化工涂料工艺技术课件05-06第二章之溶剂

1、涂料用溶剂涂料用溶剂 涂料中的溶剂除水外都是可挥发的有机物。它们用于溶解或分散成膜物(主要是聚合物)，调节由成膜物和颜料组成的复合体系的粘度和流变性能，使其成为易于涂布的流体，即涂料。 涂料在涂布于基材上之后，溶剂应从漆膜中挥发掉使漆膜具有较好的物理机械性能。 涂料中选择溶剂的标准主要是溶剂的溶解能力，挥发性，闪点，毒性及价格。 溶剂的主要作用：溶解或稀释固体或高粘度的成膜物质，使其成为有适宜粘度的液体，便于施工。溶剂在液体涂料中占有很大比例，一般在50%以上。 从广义上来说增塑剂也是一种溶剂，但在成膜以后，它基本保留于漆膜中不易挥发，本部分主要讨论一般溶剂。一、溶剂的分类 溶剂现在大多来源于

2、石油化工产品，其主要品种介绍于后:石油溶剂苯系溶剂萜类溶剂醇和醚酮和酯氯代烃和硝基烃 石油溶剂 是指用蒸馏或热裂石油的方法得到的溶剂，前者得到的主要是烷烃类化合物，但含有部分芳香族化合物，后者得到的是芳香族含量高的溶剂。 通常称为石油醚的溶剂是指低沸点的石油馏分，只含15%的芳烃。 漆用溶剂汽油或称白油或松香水，一般含15 18%的芳烃，挥发较慢，可以溶解大部分天然树脂，以及含油量高的醇酸树脂，但对合成树脂一般溶解力较差，白油除用作溶剂外，也用于清洗溶剂。 高芳烃含量的石油溶剂，芳烃含量可高达80 93%，主要是各种二甲苯的混合物，它有很高的溶解力，有淡的不难闻的气味。 苯系溶剂 主要有工业甲

3、苯和二甲苯。甲苯常用于混合溶剂，用于气干乙烯基涂料、氯化橡胶涂料的溶剂以及硝基漆的稀释剂。 二甲苯是涂料中最重要的溶剂之一，它的溶解力强，挥发速度适中，广泛用于醇酸树脂，氯化橡胶，聚氨醋以及乙烯基树脂的溶剂，它的溶解力还可以用加入10 %20%的丁醇而增加，是用于烘漆、快干气干漆的溶剂，具有很好的抗流挂性能。 萜类溶剂 主要有松节油、二戊烯和松油等，松节油是从松树等针叶树及其分泌物中提取的清亮、无色而有刺激味的液体，主要成分是a一蒎烯、一蒎烯和二戊烯等。 松节油的来源不同，溶解力也不同，一般用木材蒸馏而得的因含有较多二戊烯，溶解力较好。 因松节油中含有不饱和化合物，它们可以被氧化或聚合，生成的

4、物质可成为漆膜的一部分，这种特性使它有助于干性油的干燥，所以广泛用干油基漆中，松油的挥发速度适中，溶解力强，用于烘漆中能改进流平性，增加光泽度。 醇和醚 醇类主要有乙醇和丁醇。乙醇中常加入少量甲醇成为变性乙醇。它是挥发快的溶剂。常用为聚乙酸乙烯酯、虫胶、聚乙烯醇缩丁酯等的溶剂，也可以用于硝基纤维素的混合溶剂。正丁醇挥发速度较慢，可和烃类溶剂及亚麻油等混溶，可用为油基漆，氨基漆和丙烯酸树脂，聚乙酸乙烯酯的溶剂，也可用于硝基漆的混合溶剂中。 二丙酮醇(l)是一种无味的高沸点（167）溶剂。它是硝基漆的良溶剂，溶解性很高，它在受热时可分解出丙酮。 醚类一般在涂料中较少使用，但乙二醇的单醚和醚酯，如乙

5、二醇单乙醚，乙二醇单乙醚醋酸酯、乙二醇单丁醚等都曾是涂料中的重要溶剂，它们可和烃类溶剂混溶，大部分还可和水混溶.是不少树脂的优良溶剂，它们常作为共溶剂的组分，特别是用于水性涂料中作为共溶剂和乳胶涂料中作为助成膜剂.但是，近来发现乙二醇的这类衍生物毒性太大，因此不宜继续使用，它们的代用品是丙二醇的单醚或醚酯。酮和酯 酮类溶剂主要有丙酮， 丁酮和甲基异丁基酮。丙酮挥发很快，溶解力很强，可用于烯类聚合物和硝基纤维素的溶剂， 它常和其它溶剂合用。丁酮或称甲乙酮也是挥发快和溶解力强的溶剂，可用于烯类共聚物、环氧树脂、聚氨醋涂料中作溶剂，它也常和一些溶解力差的溶剂混用以改进涂料的成膜性和涂布性能。甲基异丁

6、基酮用途和丁酮类似，但其挥发速度较慢。环己酮也是一种优良的溶剂，挥发速度较慢，但有难闻味道。 酯类主要有乙酸乙酯和乙酸丁酯，它们以前都主要用于硝基漆，现在使用更为广泛，可用干多种合成树脂，特别是乙酸丁酯挥发速度较慢，更为合用甲乙酸乙酯和丁酯的溶解力都低于酮类溶剂，酮类溶剂也较便宜，所以有被取代的趋势，但乙酸乙酯和丁酯的味道比酮容易为人所接受。 氯代烃和硝基烃 它们都有很好的溶解性能，如二氯乙烷、三氯甲烷、三氯乙烯、四氯乙烷、硝基甲烷等，但毒性太大，不宜在涂料中使用。由于高的极性，可用于调节静电喷涂涂料的电阻。溶剂的分类和互溶性溶剂的分类和互溶性 氢键A-H-B(其中A或B为电负性大而半径小的原

7、子，例如:O, N, F等)的生成条件是溶剂分子中存在给电子原子B或受电子的A-H键。因此，有机溶剂可以按照是否含有A-H键或B分为四种类型( 1 ) N型溶剂， ( 2 ) A型溶剂， ( 3) B型溶剂， (4) AB型溶剂， ( 1 ) N型溶剂，即:惰性溶剂。例如:烷烃类、苯、四氯化碳、二硫化碳、煤油等不能生成氢键的溶剂。 ( 2 ) A型溶剂，即:受电子溶剂。例如:氯仿、二氯甲烷、五氯乙烷等含有A-H键的溶剂，能与B型溶剂生成氢键。 ( 3) B型溶剂，即:给电子溶剂。例如:醚、酮、醛、酯、叔胺等含有B原子，能与A型溶剂生成氢键的溶剂。例如: (4) AB型溶剂，即:给受型电子溶剂。

8、这类溶剂同时具有A-H键和B，可以缔合成多聚分子。这类溶剂可以分成三类:AB(1)型溶剂，即:交链氢键缔合溶剂AB(2)型溶剂，即:直链氢键缔合溶剂AB(3)型溶剂，即:生成内氢键的分子 ( a) AB(1)型溶剂，即:交链氢键缔合溶剂。例如:水、多元醇、胺基取代醇、羟基羧酸、多元羧酸、多酚等。 ( b) AB(2)型溶剂，即:直链氢键缔合溶剂。例如:醇、胺、羧酸等。 ( c) AB(3)型溶剂，即:生成内氢键的分子。例如:邻位硝基苯酚等。这类溶剂中的受电了基团A-H由于已形成内氢键而不再接受电了，因此AB(3)型溶剂的性质与B型溶剂相似。各类溶剂的互溶规律可以用下图表示各类溶剂的互溶规律可以

9、用下图表示溶剂互溶图溶剂互溶图二、溶剂的主要特性 (一)溶解力 在涂料工业中，溶剂的溶解力是指溶剂溶解成膜物质而形成均匀的高分子聚合物溶液的能力。溶剂将高聚物分散成小颗粒，形成均匀溶液的能力；一定浓度的树脂溶液形成的速度；一定浓度溶液的粘度以及济剂之间的互溶性是我们设计色漆配方时选择溶剂首先要考虑的问题。 通过对物质溶解过程的研究表明，低分子化合物在液体物质中的溶解和高分子化合物溶解在有机溶剂中的机理是完全不同的。 当把低分子的固体溶质加到溶剂中去，溶质表面上的分子或离子由于本身的热运动和受到溶剂分子更大的作用力的影响。克服了溶质内部分子或离子间的引力，逐渐离开溶质表面，并通过扩散作用均匀地分

10、散到溶剂中去，成为均匀的溶液。例如将低分子量的葡萄糖溶于水中，很容易溶解，溶解过程能迅速完成。 溶剂对高分子聚合物溶解力的大小，溶解速度的快慢，主要取决于溶剂分子和高分子聚合物分子间亲合力所决定的溶剂向高分子聚合物分子间隙中扩散的难易，也即溶剂对于高聚物的溶解力不是溶剂单方面的性质。 1极性相似的原则 极性相似的原则是最早出现的判断溶剂对物质溶解能力大小的经典理论“同类溶解同类”这就是极性相似原则的核心。2.溶解度参数相近的原则 衡量衡量相容性相容性或或溶解性能溶解性能最普遍的方法是测定两者的最普遍的方法是测定两者的溶溶解度参数解度参数。溶解度参数等于内聚能密度的。溶解度参数等于内聚能密度的平

11、方根。平方根。0.50.5()()VHRTEVV式中式中 E内聚能；内聚能； V摩尔体积；摩尔体积；HV摩尔汽化热；摩尔汽化热； R气体常数；气体常数；T绝对温度。绝对温度。 高分子之间的高分子之间的相容相容或发生扩散作用的或发生扩散作用的必要热力学条件必要热力学条件是是自由能的降低自由能的降低，即，即0GH T S G越趋向越趋向负值负值，越有利于，越有利于相容相容。 如两种物质的如两种物质的溶解度参数溶解度参数分别为分别为1 1和和2 2 ，当，当1 1=2 2时，时，H= 0，表明，表明两者混合时并不吸收热量两者混合时并不吸收热量，相容性很好相容性很好； 当当1 1- 2 2值很大时，值

12、很大时，H必然很大，若令二者相必然很大，若令二者相容，就要容，就要吸收很大热量吸收很大热量，只有温度，只有温度T在很高时才有可能；在很高时才有可能； 1 1- 2 2或或H大到一定程度，以致即使大到一定程度，以致即使T很高，很高，G还是还是正值正值，表明两种高分子，表明两种高分子不相容不相容。 溶剂对聚合物的溶解，有以下判断标准，溶剂对聚合物的溶解，有以下判断标准， 即即 = 1- 2 = 2.0作为聚合物耐溶剂性的划分界限。作为聚合物耐溶剂性的划分界限。一般分为三个等级：一般分为三个等级： 2.5，耐溶剂；耐溶剂； = 1.7 2.5，有轻微溶胀作用；有轻微溶胀作用； 1.7，不耐溶剂。不耐

13、溶剂。 作为涂料用溶剂作为涂料用溶剂， 常以常以 1作为良溶剂判断标准。作为良溶剂判断标准。例题 今有环己酮、甲基一苯基酮和甲基一丁基酮3种溶剂，试确定哪种可以溶解氯乙烯-醋酸乙烯共聚树脂? 解:查表知环己酮、甲基一苯基酮和甲基一丁基酮的溶解度参数值为9.9, 10. 6和8.5。查表知，氯乙烯一醋酸乙烯共聚树脂的溶解度参数平均值为10.5。由于3种溶剂和其溶解度参数差值的绝对值分别是0.6, 0. 1和2. 0。所以环己酮和甲基苯基酮的溶解度参数和氯乙烯一醋酸乙烯共聚树脂的溶解度参数差值的绝对值小于1. 3 1. 8,可以溶解该树脂，而甲基丁基酮和该树脂溶解度参数差值的绝对值大于1.8，故不

14、能溶解该树脂。 混合溶剂混合溶剂 现代涂料用合成树脂的溶度参数多数在现代涂料用合成树脂的溶度参数多数在 = 9 11范围内，酯、酮类溶剂是它们的良溶剂，范围内，酯、酮类溶剂是它们的良溶剂，但价格较贵。但价格较贵。 醇类溶剂醇类溶剂 12，有一定的助溶作用，为溶剂。有一定的助溶作用，为溶剂。 非极性烃类溶剂非极性烃类溶剂 9，为不良溶剂，但成本为不良溶剂，但成本较低。较低。 若将多种溶剂混合，混合溶剂的溶度参数可按下式计算：若将多种溶剂混合，混合溶剂的溶度参数可按下式计算：n 浑浑 = ii（i =1 n）n 式中：式中：i 第第 i 种溶剂的溶度参数；种溶剂的溶度参数；n i 第第 i 种溶剂

15、的体积分数。种溶剂的体积分数。 利用这个加和公式，可以将利用这个加和公式，可以将值很大值很大的助溶剂与的助溶剂与值值较小较小的廉价烃类溶剂混合，使混合溶剂的溶度参数落在的廉价烃类溶剂混合，使混合溶剂的溶度参数落在 = 911范围内。该混合溶剂是合成树脂的良好稀释范围内。该混合溶剂是合成树脂的良好稀释剂。剂。 已知天然橡胶的溶解度参数平均值为8. 2，正己烷的溶解度参数值为7. 3与8. 2相差很少(为0.9)，可以很好地溶解天然橡胶，但若加入适量的甲醇可以使其溶解增强，试求甲醇的最佳加入量是多少? 解:设加入甲醇后，在甲醇一正丁烷的混合溶剂中。甲醇所占的体积分数为X.正丁烷的体积分数为1-X。

16、 查表知，甲醇的溶解度参数值为14. 6。 混合溶剂的溶解度参数为: mix=14.6X+7. 3 (1-X) 欲使此混合溶剂对天然橡胶有最大的溶解能力，混合溶剂和天然橡胶的溶解度参数值最好是相同，即 mix=8. 2，代入上式得: 8 .2=1 4.6X十7.3 (1-X) 解此方程得:X=0. 125,即在正己烷中加入12. 5%的甲醇(以体积计)，所得的混合溶剂对天然橡胶的溶解力最强。 ( 3)溶解度参数的应用 依据溶解度参数相同或相近可以互溶的原则，可以判断树脂在溶剂(或混合溶剂)中是否可以溶解。 依据溶解度参数值相同或相近可以互溶的原则，预测两种溶剂的互溶性。 依据溶解度参数可以估计

17、两种或两种以上树脂的互溶性。如果这几种树脂的溶解度参数(或溶解度参数数值范围的平均值)彼此相同或相差不大于1，这几种树脂就可以互溶。这将对预测混合树脂溶液的贮存稳定性及固体涂膜的物化性能如透明度、光泽等)具有理论及实用价值。 利用涂料用树脂在一系列已知溶解度参数的溶剂中的溶解情况，可以通过实验确定该树脂的溶解度参数的范围。 利用溶解度参数我们可以判断涂膜的耐溶剂性。如果涂料中所用的成膜物，其溶解度参数和某一溶剂(或混合溶剂)的溶解度参数数值相差较大，该涂膜对该溶剂而言，就有较好的耐溶剂性能。 在涂料产品中，为了提高漆膜的柔韧性、附着力，克服硬脆易裂的缺点。常在漆用树脂中加入增塑剂。增塑剂应具有

18、与树脂混溶的性能，能溶于涂料用溶剂的性能。实践证明，增塑剂的选用，也可以用溶解度参数相同或相近时可以相溶的原则混合物的溶解度参数。 利用溶解度参数可以在研制塑料漆过程中选用适当的树脂和溶剂通常将塑料漆涂装于塑料产品表面时，既要求涂料对塑料底材有较好的附着力，又不能出现涂料中所用的溶剂将被涂装的塑料咬起和起皱现象。 3.溶剂化原则 聚合物的溶胀和溶解与溶剂化作用有关，溶剂化作用是高分子聚合物和溶剂接触时，溶剂分子对高聚物分子相互产生的作用力，此作用力大于高聚物分子间的内聚力，故可以使高聚物分子彼此分离而溶解于溶剂中。极性溶剂分子和高聚物的极性基团相互吸引能产生溶剂化作用，使聚合物溶解。 这种溶剂

19、化作用主要是高分子上的酸性基团(或碱性基团)能与溶剂中的碱性基团或酸性基团)起溶剂化作用而溶解。这里所指的酸、碱是广义的，酸就是指电子接受体即亲电子体)，碱就是电子给予体(即亲核体)。所以，把二者放到一起就会相互作用，发生溶剂化使高聚物溶解。不同的酸和碱其强弱有所不同。常见亲电、亲核基团的强弱次序列举如下:(二)粘度 在涂料工业中，我们不仅关心树脂能否溶解在溶剂中，形成均匀的溶液，同时也关心所形成的树脂溶液粘度，即希望相同浓度(或固体含量)的树脂溶液粘度越低越好。这样。当达到相同的施工粘度时，漆液的固体含量较高，从而使施工效率提高，而挥发到大气中的溶剂量较少，对环境的污染较轻。 溶剂通常是以如

20、下两种方式影响着树脂溶液的粘度: 溶剂对高聚物的溶解力; 溶剂自身的粘度。惊人的事实是:往往被人们所忽视的溶剂自身的粘度，对树脂溶液粘度的影响十分显著，溶剂自身粘度相差不大于1 mPa S时，会使树脂溶液的粘度相差几百甚至上千个mPa S。(三)挥发速率 干燥的涂膜是在溶剂挥发过程中形成的。在这个过程中，溶剂的作用是控制涂膜形成特的流动特性的。 如果溶剂挥发太快，那么涂膜既不会流平，也不会对基材有足够的湿润，因不能产生很好的附着力。挥发过于迅速的溶剂蒸汽冷凝而形成的涂膜发白。 如果溶剂挥发太慢，还会导致由于迅速冷却而使湿膜表面的水，不仅会延缓干燥时间，同时涂膜会流挂而变得很薄。 如果溶剂组成在

21、挥发过程中发生不理想的变化，就会产生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重要因素。 1.溶剂从涂膜中的挥发速率 ( 1)纯溶剂的挥发速率 对于理想系统，其蒸汽压和挥发率的关系由拉乌尔定律来确定， ( 2)影响溶剂挥发速率的因素 氢键的影响 乙醇比苯的分子量要小，但沸点相近，而且乙醇比苯的挥发慢得多，这是由于乙醇分子间生成氢键的缘故: 温度的影响 表面气流的影响涂膜表面气流速度越大。溶剂挥发速度就越快。 比表面积大小的影响单位体积的表面积一比表面积越大，挥发速度越快， 高分子聚合物的影响t90 一定量醋酸丁酯或试一定量醋酸丁酯或试验溶剂挥发验溶剂挥发90%所需时间

22、。所需时间。 E = t90 （试验溶剂）试验溶剂）t90 （醋酸丁酯）醋酸丁酯） 相对挥发速率也可以用一定时间内挥相对挥发速率也可以用一定时间内挥发的体积（发的体积（Ev）或质量（）或质量（Ew）相对比率表）相对比率表示。示。 以醋酸丁酯的以醋酸丁酯的Ev等于等于100作为参考标准，作为参考标准，常用溶剂的挥发速率如下表所示。常用溶剂的挥发速率如下表所示。 常用溶剂的挥发速率常用溶剂的挥发速率（25 ） 溶溶 剂剂沸点沸点/ 相对挥发速率相对挥发速率丙酮丙酮56944甲乙酮甲乙酮80572醋酸乙酯醋酸乙酯77480乙醇乙醇79253甲苯甲苯111214醋酸丁酯醋酸丁酯125100二甲苯二甲苯

23、13814473丁醇丁醇11836环己酮环己酮15725 (3)混合溶剂的挥发速率 后期挥发速率低于初期速率，但是等于或高于挥发速率最慢的溶剂; 初期溶剂体系组成的变化趋势并不会向相反方向变化，(四)表面张力 所谓“表面张力”应用于液体时指的是在液相和气相之间形成一个单位面积表面所需要的功。或者定义为，在液体表面上垂直作用于单位长度线段上的表面紧缩力。所以，表面张力的因次是以Jm-2或Nm-1来表示的。 低表面张力的树脂溶液(漆料)，有利于对颜料的湿润，便于颜料在漆料中的分散，提高色漆制造研磨分散效率，并有利于漆浆的稳定； 低表面张力的液体涂料有利十涂膜对底材的湿润，因此便于涂膜的流平和提高涂

24、膜对底材的附着力； 高固体分涂料的表面张力对其喷涂时的雾化性能的影响比涂料粘度的影响更为重要。由于低表面张力的液体涂料喷涂时容易断裂和雾化，所以低表面张力的高固体分涂料容易获得满意的喷涂效果。(五)电阻率 由于静电喷涂施工具有:所获涂膜均匀、装饰性好、生产率高、适合批量生产、涂料利用率高、能减少溶剂扩散污染的优点。因此许多用户采用静电喷涂的方式进行涂料产品的涂装，在配制静电喷涂涂料时.电阻率则成为一个重要的指标，最佳的涂料电阻率是静电喷涂施工的必要的参数之一。(六)毒性和安全性 在选择溶剂、设计色漆配方时，应十分重视溶剂的气味、对人体的毒性、空气污染限制和安全性。对于具有令人不愉快气味的溶剂、

25、对人体毒性大的溶剂、易燃易爆的洛剂和不符合空气污染法限制的溶剂应尽量不选用。 1.气味 尽管溶剂的气味与对人体的毒性没有任何关系。例如氢氰化物是一种十分有毒的气体，它虽无色、无嗅、无味，但却能导致死亡。环己酮尽管有难闻的嗅味，但是却比具有芳香气味的苯的毒性低得多。但是涂料产品中所用的溶剂如果具有令人不悦的难闻气味，也是使用者所不愿接受的，特别是在这种气味短时间内难以扩散掉的情况下，将直接影响涂料产品的应用范围。2 毒性 溶剂可以通过皮肤、消化道和呼吸道被人体吸收而引起毒害。大多数有机溶剂对人体的共同毒性是在高浓度蒸气接触时表现的麻醉作用。一切有挥发性的物质，其蒸气长时间、高浓度与人体接触总是有

26、害的，随着中毒程度的加深和持续性的影响，会导致急性中毒和慢性中毒。常温下挥发速率高的溶剂在空气中的浓度比挥发速率低的溶剂高得多。因此，对人体毒性比较大，低挥发速率的溶剂相对比较安全，但是不慎内服或经皮肤吸收同样会引起中毒。 ( 1)根据溶剂对生理作用产生的毒性分类 损害神经的溶剂如伯醇类(甲醇除外)、醚类、醛类、酮类、部分酯类、苄醇类等; 肺中毒溶剂如羧基甲酯类、甲酸酯类等; 血液中毒溶剂如苯及其衍生物、乙二醇类等; 肝脏及新陈代谢中毒的溶剂如卤代烃类; 肾脏中毒的溶剂如四氯乙烷及乙二醇类。 (2)根据溶剂对健康的损害分类 第一类:无害溶剂 基本上无害，长时间使用对健康没有什么影响，如戊烷、石

27、油醚，轻质汽油、己烷、庚烷、200号油漆溶剂油、乙醇、氯乙烷、醋酸乙酯等; 稍有毒性，但挥发性低，有通常情况下使用基本无危险，如乙二醇、丁二醇等。 第二类:在一定程度上有害或稍有毒害的溶剂，但在短时间最大容许浓度下没有重大的危害，如甲苯、二甲苯、环己烷、异丙苯、环庚烷、醋酸丙酯、戊醇、醋酸戊酯、丁醇、三氯乙烯、四氯乙烯、氢化芳烃、石脑油、硝基乙烷等。 第三类:有害溶剂，除在极低浓度下无危害外，即使是短时间接触也是有害的，如苯、二硫化碳、甲醇、四氯乙烷、苯酚、硝基苯、硫酸二甲酯、五氯乙烷等。 （3）根据溶剂在工厂使用条件下的危险性进行分类 第一类：弱毒性溶剂 如2 00号油漆溶剂油、四氢化萘、松

28、节油、乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、溶纤剂。甲基环己醇、丙酮、醋酸乙酯、醋酸丙酯、醋酸丁酯、醋酸戊酯等; 。 第二类：中毒性溶剂 如甲苯、环己烷、甲醇、二氯甲烷; 第三类：强毒性溶剂 如苯、二硫化碳、氯仿、四氯化碳、氯苯、2-氯乙醇等。3.空气污染限制 空气污染限制是出于对生态环境保护的目的而提出的。 第一个最著名的溶剂空气污染管理法是洛杉矶国家空气污染控制第66 号区域管理法规(简称66法规)，于1967年7月l日生 效的。它的目的是在周围空气环境中减少臭氧量(烃类在太阳光下把氧催化而形成臭氧)。 因此，选用较低密度，而有较高的溶解力的溶剂是获得指定粘度下。每立升涂料含有较少挥发性溶剂的有效途径。

29、这也是涂料工作者为符合空气污染管理法，在选用溶剂时需要考虑的一个重要因素。4、安全性 溶剂型涂料是易燃易爆的化学品，而决定其燃烧和爆炸危险程度的主要因素，是涂料产品中使用的溶剂。因此，溶剂的安全性直接影响着涂料产品在生产、贮存、运输及涂装过程中的起火及爆炸的危险程度。我们设计色漆配方时，在满足产品对溶剂的上述诸项要求的同时。充分考虑溶剂的安全性指标。也是涂料工作者应当高度重视的一个问题。 (1)燃烧及自燃 溶剂在安全性方面的主要危险是燃烧和爆炸。 闪点 燃点 闪点是可燃性液体受热时，其液体表面上的蒸气和空气的混合物接触火源发生闪燃时的最低温度。 依据闪点可以将可燃性液体分为两类四级，闪点越低、

30、危险性越大，而溶剂的密度越小、挥发速率越快、闪点就越低(见表2-25)。 自燃 在生产及使用溶剂的过程中，必须保持温度低于其自燃温度。浸有溶剂的物质不可随处丢放。以免导致自燃。 (2)爆炸 爆炸和燃烧没有本质的区别，可燃性液体的蒸气剧烈燃烧，产生的能量以冲击波的形式释放出来就叫爆炸。 爆炸极限爆炸极限 爆炸浓度极限（explosive limit； explosion concentration limit) 可燃性液体的蒸气和空气混合物，遇到火源发生爆炸的体积比范围。一般溶剂存在着爆炸极限的上限浓度和爆炸极限的下限浓度。三、溶剂的选择方法 步骤1：通过溶解参数值选择能溶解树脂的溶剂或混合溶剂

31、。 通常，选择30 40种溶解参数范围较宽的溶剂，加入少量树脂，判断树脂在溶剂中的溶解性，确定树脂的溶解参数范围，来选择可溶解树脂的溶剂。也可以将同一氢键类型溶剂的溶解参数按大小顺序排列，原则上，假如一种树脂溶解于间氢键类型的任何2种溶剂中，那么该树脂就可以溶解在溶解参数介于这2种溶剂之间的同一类氢键的所有溶剂中。 步骤2：建立溶剂或混合溶剂的挥发轮廓图。 假如溶剂或混合溶剂随时间和温度的挥发关系图不知道，通常需要选择几种不同挥发性质的混合溶剂进行实验，以建立这些混合溶剂的挥发轮廓图，为溶剂或混合溶剂的选择提供参考。溶剂的其他性质如VOC用量、表面张力和粘度也是选择溶剂时必须考虑的重要性质。一

32、般，粘度必须足够低以利于涂料的处理和使用，但粘度高可以避免涂料的流挂。 步骤3：优化溶剂或混合溶剂以满足树脂的溶解性和涂料的其他性能。可以通过设计计算机模型快速确定符合挥发性、溶解参数、粘度、表面张力和VOC用量的溶剂或混合溶剂，若无这种模型，则可通过实验来确定，但非常耗时耗力。 步骤4：实验证实所选择的溶剂或混合溶剂。 通过上述步骤一旦选择了几种候选的溶剂或混合溶剂，接下来的工作就是通过实验来确定哪种溶剂或混合溶剂可以完全满足涂料配方的要求，有时可能需要对混合溶剂的组成和用量进行小范围的调整以改善徐料的某一方面的性能如粘度、流平性、流挂、溶剂爆孔、挥发等，最终得到能满足涂料各方面性能的混合溶

33、剂。四、常用的溶剂介绍 200号溶剂油号溶剂油别名：油漆溶剂油、200号溶剂油 英文名：Mineral solvents for paint industry 产品性能： 外观为无色透明液体，由140-200的石油馏分组成。具有适当的挥发速度 ，能常含有一定量的芳烃，对干性油、树脂的溶解能力强。 生产方法： 以直馏馏分或相应的馏分油为原料，经精制、分馏制得。 主要用途： 主要用作涂料工业的溶剂或稀释剂，也可作粗洗溶剂。 二甲苯二甲苯 涂料用二甲苯系邻、间、对位二甲苯3种同分异构体的混合物，3种异构体的任何一种都不适宜单独作为溶剂在涂料中使用。 工业混合二甲苯系无色透明液体，具有芳香烃特有的气味

34、，有时会发出微弱的荧光。 涂料产品往往要求使用无水二甲苯。除去混合二甲苯中的少量水分，可以使用氯化钙、无水硫酸钠、五氧化几磷或分子筛作脱水剂。 二甲苯不溶于水，能与乙醇、乙醚、芳香烃和脂肪烃溶剂混溶。由于其溶解力强、挥发速度适中，是短油醇酸树脂、乙烯树脂、氯化橡胶和聚氨醋树脂的主要溶剂。也是沥青和石油沥青的溶剂，在硝基纤维素涂料中可用作稀释剂。在二甲苯中加入2040%的正丁醇，可提高二甲苯对氨基树脂漆料和环氧树脂等的溶解力。由于二甲苯既可以用于常温干燥涂料，也可用于烘漆，因此是目前涂料工业中应用面最广，使用量最大的一种溶剂。 醇、酮、酯和醚这4类溶剂常常被统称为含氧溶剂。所谓含氧溶剂就是分子中

35、含有氧原子的溶剂。它们是涂料用溶剂中极其重要的一部分，因为它们能提供范围很宽的溶解力和挥发性。 很多树脂不能溶于烃类溶剂中，但能溶于含氧溶剂。这些溶剂具有更大的极性。通过混合可以得到理想的溶解度参数和氢键值的混合溶剂。 含氧溶剂除个别情况外、很少单独使用。它们常和其他化合物混合而得到适宜的溶解力、挥发速率及较廉价的成本。 乙醇 乙醇为无色透明，具有特殊芳香气味的液体。工业品是体积含量为95%的乙醇。能与水、乙醚、氯仿、酯和烃类衍生物等混溶，能溶解虫胶、聚乙烯缩丁醛树脂、苯酚甲醛树脂而制成相应的涂料。因其极性较弱，还可以溶解聚酯和聚醋酸乙烯树脂等。但乙醇一般很少单独使用，大多和其他溶剂配合，得到

36、较好的综合性能。如乙醇和醚类溶剂混合可以提高对硝基纤维素的溶解能力，在硝基纤维素涂料中用作稀释剂可以降低溶液粘度。 正丁醇 正丁醇为无色透明液体.有特异的芳香气味，它能和醇、醚、苯等多种有机溶剂混溶，能溶解尿素甲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、聚醋酸乙烯树脂、短油度醇酸树脂等。正丁醇和二甲苯的混合溶剂广泛用于氨基烘漆及环氧树脂漆中。正丁醇是硝基纤维素树脂的助溶剂，由于其沸点较高，挥发较慢，故有“防白作用”。用在水性涂料中，可以降低水的表面张力，促进涂膜干燥，增加涂膜的流平性。正丁醇的一个弊端是具有较高的粘度，这对溶液的粘度影响较大。 丙酮 丙酮是一种沸点低，挥发速率快的强溶剂。是挥发性涂料，如硝基纤

37、维素涂料、过氯乙烯涂料、热塑性丙烯酸树脂涂料的良好溶刹。但是由于其快速挥发的冷却作用，能引起空气中水蒸汽在涂膜表面的冷凝，而导致涂膜表面结霜发白，故常和能起防白作用的低挥发醇类和醇醚类溶剂共同使用。 甲乙酮 甲乙酮(MEK )是广泛应用于涂料中的一种酮类溶剂，它的溶解能力和丙酮相同，但其挥发速率较慢，是硝基纤维素、丙烯酸树脂和乙烯树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂常用的溶剂之一。 环己酮 环己酮也是一种强溶剂，挥发速率较慢，对多种树脂有优良的溶解能力。主要用于聚氨酯涂料、环氧树脂涂料及乙烯树脂涂料。可提高涂膜的附着力，并使涂膜平整美观。当用作硝基喷漆的溶剂时，能提高涂料的防潮性及降低溶液的粘度。 醋酸

38、乙酯 醋酸乙酯系一种无色透明液体，有水果香味。能与醇、醚、氯仿、丙酮、苯等大多数有机溶剂混溶，能溶解植物油、甘油松香酯、氯乙烯树脂及聚苯乙烯树脂等。在涂料中可以用作硝化纤维素、乙基纤维素、硝化纤维素、聚丙烯酸树脂及聚氨酯树脂的溶剂。 醋酸正丁酯 醋酸正丁酯系无色液体，有水果香味，与其低级同系物相比，醋酸正丁酯难溶于水，较难水解。能与醇、醚等一般有机溶剂混溶，对植物油、甘油松香酯、丙烯酸酯树脂、氯化橡胶等有良好的溶解能力，系硝基纤维素涂料、聚醋酸乙烯树脂聚丙烯酸醋涂料、氯化橡胶涂料及聚氨醋涂料中常用的溶剂。系醋酸酯类溶剂中应用比较广泛的一种。乙二醇丁醚 乙二醇丁醚又称甘醇丁醚或丁基溶剂纤剂。 为

39、无色液体，微有香味。能溶于丙酮、苯、乙醚、甲醇等有机溶剂，约46 时能与水完全混溶，能溶解油脂、天然树脂、乙基纤维素、聚醋酸乙烯酯，但不溶解醋酸纤维素。是硝化纤维素涂料的优良溶剂，并可起硝化纤维素、“防白”作用。 在大多数溶剂型涂料中使用，可起到防雾、防皱，提高涂膜流动性及光泽的作用。在水性漆中是很好的助溶剂。 三氯乙烷是涂料中经常会遇到的氯化烃类溶剂。 因为空气污染法的不断完善，它们的用途会不断增加。很多管理机构认为这种化合物进行无光化学反应，因而它们不包含在所测定的挥发性有机化合物含量VOC)中。氯化烃溶剂的另一个优.汽是不易燃烧。它是比脂肪烃溶剂溶解力较强(溶解度参数为9.6)，而又具有

40、较低氢键值(为1.5)的溶剂，缺点是挥发较快。（五）助剂（五）助剂 助剂是涂料的一个组成部分，它不能单独自己形成助剂是涂料的一个组成部分，它不能单独自己形成涂膜，在涂料成膜后可作为涂膜中的一个组分而在涂膜中涂膜，在涂料成膜后可作为涂膜中的一个组分而在涂膜中存在，在涂料配方中用量很少，但能显著改善涂料或涂膜存在，在涂料配方中用量很少，但能显著改善涂料或涂膜的某一特定方向的性能。的某一特定方向的性能。 涂料助剂的种类很多：例如催干剂、增塑剂、流平剂、涂料助剂的种类很多：例如催干剂、增塑剂、流平剂、消泡剂、紫外光吸收剂、分散剂、乳化剂等等。消泡剂、紫外光吸收剂、分散剂、乳化剂等等。 1. 流平剂流平

41、剂 （1）流平问题）流平问题 获得一个获得一个光滑、平整光滑、平整的表面，是涂料装饰性的最基本的表面，是涂料装饰性的最基本要求。但在涂膜表面常常会出现缩孔、气孔、刷痕等要求。但在涂膜表面常常会出现缩孔、气孔、刷痕等与界面张力相关的表面缺陷，必须添加与界面张力相关的表面缺陷，必须添加流平剂流平剂改善流改善流平性，提高装饰性。平性，提高装饰性。 涂料施工时表面平整，但在涂料干燥时，因树脂的表涂料施工时表面平整，但在涂料干燥时，因树脂的表面张力大于溶剂的表面张力，随着溶剂蒸发，涂膜表面面张力大于溶剂的表面张力，随着溶剂蒸发，涂膜表面形成较高的形成较高的表面张力表面张力，并伴随着黏度增大和温度下降，并

42、伴随着黏度增大和温度下降，造成涂膜内外层产生温差和黏度的不同及表面张力差。造成涂膜内外层产生温差和黏度的不同及表面张力差。 由于由于表面张力差表面张力差将产生一种驱动力，使底层含溶剂较将产生一种驱动力，使底层含溶剂较多的涂料向表层流动散开，流动的涂料又在重力作用下多的涂料向表层流动散开，流动的涂料又在重力作用下向下沉，使这种散开、下沉的流动周而复始，产生局部向下沉，使这种散开、下沉的流动周而复始，产生局部涡流，直到黏度增长到足以阻止其流动为止。涡流，直到黏度增长到足以阻止其流动为止。 这种流动在表面产生不规则的六边形网格，称为这种流动在表面产生不规则的六边形网格，称为贝纳贝纳德旋涡德旋涡（Be

43、nard Cell）。）。贝纳德旋涡贝纳德旋涡高表面张力高表面张力低表面张力低表面张力 涂料施工时表面不平整，干燥过程中也不能使其平整涂料施工时表面不平整，干燥过程中也不能使其平整的情况属于的情况属于流平问题流平问题。 如果涂料对底材润湿性不好，或者涂料表面张力大于如果涂料对底材润湿性不好，或者涂料表面张力大于底材表面张力，涂料无法铺展润湿，表面所吸附的气体底材表面张力，涂料无法铺展润湿，表面所吸附的气体不能被涂膜所取代，涂膜易产生缩孔或气孔。不能被涂膜所取代，涂膜易产生缩孔或气孔。 缩缩 孔孔 各种底材和树脂的表面张力各种底材和树脂的表面张力底底 材材表面张力表面张力10-3N m-1树树

44、脂脂表面张力表面张力10-3N m-1铝铝333565%豆油醇酸豆油醇酸37镀锌钢板镀锌钢板3040聚甲基丙烯酸丁酯聚甲基丙烯酸丁酯41磷化钢板磷化钢板4560环氧树脂环氧树脂45玻璃玻璃70氨基树脂氨基树脂58由表可知：由表可知：醇酸树脂漆醇酸树脂漆对金属底材铺展润湿，流平性好；对金属底材铺展润湿，流平性好； 环氧树脂和氨基树脂漆环氧树脂和氨基树脂漆的流平性差，易产生缩孔。的流平性差，易产生缩孔。 对于溶剂型涂料，黏度随溶剂挥发不断增加，如果涂对于溶剂型涂料，黏度随溶剂挥发不断增加，如果涂膜干燥时黏度增加过快，流平时间太短，涂膜流平性不膜干燥时黏度增加过快，流平时间太短，涂膜流平性不好。好。

45、可可调整调整溶剂挥发速度，降低黏度，延长流平时间。溶剂挥发速度，降低黏度，延长流平时间。可使用可使用高沸点溶剂高沸点溶剂，使涂膜开放、流平时间延长。使涂膜开放、流平时间延长。 溶剂型涂料涂膜表面易存在表面张力梯度，可添加流溶剂型涂料涂膜表面易存在表面张力梯度，可添加流平剂来降低涂料与底材间的界面张力。平剂来降低涂料与底材间的界面张力。 乳胶涂料乳胶涂料的黏度不随水分的挥发而增加，靠成膜助剂的黏度不随水分的挥发而增加，靠成膜助剂来增加乳胶颗粒的融合作用。来增加乳胶颗粒的融合作用。 粉末涂料粉末涂料在干燥过程中没有溶剂挥发，粗糙的颗粒是在干燥过程中没有溶剂挥发，粗糙的颗粒是通过熔融成膜，不存在表面

46、张力差，主要是粉末涂料熔通过熔融成膜，不存在表面张力差，主要是粉末涂料熔体的高黏度和对底材的润湿性问题，降低熔体黏度和表体的高黏度和对底材的润湿性问题，降低熔体黏度和表面张力有利于改善对底材的润湿性，可添加面张力有利于改善对底材的润湿性，可添加流平剂流平剂来降来降低涂料与底材间的界面张力。低涂料与底材间的界面张力。（2）流平剂种类与应用）流平剂种类与应用 溶剂类：溶剂类： 都是高沸点良溶剂，如高沸点的酯、酮、芳烃及其都是高沸点良溶剂，如高沸点的酯、酮、芳烃及其混合物，用于溶剂型涂料中，延长涂膜开放时间，提混合物，用于溶剂型涂料中，延长涂膜开放时间，提高涂料的流平性或防止树脂溶解性变差产生的缩孔

47、现高涂料的流平性或防止树脂溶解性变差产生的缩孔现象。对颜料也有良好的润湿作用。象。对颜料也有良好的润湿作用。有机硅树脂类：有机硅树脂类： 有机硅树脂类助剂能有效降低表面张力和改善润湿有机硅树脂类助剂能有效降低表面张力和改善润湿性能。它的性能。它的性能性能与分子结构、分子量大小及黏度有密切与分子结构、分子量大小及黏度有密切关系。一般采用关系。一般采用0.10.4 Pa s低分子量有机硅树脂，它低分子量有机硅树脂，它与合成树脂有一定的相容性，并降低表面张力，促进表与合成树脂有一定的相容性，并降低表面张力，促进表面流动，增加对底材的润湿性，还有良好的消泡性。面流动，增加对底材的润湿性，还有良好的消泡

48、性。 聚二甲基硅氧烷：聚二甲基硅氧烷： 俗称硅油，主要用于溶剂型涂料中。俗称硅油，主要用于溶剂型涂料中。 低黏度硅油，低黏度硅油，0.0010.1 Pa s作流平剂，作流平剂，60 Pa s作消泡作消泡剂。剂。 改性有机硅助剂：改性有机硅助剂： 有较好的混溶性，采用芳基、聚酯、聚醚改性。有较好的混溶性，采用芳基、聚酯、聚醚改性。 芳基改性，使相容性增加，耐热性提高；芳基改性，使相容性增加，耐热性提高； 聚酯提高耐热性，降低表面张力；聚酯提高耐热性，降低表面张力； 聚醚用于调节极性，品种多，使用较普遍。聚醚用于调节极性，品种多，使用较普遍。 2. 光稳定剂光稳定剂 在日光中，紫外线（在日光中，紫

49、外线（290400nm）的能量与有机材）的能量与有机材料的化学键能相当，当有机材料长期暴露于日光中时，料的化学键能相当，当有机材料长期暴露于日光中时，会发生会发生光氧化降解光氧化降解而老化。不同的有机材料，因分子结而老化。不同的有机材料，因分子结构不同，光氧稳定性有很大差别。构不同，光氧稳定性有很大差别。 有机硅有机硅和和有机氟有机氟材料有良好的抗老化性；丙烯酸树脂材料有良好的抗老化性；丙烯酸树脂长期曝晒仅透明性降低；芳香族聚氨酯除了黄变外，还长期曝晒仅透明性降低；芳香族聚氨酯除了黄变外，还有物理力学性能的下降；聚酯有一定的光泽下降和光降有物理力学性能的下降；聚酯有一定的光泽下降和光降解；环氧

50、树脂发生严重的粉化降解。解；环氧树脂发生严重的粉化降解。 分子中含有不饱和基团、羰基、醚键时，光敏感作用分子中含有不饱和基团、羰基、醚键时，光敏感作用更强，提高材料的更强，提高材料的光稳定性光稳定性更为重要。更为重要。 光老化的重要因素是光引发，所以，光敏基团或光敏光老化的重要因素是光引发，所以，光敏基团或光敏物质是光引发降解的内在根源。物质是光引发降解的内在根源。 因此，吸收紫外线的能量，添加光稳定剂和抗氧剂是因此，吸收紫外线的能量，添加光稳定剂和抗氧剂是有机材料稳定的重要手段。有机材料稳定的重要手段。 紫外线吸收剂紫外线吸收剂(ultra-violet ray absorber)能够选择性地、能够选择性地、强强.烈地吸收太阳光中紫外线，再以热能释放出来，