工業(yè)用催干劑

1、工業(yè)用催干劑作者 :日期：工業(yè)用催干劑簡(jiǎn)介:工業(yè)用催干劑是涂料工業(yè)的主要助劑,其作用是加速漆膜的氧化、聚合、干燥，達(dá)到快干的目的。通常是過(guò)渡金屬的有機(jī)酸鹽。?催干機(jī)理 :催干劑有金屬氧化物，金屬鹽,金屬皂三類使用形式。金屬氧化物和金屬鹽都是在熬漆過(guò)程中加入 ,形成油脂皂后才呈現(xiàn)催干作用。目前使用最多的是金屬皂這種形式，金屬皂是有機(jī)酸和某些金屬反應(yīng)而成的，她的通式是rcoom （ 金屬部分， r oo 有機(jī)酸部分 ),催干劑的特性決定于金屬部分, 而有機(jī)酸部分使其發(fā)乎催干效果。事實(shí)上每種金屬的催干性能是不一樣的,同種金屬皂對(duì)不同涂料品種的催干作用也不相同。實(shí)際使用最多的為鈷、錳、鉛、鋅、鈣、鐵、

2、鋯、鈰，稀土是新型的催干劑。具有催干性能的金屬，必須在 “活性狀態(tài) ”下才能發(fā)揮其催干作用。若將鈷， 錳,鉛等變價(jià)金屬以膠體狀態(tài)很細(xì)地分散在油中,并無(wú)催干作用。例如四乙基鉛pb （ c2h5 ） 在油中能很好地混溶， 但仍無(wú)催干作用。因此具有催干性能的金屬必然形成金屬皂而溶于油中，其有機(jī)酸作為陰離子,金屬部分為陽(yáng)離子,才能呈現(xiàn)催干作用。? 催干劑的陰離子部分 有機(jī)酸催干劑的有機(jī)酸決定金屬皂皂涂料中的溶解性和相容性。催干劑中有機(jī)酸雖不相同，但其呈現(xiàn)的催干特性都相同，如環(huán)烷酸鉛和亞油酸鉛都以催底干為主，但亞麻油酸皂因其溶解性差而降低其催干活性。有機(jī)酸的種類很多，但用于催干劑的有機(jī)酸需符合以下條件。

3、形成的金屬皂在連接料及有機(jī)溶劑中溶解度好。有機(jī)酸的不飽和性越大，其金屬皂的溶解性越好。如亞麻油酸皂的溶解性要比硬脂酸皂好。 飽和有機(jī)酸的適宜鏈長(zhǎng)為6- 0 碳，碳鏈上具有側(cè)鏈,特別是 碳上連有支鏈 , 具有較好的溶解性，如2乙基乙酸的金屬皂要比正辛酸金屬皂的溶解性更佳。 在水中的溶解度小。苯甲酸的額金屬皂在有機(jī)溶劑中的溶解度好,色澤淡，價(jià)格低，酸價(jià)高，但對(duì)水敏感而影響漆膜的抗水性。 貯存性好 ,不易氧化及分解。松香酸和亞麻油酸等不飽和脂肪酸本身在貯存過(guò)程中氧化, 引起顏色變深 ,溶解性降低而析出,影響其催干性。飽和有機(jī)酸如環(huán)烷酸,2-乙基乙酸 ,新葵酸，異壬酸的金屬皂具有優(yōu)良的貯存穩(wěn)定性。 色

4、澤淺 ,氣味小而雜質(zhì)少。淺色漆不能用深色金屬皂,以免影響其色澤，故采用的有機(jī)酸需精制。 環(huán)烷酸皂有特殊氣味，不宜用于食品工業(yè)用涂料。有機(jī)酸不能含有對(duì)涂膜有影響的有害物質(zhì)如硫化物等。2- 乙基乙酸 ,新葵酸等合成脂肪酸具有高的純度和極淺的色澤，而且無(wú)特殊氣味。來(lái)源廣 ,價(jià)格低廉。 天然有機(jī)酸如亞油酸,焦油酸 , 環(huán)烷酸的來(lái)源較廣而且價(jià)格低，但由于其天然脂肪酸質(zhì)量不穩(wěn)定,僅焦油酸及環(huán)烷酸被普遍使用。表是常用于催干劑的有機(jī)酸及特性。近年來(lái)，由于環(huán)烷酸的資源日益減少,而合成脂肪酸的化學(xué)純度要比天然脂肪酸好得多,因而以合成羧酸皂混合物為基礎(chǔ)的催干劑在市場(chǎng)上普遍供應(yīng)， 生產(chǎn)廠常以其羧酸來(lái)命名其催干劑牌號(hào)

5、,合成羧酸的高酸值使其金屬皂具有較高的含量，黏度亦低。由于其耗酸量低 ,成本與環(huán)烷酸皂相近。石蠟氧化制取的哼唱脂肪酸都為直鏈酸，其色澤較淺，價(jià)格低,但其金屬皂的溶解性差,可將其 -9 合成脂肪酸與環(huán)烷酸或支鏈脂肪酸拼合使用，以降低成本。? 催干劑的陽(yáng)離子部分 金屬離子催干劑可分為活性和輔助兩種,其中活性催干劑又可分為氧化型和聚合型,見(jiàn)表 2 。催干劑的作用決定于其中金屬離子部分，因此，涂料催干劑的用量都是以其所含的金屬量來(lái)計(jì)算的，各種催干劑都規(guī)定其金屬離子濃度。在實(shí)際應(yīng)用時(shí),油基清漆是以植物油中的金屬含量來(lái)表示的，各種合成樹(shù)脂涂料則以樹(shù)脂固體分鐘的金屬含量來(lái)表示。分類及特性 :1. 鈷催干劑鈷

6、催干劑是催干活性最強(qiáng)的氧化型催干劑,因氧化作用是從漆膜表面開(kāi)始的,因而它使漆膜表面干燥加速，常作面催干劑。鈷催干劑一般與鉛,錳，鈣等催干劑配合使用,使涂層表里平衡干燥，如單獨(dú)使用或使用量過(guò)多 ,會(huì)使涂膜表面很快干結(jié)而收縮，產(chǎn)生皺皮和因底干而發(fā)軟的各種漆膜缺陷。特別是其強(qiáng)烈的催化氧化性，促使漆膜過(guò)早老化并發(fā)脆，因此， 漆膜的干性在達(dá)到施工要求的前提下，以少用為宜 ,其適合用量為 0.02 %- .06 % 。以鈣，鋅等助催干劑配合使用 ,可有效地調(diào)節(jié)其表面干燥速度 ,用量超過(guò) 0. 8 % 則需注意，必須仔細(xì)進(jìn)行試驗(yàn)評(píng)價(jià)。鈷催化劑也可用于熱固型涂料如氨基烘漆中以提高其硬度，用量為0.00 %-

7、.02 %, 與鐵，錳催干劑相比， 不易變色,但硬度和堅(jiān)韌性不及后者,在油墨中聽(tīng)涂膜極薄,故可用鈷催干劑。鈷皂是呈藍(lán)紫色的黏稠液體，高價(jià)鈷態(tài)時(shí)則呈綠色。在涂料、 油料與鈷皂拼混后的貯存過(guò)程中，過(guò)氧化物與鈷皂作用而產(chǎn)生綠色。一般認(rèn)為鈷皂在高價(jià)狀態(tài)才呈現(xiàn)催干作用。鈷皂與污類抗結(jié)皮劑混用會(huì)形成金屬配合物而呈現(xiàn)紅至紅紫色，產(chǎn)生不同的顏色， 但漆膜干燥后顏色即消失。鈷催干劑常使用的金屬含量在4 -12 %2. 鉛催干劑鉛催干劑為聚合型催干劑，在大多數(shù)醇酸漆中能促使漆膜底層干燥而得到堅(jiān)韌而英的漆膜 , 并能提高漆膜的附著力及耐候性。但其氧化催干性低 ,必須與鈷，錳 ,催干劑配合使用，一般用量為鈷用量的 1

8、0 倍 ,正常用量的金屬含量在 0 5 %-1 %鉛皂與醇酸樹(shù)脂中游離的苯二甲酸酐形成溶解度較小的鉛鹽而析出,使清漆發(fā)渾。鉛皂與空氣中的里硫化物作用而變色, 因而使漆膜玷污而變暗，鉛皂有一定毒性, 在玩具及兒童用品的涂料中嚴(yán)禁用鉛皂做催干劑，鉛粉漆中若使用鉛皂，鉛粉表面的硬脂酸膜為鉛皂取代而失去漂浮性 ,因而使鉛粉漆膜亮度差而發(fā)灰,在補(bǔ)能用鉛催干劑的涂料中,常以鈰或鋯催干劑代之。鉛皂對(duì)顏料有潤(rùn)滑分散作用, 顏料分較多的漆漿，在軋制前加入以降低其粘稠度,并能改善其失干傾向，鉛皂具有抗腐蝕作用,在潤(rùn)滑油或潤(rùn)滑脂中使用有防老化及腐蝕性。鉛皂的色澤較淺，一般為淺黃色液體,還可值得近乎于無(wú)色的精制品而用

9、于白色漆中,鉛催干劑的使用濃度為2%-3 % 。3. 錳催干劑其催趕特性在鉛與鈷皂之間，催干性較鈷催干劑弱，具有良好的催底干性能，一般與鈷 ,鉛皂配合，用量為.02 0 08 %錳催干劑在熱固型涂料中使用可提高漆膜的堅(jiān)韌性與硬度,其效果要比鈷皂好，但色深并易泛黃，不宜用于白色漆中，用量為0.005 % . 2 %錳催干劑在使用時(shí)會(huì)使涂膜出現(xiàn)一些反?，F(xiàn)象，如皺皮、發(fā)霜等,需特別注意下，錳催干劑的缺陷更為顯著,配合鈣催干劑可改善清漆發(fā)渾，色漆皺皮。:在鉛存在在低溫時(shí)影響干性較小,在表干要求不高時(shí)，可用錳催干劑取代鈷催干劑，但錳催干劑易變色 ,特別是在烘烤時(shí)更為嚴(yán)重。錳催干劑雖能有效地催底干，但仍須

10、與助催干劑拼合使用。4. 鈣催干劑鈣催干劑沒(méi)有顯著的催干作用,但與鈷催干劑配合使用,可以提高其催干效果,還可以使表干與底干平衡，消除起皺，屬助催干劑。鈣催干劑常與鈷/鉛催干劑系統(tǒng)配合，在有殊的輔助作用，能和鈷催干劑形成復(fù)合物而阻止他被顏料吸收而失去催干性，能改進(jìn)在低溫及高濕度下的干燥性能。在醇酸漆中調(diào)整鈷催干劑在醇酸樹(shù)脂中析出而使清漆發(fā)渾,色澤發(fā)霧失光等毛病。在補(bǔ)能使用鉛催干劑的場(chǎng)合如玩具漆 ,可以鈣催干劑代替鉛催干劑 ,因其催干性能較差而用量過(guò)多， 使漆膜的抗水性不良 , 與環(huán)烷酸鉛一樣 ,環(huán)烷酸鈣可用作顏料分散使得潤(rùn)濕劑，能防止起霜，并改善失干性。鈣催干劑因環(huán)烷酸的用量不同而呈酸性或中性,

11、酸性環(huán)烷酸鈣具有良好的溶解性,但催干性差，而中性或堿性鈣催干劑具有較好的催干性。鈣催干劑的使用濃度為4% 、 6 % 、 10% ，用量為%-0 20 %。5. 鋅催干劑鋅催干劑為助催干劑,她能保持漆膜有較長(zhǎng)的開(kāi)放時(shí)間，使漆膜能較徹底的干燥，故在默寫(xiě)涂料中涂膜具有較好的硬度 , 鋅催干劑在很多涂料中使用，能延遲其表干 ,她與環(huán)烷酸鉛及鈣一樣，是又來(lái)那個(gè)的顏料潤(rùn)濕劑 ,因而在研磨階段加入，能改進(jìn)顏料的分散性 ,并能降低其失干性 ,有報(bào)道稱，鋅催干劑能消除活性金屬?gòu)?fù)合物得形成而產(chǎn)生的變色現(xiàn)象，因?yàn)橄刃纬傻匿\復(fù)合物是無(wú)色的。鋅催干劑的使用濃度為6 、% 、 1% 及18 ，用量為.03 %-0.2%

12、 。6鐵催干劑鐵催干劑在室溫時(shí)無(wú)明顯的催干作用,高溫則具有強(qiáng)烈的聚合催干作用, 使漆膜具有更大的硬度和韌性,主要用于熱固型涂料。鐵催干劑的顏色深,使漆膜具有棕紅色相，因而用于瀝青烘漆， 黑氨基烘漆以及其他神色的氧化型烘干漆中，它不但具有高溫催干性，而且對(duì)炭黑有分散濕潤(rùn)作用 ,并能防止炭黑吸附鉆、錳催化干劑而產(chǎn)生阻力作用。有報(bào)道稱，鐵催干劑能改善黑烤漆的橘皮現(xiàn)象。7 釩催干劑釩催干劑的活性很高 ,但由于其高價(jià)的化合態(tài) ,貯存極不穩(wěn)定。并且由于其顏色深以及有失干的傾向 ,故其應(yīng)用受到了很大的限制。8. 鈰 ,混合稀土催干劑稀土元素由位于元素周期表 b 族中的 5 個(gè)鑭系原色加上鈧,臆所組成。 其

13、4 電子層上空軌道較多，處于不穩(wěn)定狀態(tài)，易失去電子和接受電子,使稀土元素具有變價(jià)和配位性稀土混合催干劑是鈰、銪、釔羧酸皂的混合物,其主要組分為鈰羧酸皂,其催趕特性與鈰催干劑一致 ,而鑭、銪、釔的羧酸皂沒(méi)有明顯的催干作用, 因而稀土混合催干劑中的組分及含量的控制極為重要。稀土，鈰催干劑兼具表干及底干的催干性能,而且具有配位性，能促進(jìn)醇酸樹(shù)脂等涂料的實(shí)干 ,稀土，鈰 ,催干劑可取代錳，鋅,鈣等催干劑。并且其活性比鉛,鈷要高，其用量之相當(dāng)于鉛 ,錳，鋅，鈣等催干劑總量得%- 0% 可以降低涂料成本。在低溫和高濕度干燥的涂料中，稀土、鈰催干劑尤為有效,稀土、鈰催干劑用于烘漆中，具有鐵催干劑的高溫催干性

14、,能使漆膜交聯(lián)度增加而提高硬度和韌性，且能改進(jìn)光澤和保光性但易使漆膜泛黃，不宜用于淺色漆中。在微小變色能夠接受的涂料中,鈰和稀土是常被選用的對(duì)象。與鈷催干劑混合使用于油基漆、醇酸樹(shù)脂漆及環(huán)氧酯涂料中，稀土、鈰具有以下優(yōu)點(diǎn) 能全部取代鉛、錳、鋅、鈣等催干劑,將傳統(tǒng)的5 種混合催干劑簡(jiǎn)化為種混合催干劑系統(tǒng)，利于生產(chǎn)管理及控制； 用量可按傳統(tǒng)的催干劑減少30 % 50%( 以金屬含量計(jì)),并可降低制漆成本； 能改善其底干，因而可提高漆膜附著力、耐水性及耐汽油性; 無(wú)鉛毒，可用于玩具漆及其他無(wú)鉛涂料。稀土、鈰催干劑的使用濃度為6 % 、 8、 1 % ，用量為0 2 -0.5 % 。鉛的相對(duì)分子質(zhì)量為

15、207. 1,鈰的相對(duì)分子質(zhì)量為4 .1，因而 0. % 的鉛皂相當(dāng)于 0.33 % 的鈰皂。以不同的醇酸樹(shù)脂配清漆或色漆,以 0.33、 0.17、 .11%的鈰金屬代替0.5 % 鉛皂 , 可改善底干及貯存穩(wěn)定性(見(jiàn)表 3), 對(duì)亞油醇酸樹(shù)脂有較大影響, 但對(duì)脫水蓖麻油醇酸樹(shù)脂的效果不明顯。一般與鈷皂配合使用,用量為鈷的6 10倍。9.鋯催干劑鋯催干劑實(shí)際是聚合的鋯氧基與合成有機(jī)酸的配位化合物，屬于配位型聚合催干劑,能與連結(jié)料中的羥基或其他極性基團(tuán)絡(luò)合，生成更大分子量的配位化合物鋯催干劑本身成為涂膜的組成，因而具有獨(dú)特的催干性。鋯催干劑對(duì)其他催干劑有較強(qiáng)的促催干作用，能有效地提高鈷、錳皂的

16、催干性，對(duì)鉛、鈣皂亦有輔助作用，本身又具有類似鉛皂的催底干性。由于鋯催干劑的多功能性，在氣干型涂料及烘干型涂料中采用鋯催干劑能提高涂膜的全面性能,如硬度、光澤等。鋯催干劑在氣干型醇酸磁漆中取代鉛催干劑,與鈷、鈣催干劑配合使用時(shí)，具有以下優(yōu)點(diǎn): 改進(jìn)光澤及保光性; 好的白度及保色度; 漆膜柔韌性好,并能改進(jìn)其硬度； 不會(huì)與硫化物作用而變色； 毒性低 ,ld50 為 7-10g g ； 用于炭黑、鐵紅等因吸附催干劑而失干的眼淚體系中,能改善其失干現(xiàn)象。以鋯催干劑代替鉛催干劑用于中油度豆油醇酸樹(shù)脂中,其觸干時(shí)間由7h 縮短為h，完全硬干時(shí)間由20 h 縮短為 13 h 。在白醇酸磁漆中用鋯催干劑，其

17、涂膜的白度好，硬度及耐水性亦有提高。鋯催干劑用于白色氨基烘漆，可提高硬度，并具有不泛黃性。用于鉛粉漆，不會(huì)降低鉛粉漆的漂浮性，使鉛粉漆具有良好的漂浮穩(wěn)定性及亮度。用于黑漆中不易失干。鋯催干劑的使用濃度為% 、 8 % 、 12 % 、 6，用量為0.03 %-0.2。10. 鉛催干劑鉛催干劑是一種輔助型催干劑,與鈷、錳等配合使用,是一種有效的實(shí)干催干劑。作為交聯(lián)劑而成為涂膜的組成部分 ,可提高涂膜性能 , 如硬度、抗水性、保光性，并且也具有顏料潤(rùn)濕和分散作用。11. 鋇催干劑鋇催干劑作為代鉛催干劑用于無(wú)鉛的涂料中，它能改進(jìn)實(shí)干 , 且具有良好的顏料潤(rùn)濕性。鋇雖然沒(méi)有像鉛那樣具有富集的毒性，但可引起急性中毒，再加上鋇