑的添加劑,調整溶劑的溶解度參數值,使其位于樹脂的溶解度區域邊界,但如果超出邊界的話,溶液會變得渾濁,黏度也會突然上升。

含有醇類溶劑的涂料或含羥基樹脂的黏度可以通過加少量非溶劑而降低(200號溶劑油)。在這個稀釋過程中,氫鍵明顯遭到破壞。

涂料在垂直面上的流掛現象可以通過使用能形成氫鍵的溶劑,以及使涂料具有觸變性而加以解決。

在不同的應用條件下,涂料需有不同的黏度。低黏度的涂料適于噴涂和浸涂,高黏度的涂料適于澆涂、輥涂、熱噴涂。正確選擇溶劑可以優化涂料的性質:
 

增加涂料貯存的穩定性,防止成膜物質發生膠結。同時,加入溶劑后會使桶內充滿溶劑的蒸汽,可減少漆表面結皮。

會使涂膜流平性良好。可避免漆膜太厚、過薄或涂刷性能不好而產生的刷痕和起皺等弊病。

溶劑加入涂料中,可提高涂料對被涂物表面的潤濕性和滲透性增強涂層的附著力。溶劑的使用還可以在一定程度上降低涂料的成本。

溶劑選擇要求

一般對涂料所用的溶劑有如下幾點要求:

溶解度

溶解度是指溶劑把溶質分散和溶解的能力。所用的溶劑對主要的成膜物質應該有很好的溶解性,應有比較強的降低黏度的能力,能固體或黏稠液體變成可以噴涂或刷涂的稀薄液體,在揮發過程中不應該出現某一成膜物質不溶析出的現象。

揮發速率

溶劑的揮發速率必須適應涂膜的形成,尤其是對于一些揮發性的漆類,溶劑的揮發速率直接影響到漆膜干燥速率的快慢、施工的難易和漆膜質量等。

注意,溶劑的化學性質必須穩定,與涂料各組分無化學反應,同時毒性要小,安全性能要高,并且來源充分、價格便宜等。

配制混合溶劑,并不是任意選幾種溶劑在一起就行了,而是有一定規律可循的。一般來說,混合溶劑配方設計的主導思想是獲得對樹脂的溶解性、溶劑的揮發速度、各種溶劑之間關系等因素的平衡。

溶劑選擇原則

在設計涂料配方工作時,對于選擇合適的溶劑,需要遵循以下幾個原則:

極性相似原則

即極性相近的物質可以互溶,極性大的溶質易溶于極性大的溶劑,而極性小的溶質易溶于極性小的溶劑中。可根據物質的極性,初步確定選擇什么溶劑。

溶劑化原則

溶劑化是指高分子鏈段和溶劑分子間的作用力,它使溶劑將高分子鏈段分離開。因此,溶劑和高分子鏈必須產生溶劑化作用,從而使高聚物溶解。

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