涂料中溶劑的選用、應用及使用技巧及發(fā)展趨勢

稀釋比值----一份活性溶劑可以容忍填充溶劑的最高份數(shù)。超過此值,溶解力將完全喪失。擬訂配方時,必須充分考慮施工環(huán)境溫度, 體系中填料, 顏料及助劑對溶劑溶解力的影響,保留多余活性溶劑以保證溶解力。溫度升高,稀釋比值也會降低。這也是硝基涂料在熱天要多用活性溶劑的一個原因。

 

       以硝基涂料為例:

       在填充溶劑中,芳烴類比石油溶劑的稀釋比值要高得多。

       如對應醋酸乙酯: 稀釋比值分別為: 甲苯—3.4; 石油溶劑---1.0。

       在以酮為活性溶劑時尤為明顯:同樣對應丙酮: 稀釋比值分別為: 甲苯—4.5; 石油溶劑---0.7。

       所以在硝基涂料中,都以甲苯或二甲苯等芳烴作為填充溶劑,而很少采用脂肪烴作為填充溶劑。當然, 加入少量正丁醇可顯著增加硝基涂料用填充溶劑的量。

       關鍵--“再配方”概念: 就是維持實際用之有效的混合溶劑配方的原有性能(溶解力和揮發(fā)率)不變,而用市場價格較低,供應充沛的溶劑替代---降低成本。

 

       三．我們涂料工業(yè)用溶劑目前存在的問題

 

       1．對溶劑本身的性能差異認識不足

       同一種溶劑也有不同的品質(zhì)規(guī)格，導致其被用于涂料中表現(xiàn)出的性能差異大：如混合二甲苯有溶劑型及混合異構級，前者乙基苯含量達50%以上，溶劑型二甲苯溶解力不如混合異構級，不能用于對品質(zhì)要求高的塑膠涂料和汽車涂料等；又如混合芳烴S-100：可分別來自裂解C-9和重整C-9。裂解C-9中烯烴雖由加氫飽和，但芳烴總含量不夠，表現(xiàn)為初餾點下移，且溶解力不夠，將他們用于船舶涂料和防腐涂料問題不大，但用于對揮發(fā)速度有要求的木器涂料及對溶解力也有要求的樹脂制造時一定會影響品質(zhì)。樹脂廠通常會用測苯胺點或混合苯胺點來驗收混合芳烴S-100, 苯胺點或混合苯胺點越低,溶劑的溶解能力愈強,芳烴的含量也愈高。

       2．對溶劑本身的品質(zhì)要求認識不足

       某些廠為了追求價格優(yōu)勢，不惜在配方中采用低品質(zhì)的溶劑，如在該用混合異構級二甲苯的配方中采用高乙苯含量的溶劑二甲苯，甚至大量用非標低芳烴含量二甲苯；不少廠仍使用價廉但國際上禁用的CAC。 

       3．不十分清楚涂料本身對溶劑品質(zhì)的要求

       不同涂料由于采用的樹脂不同，對同一種溶劑的要求也不同�；旌戏紵NS-100在硝基木器涂料中主要作用為調(diào)節(jié)揮發(fā)速度，太寬的餾程和低的初餾點不能很好地起作用；混合芳烴S-100在船舶涂料和防腐涂料中不十分要求其調(diào)節(jié)揮發(fā)速度，主要作用是降成本和調(diào)節(jié)施工粘度，適當寬的餾程對使用影響不大。

       4. 注意某些溶劑的保質(zhì)期

       一些活性溶劑存在保質(zhì)期如二丙酮醇, 原則上過了保質(zhì)期不應再被使用, 因為其內(nèi)部活性基團己產(chǎn)生了變化; 作為固化劑稀釋劑的醋酸丁酯要求含水量低, 醋酸丁酯貯存過長且不當或在運輸過程中都有可能導致含水量增加; 丁酮同樣對水份敏感, 罐裝涂料對水份要求高,含水份超標的丁酮會導致某些罐裝涂料 “變色”。 

       5．涂料廠 “無力”控制所購買溶劑的品質(zhì)

       這類問題在市場上普遍存在，尤其是散水供應的溶劑。主要表現(xiàn)為：

       a. 供應商尤其是貿(mào)易商往往從不同渠道采購同一品種, 然后 “混罐”貯存。 由于不同生產(chǎn)商采用的工藝有別, 導致同一品種品質(zhì)有差異, “混罐”后溶劑品質(zhì)肯定受影響。 如混合溶劑級二甲苯，不同生產(chǎn)廠家其芳烴總含量有區(qū)別，“混罐”后其芳烴總含量有變，影響到其溶解力。

 

       b. 由于不同生產(chǎn)商采用的工藝有別, 導致同一品種品質(zhì)有差異, 涂料配方須作相應調(diào)整。 但供應商尤其是貿(mào)易商在報價時往往申報 “己經(jīng)過認證”的廠家, 實際送貨是另一碼事。 如混合芳烴S-100: A廠為重整工藝, 餾程為160—180’C; 而B廠為裂解工藝，餾程為150—170’C。前者總芳烴含量高，對丙烯酸樹脂有一定溶解力。但供應商并無A廠貨，而此用家用它生產(chǎn)木器涂料。為拿到訂單，供應商往往謊報A廠貨，但送B廠貨。對有一定檢驗能力的大廠，結果往往是當場退貨，但影響生產(chǎn)；對無檢測能力的用戶，會影響它們產(chǎn)品品質(zhì)。

 

       c. 供應商將品質(zhì)檢測報告當兒戲。 各涂料廠應對溶劑生產(chǎn)廠家的品質(zhì)檢測報告(COA) 引起足夠重視。 我們希望見到更多負責任的溶劑供應商。 某些溶劑供應商為應付了事, 隨便找個品質(zhì)檢測報告(COA) 發(fā)來,我們發(fā)現(xiàn)過1-2年前的品質(zhì)檢測報告(COA), 甚至與報價時申報的廠家嚴重不符。 品質(zhì)檢測報告(COA) 被用于溶劑品質(zhì)的考核, 萬一涂料出現(xiàn)品質(zhì)問題, 它們被用作品質(zhì)分析的重要證據(jù)。

 

       d.供應商做假: 在國標二甲苯中摻入一定比例的低品質(zhì)粗二甲苯可達到 “降成本”目的; 偏三甲苯市場不好時摻入混合芳烴S-100中賣等。 這些做法極大地影響了下游客戶產(chǎn)品品質(zhì)。

 

       e. 二次 “污染”: 應下游用戶降低成本的要求,經(jīng)銷商多數(shù)采用回收桶裝送溶劑。 這些桶往往先裝過各類樹脂等, 由于樹脂粘度高, 粗放式 “清洗”無法除掉它們--尤其是天氣冷時, 裝入溶劑后即造成 “二次污染”。 如果上批所裝樹脂與你配方所用樹脂完全不同時, 成品油涂料的性能會受很大影響, 這也是不少大廠堅持用新桶的原因; 散水溶劑在運輸周轉過程中也會產(chǎn)生“二次污染”: 某北方大廠生產(chǎn)的丁酮品質(zhì)不錯, 但運到華南后客戶往往抱怨含水量過高, 這與其在運輸周轉過程中產(chǎn)生“二次污染”有關。 不少大廠仍堅持 “進廠檢測”是不無道理的。

 

 

       四、在涂料中溶劑發(fā)展的方向

       1．低毒甚至無毒化

       如果大量吸入,所有溶劑都有毒!

       美國國會在1990年列出了將要減少使用危害空氣污染物(HAP)清單。其中包括MIBK,BCs,芳烴,甲醇,乙二醇及乙二醇醚等。

苯屬中毒性溶劑,會導致造血系統(tǒng)的病害,不能用于涂料中, 中國及國際上多數(shù)國家對溶劑中苯含量都有嚴格的限制；乙二醇醚及其酯類溶劑(尤其是CAC)屬高毒溶劑,應禁止使用；某些溶劑對于涂料來說仍必不可少:甲苯,二甲苯, 混合芳烴S-100,MIBK及乙二醇丁醚等。目前人們正積極尋找新的不在HAP清單上的溶劑。歐盟已立法在與人接觸的產(chǎn)品中對某些物質(zhì)設限，其中包含PAHs多環(huán)芳香烴�；旌戏紵NS-100及S-150肯定含PAHs--多環(huán)芳香烴。

       2.高效溶劑的使用

       多數(shù)廠家在選擇活性溶劑時一般圍繞著 “老三樣”轉: 談到醇類一般選正/異丁醇, 異丙醇; 談到酮類均跑不掉丁酮, 丙酮; 考慮酯類時首選丁, 乙酯。 其實有不少性能優(yōu)良的溶劑建議考慮: 如醇類中的正丙醇; 將甲戊酮(2-庚酮) 用于硝基涂料中可有效地改善涂料膜延展性, 防潮性和光澤性; 三甲基環(huán)已酮在涂料中可用作氣干和烘干體系的流平劑, 可以減少氣泡和縮孔的生成, 提高流動性和光澤;目前多數(shù)以聚酯樹脂為基材的卷材涂料制造商為改善涂料的流平性，都會加入具有較高的沸點, 很低的吸濕性, 較慢的相對揮發(fā)速率(0。02) 和突出的溶解能力異氟爾酮; 而將二異丁基酮(DIBK) 用于以聚酯樹脂為基材的卷材涂料和罐裝涂料中可有效改進涂料的涂膜性能;含有高碳醇醋酸酯的涂料可獲得較高的電阻率,由于電阻率影響涂料的霧化特性和靜電噴涂時的轉移效率,故希望將靜電噴涂時的涂料電阻率調(diào)整到0。6—1。0M歐,但這對于金屬閃光涂料等卻是一個難題,而使用具有接近烴類溶劑電阻率的高碳醇的醋酸酯溶劑不僅可獲得高的電阻率,同時又可獲得烴類溶劑難以提供的溶解能力。作為高碳醇醋酸酯之一的醋酸乙酯:與醇醚醋酸酯和高沸點酮類溶劑相比,將它用于對潮氣敏感的各種氣干型涂料中,不僅由于其較慢的揮發(fā)速率而有效地減少涂膜 “發(fā)白”,同時由于其從涂膜中擴散逸出的速度比前者快,故可同時得到較快的干燥速度：在正常溫度條件下:醋酸乙酯比乙二醇乙醚醋酸酯的干燥速度快15%--30%，這一特性使其在硝基涂料,雙組分聚氨酯涂料及揮發(fā)型丙烯酸樹脂涂料中應用時顯示出獨特的優(yōu)勢。

       即使將這些溶劑作為助溶劑也可望起到協(xié)同作用, 大幅改進涂料的施工和其他綜合性能。當然, 我們應充分考慮資源的可取得性和成本等因素。 以下對幾類高效溶劑進行重點介紹:

       A、二丙酮醇

       其分子中含一個酮基和一個羥基。 因此是許多樹脂如醇酸樹脂, 環(huán)氧樹脂, 聚醋酸乙烯樹脂和醋酸纖維素的良好溶劑。其沸點為166℃, 由于強氫鍵作用,相對揮發(fā)速率為0。15。 二丙酮醇僅應用于乙烯基樹脂涂料不夠, 其他塑膠涂料甚至卷材涂料也可大量采用, 實際上, 二丙酮醇對纖維素醚, 丙烯酸樹脂, 苯氧樹脂和環(huán)氧樹脂有非常強的溶解力。

       B、醇醚類溶劑

       醇醚類溶劑是一種含氧溶劑, 主要是乙二醇和丙二醇的低碳醇醚。 組成中既有醚鍵, 又有羥基。 前者具有親油性, 可溶解憎水化合物, 后者具有親水性, 可溶解水溶性化合物。 醇醚類溶劑在溶劑型涂料中與其他溶劑混合使用, 特點是在大多數(shù)溶劑揮發(fā)后仍能保持涂膜的流平性。

       乙二醇醚類溶劑由于毒性原因正被其他低毒溶劑所取代, 目前, 丙二醇醚類溶劑在涂料中正被廣泛使用。

       C、醚酯類溶劑

       醚酯類溶劑是一種多官能團的中, 高沸點含氧溶劑,。 分子中既含有醚鍵, 又含有酯鍵和烷基。 同一分子中的極性部分和非極性部分既相互制約排斥, 又各自起到其固有的作用。 它對多種樹脂的高溶解力, 對其他溶劑的高比例混溶性以及揮發(fā)速率較慢等綜合性能, 可使涂料在大多數(shù)溶劑揮發(fā)后,仍能保持良好的流動性。 使涂膜均勻, 光澤和附著力得到相應提高。 涂料用的醚酯溶劑主要是二醇醚的醚及烷氧基丙酸酯(如EEP: 3-乙氧基丙酸乙酯)。 目前應用最廣泛的是丙二醇甲醚醋酸酯(PMA)。

       3、無苯化是發(fā)展趨勢

       無苯化是發(fā)展趨勢!我們正在努力減少芳烴溶劑的用量! 減少甲苯、二甲苯及混合芳烴用量，一直是各油涂料廠家努力的方向。

候選溶劑要求

       1、成本相近。 否則起不到填充溶劑降成本的作用。

       2、不在HAP清單中且不含PAHs--多環(huán)芳香烴。

       3、真正低毒!

       4、相對揮發(fā)速率相近。

       5、極性相近。

       小編給大家推薦一些溶劑供大家參考

       脫芳烴溶劑油有望用于替代甲苯、二甲苯及混合芳烴。目前國內(nèi)市場的脫芳烴溶劑油主要以烷烴、環(huán)烷烴為主。烷烴分為正構和異構兩類，在常溫下其化學穩(wěn)定性比較好，密度小，黏溫性能好。 環(huán)烷烴的化學穩(wěn)定性良好，與烷烴近似，凝點低，潤滑性好，無毒。混合烷烴又稱D系列脫芳烴溶劑油, 它們不含多環(huán)芳香烴,芳烴含量被控制在100-150ppm范圍。對人基本無毒,性能穩(wěn)定。 但基本上由環(huán)烷烴和烷烴組成,無極性,與眾多帶極性基團的樹脂混溶性差,對眾多帶極性基團的樹脂基本無溶解力。 直接在配方中用D系列脫芳烴溶劑油替代甲苯,二甲苯和三甲苯被證明難度大! 開發(fā)與之配套的助溶劑有望提高其混溶性。 隨著混溶性改進，烷烴溶劑以其低毒性及相對穩(wěn)定的成本會被更廣泛使用。

 

       碳酸二甲酯(dimethyl carbonate，DMC) 常溫時是一種無色透明、略有氣味、微甜的液體，熔點4 ℃，沸點90。1 ℃，密度1。069 g/cm3,難溶于水，但可以與醇、醚、酮等幾乎所有的有機溶劑混溶。DMC毒性很低，在1992年就被歐洲列為無毒產(chǎn)品，是一種符合現(xiàn)代"清潔工藝"要求的環(huán)保型溶劑,近年來引起了廣泛的重視。 由于其分子結構中含有羰基、甲基、甲氧基和羰基甲氧基,作為溶劑，DMC可望部分替代甲苯、二甲苯等用于涂料中。 目前DMC市場售價與甲苯, 二甲苯處于相當范圍。 在涂料中的應用有望快速增長。 當然, 由于高活性, 碳酸二甲酯的貯存穩(wěn)定性一直困繞著經(jīng)銷商。

高效,低毒性及高性價比將是涂料溶劑發(fā)展的方向。溶劑在涂料中的應用是非常復雜的, 它受涂料體系中樹脂,填料, 顏料, 助劑及施工要求影響。 要充分了解各類溶劑在涂料中所起的作用不是一件容易的事。 讓我們共同努力, 不斷尋求最佳性價比平衡, 不斷尋找更好的高效, 低毒溶劑。