化工涂料工藝技術課件05-06第二章之溶劑

1、涂料用溶劑涂料用溶劑 涂料中的溶劑除水外都是可揮發(fā)的有機物。它們用于溶解或分散成膜物(主要是聚合物)，調(diào)節(jié)由成膜物和顏料組成的復合體系的粘度和流變性能，使其成為易于涂布的流體，即涂料。 涂料在涂布于基材上之后，溶劑應從漆膜中揮發(fā)掉使漆膜具有較好的物理機械性能。 涂料中選擇溶劑的標準主要是溶劑的溶解能力，揮發(fā)性，閃點，毒性及價格。 溶劑的主要作用：溶解或稀釋固體或高粘度的成膜物質(zhì)，使其成為有適宜粘度的液體，便于施工。溶劑在液體涂料中占有很大比例，一般在50%以上。 從廣義上來說增塑劑也是一種溶劑，但在成膜以后，它基本保留于漆膜中不易揮發(fā)，本部分主要討論一般溶劑。一、溶劑的分類 溶劑現(xiàn)在大多來源于

2、石油化工產(chǎn)品，其主要品種介紹于后:石油溶劑苯系溶劑萜類溶劑醇和醚酮和酯氯代烴和硝基烴 石油溶劑 是指用蒸餾或熱裂石油的方法得到的溶劑，前者得到的主要是烷烴類化合物，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劑。 通常稱為石油醚的溶劑是指低沸點的石油餾分，只含15%的芳烴。 漆用溶劑汽油或稱白油或松香水，一般含15 18%的芳烴，揮發(fā)較慢，可以溶解大部分天然樹脂，以及含油量高的醇酸樹脂，但對合成樹脂一般溶解力較差，白油除用作溶劑外，也用于清洗溶劑。 高芳烴含量的石油溶劑，芳烴含量可高達80 93%，主要是各種二甲苯的混合物，它有很高的溶解力，有淡的不難聞的氣味。 苯系溶劑 主要有工業(yè)甲

3、苯和二甲苯。甲苯常用于混合溶劑，用于氣干乙烯基涂料、氯化橡膠涂料的溶劑以及硝基漆的稀釋劑。 二甲苯是涂料中最重要的溶劑之一，它的溶解力強，揮發(fā)速度適中，廣泛用于醇酸樹脂，氯化橡膠，聚氨醋以及乙烯基樹脂的溶劑，它的溶解力還可以用加入10 %20%的丁醇而增加，是用于烘漆、快干氣干漆的溶劑，具有很好的抗流掛性能。 萜類溶劑 主要有松節(jié)油、二戊烯和松油等，松節(jié)油是從松樹等針葉樹及其分泌物中提取的清亮、無色而有刺激味的液體，主要成分是a一蒎烯、一蒎烯和二戊烯等。 松節(jié)油的來源不同，溶解力也不同，一般用木材蒸餾而得的因含有較多二戊烯，溶解力較好。 因松節(jié)油中含有不飽和化合物，它們可以被氧化或聚合，生成的

4、物質(zhì)可成為漆膜的一部分，這種特性使它有助于干性油的干燥，所以廣泛用干油基漆中，松油的揮發(fā)速度適中，溶解力強，用于烘漆中能改進流平性，增加光澤度。 醇和醚 醇類主要有乙醇和丁醇。乙醇中常加入少量甲醇成為變性乙醇。它是揮發(fā)快的溶劑。常用為聚乙酸乙烯酯、蟲膠、聚乙烯醇縮丁酯等的溶劑，也可以用于硝基纖維素的混合溶劑。正丁醇揮發(fā)速度較慢，可和烴類溶劑及亞麻油等混溶，可用為油基漆，氨基漆和丙烯酸樹脂，聚乙酸乙烯酯的溶劑，也可用于硝基漆的混合溶劑中。 二丙酮醇(l)是一種無味的高沸點（167）溶劑。它是硝基漆的良溶劑，溶解性很高，它在受熱時可分解出丙酮。 醚類一般在涂料中較少使用，但乙二醇的單醚和醚酯，如乙

5、二醇單乙醚，乙二醇單乙醚醋酸酯、乙二醇單丁醚等都曾是涂料中的重要溶劑，它們可和烴類溶劑混溶，大部分還可和水混溶.是不少樹脂的優(yōu)良溶劑，它們常作為共溶劑的組分，特別是用于水性涂料中作為共溶劑和乳膠涂料中作為助成膜劑.但是，近來發(fā)現(xiàn)乙二醇的這類衍生物毒性太大，因此不宜繼續(xù)使用，它們的代用品是丙二醇的單醚或醚酯。酮和酯 酮類溶劑主要有丙酮， 丁酮和甲基異丁基酮。丙酮揮發(fā)很快，溶解力很強，可用于烯類聚合物和硝基纖維素的溶劑， 它常和其它溶劑合用。丁酮或稱甲乙酮也是揮發(fā)快和溶解力強的溶劑，可用于烯類共聚物、環(huán)氧樹脂、聚氨醋涂料中作溶劑，它也常和一些溶解力差的溶劑混用以改進涂料的成膜性和涂布性能。甲基異丁

6、基酮用途和丁酮類似，但其揮發(fā)速度較慢。環(huán)己酮也是一種優(yōu)良的溶劑，揮發(fā)速度較慢，但有難聞味道。 酯類主要有乙酸乙酯和乙酸丁酯，它們以前都主要用于硝基漆，現(xiàn)在使用更為廣泛，可用干多種合成樹脂，特別是乙酸丁酯揮發(fā)速度較慢，更為合用甲乙酸乙酯和丁酯的溶解力都低于酮類溶劑，酮類溶劑也較便宜，所以有被取代的趨勢，但乙酸乙酯和丁酯的味道比酮容易為人所接受。 氯代烴和硝基烴 它們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。由于高的極性，可用于調(diào)節(jié)靜電噴涂涂料的電阻。溶劑的分類和互溶性溶劑的分類和互溶性 氫鍵A-H-B(其中A或B為電負性大而半徑小的原

7、子，例如:O, N, F等)的生成條件是溶劑分子中存在給電子原子B或受電子的A-H鍵。因此，有機溶劑可以按照是否含有A-H鍵或B分為四種類型( 1 ) N型溶劑， ( 2 ) A型溶劑， ( 3) B型溶劑， (4) AB型溶劑， ( 1 ) N型溶劑，即:惰性溶劑。例如:烷烴類、苯、四氯化碳、二硫化碳、煤油等不能生成氫鍵的溶劑。 ( 2 ) A型溶劑，即:受電子溶劑。例如:氯仿、二氯甲烷、五氯乙烷等含有A-H鍵的溶劑，能與B型溶劑生成氫鍵。 ( 3) B型溶劑，即:給電子溶劑。例如:醚、酮、醛、酯、叔胺等含有B原子，能與A型溶劑生成氫鍵的溶劑。例如: (4) AB型溶劑，即:給受型電子溶劑。

8、這類溶劑同時具有A-H鍵和B，可以締合成多聚分子。這類溶劑可以分成三類:AB(1)型溶劑，即:交鏈氫鍵締合溶劑AB(2)型溶劑，即:直鏈氫鍵締合溶劑AB(3)型溶劑，即:生成內(nèi)氫鍵的分子 ( a) AB(1)型溶劑，即:交鏈氫鍵締合溶劑。例如:水、多元醇、胺基取代醇、羥基羧酸、多元羧酸、多酚等。 ( b) AB(2)型溶劑，即:直鏈氫鍵締合溶劑。例如:醇、胺、羧酸等。 ( c) AB(3)型溶劑，即:生成內(nèi)氫鍵的分子。例如:鄰位硝基苯酚等。這類溶劑中的受電了基團A-H由于已形成內(nèi)氫鍵而不再接受電了，因此AB(3)型溶劑的性質(zhì)與B型溶劑相似。各類溶劑的互溶規(guī)律可以用下圖表示各類溶劑的互溶規(guī)律可以

9、用下圖表示溶劑互溶圖溶劑互溶圖二、溶劑的主要特性 (一)溶解力 在涂料工業(yè)中，溶劑的溶解力是指溶劑溶解成膜物質(zhì)而形成均勻的高分子聚合物溶液的能力。溶劑將高聚物分散成小顆粒，形成均勻溶液的能力；一定濃度的樹脂溶液形成的速度；一定濃度溶液的粘度以及濟劑之間的互溶性是我們設計色漆配方時選擇溶劑首先要考慮的問題。 通過對物質(zhì)溶解過程的研究表明，低分子化合物在液體物質(zhì)中的溶解和高分子化合物溶解在有機溶劑中的機理是完全不同的。 當把低分子的固體溶質(zhì)加到溶劑中去，溶質(zhì)表面上的分子或離子由于本身的熱運動和受到溶劑分子更大的作用力的影響?？朔巳苜|(zhì)內(nèi)部分子或離子間的引力，逐漸離開溶質(zhì)表面，并通過擴散作用均勻地分

10、散到溶劑中去，成為均勻的溶液。例如將低分子量的葡萄糖溶于水中，很容易溶解，溶解過程能迅速完成。 溶劑對高分子聚合物溶解力的大小，溶解速度的快慢，主要取決于溶劑分子和高分子聚合物分子間親合力所決定的溶劑向高分子聚合物分子間隙中擴散的難易，也即溶劑對于高聚物的溶解力不是溶劑單方面的性質(zhì)。 1極性相似的原則 極性相似的原則是最早出現(xiàn)的判斷溶劑對物質(zhì)溶解能力大小的經(jīng)典理論“同類溶解同類”這就是極性相似原則的核心。2.溶解度參數(shù)相近的原則 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測定兩者的最普遍的方法是測定兩者的溶溶解度參數(shù)解度參數(shù)。溶解度參數(shù)等于內(nèi)聚能密度的。溶解度參數(shù)等于內(nèi)聚能密度的平

11、方根。平方根。0.50.5()()VHRTEVV式中式中 E內(nèi)聚能；內(nèi)聚能； V摩爾體積；摩爾體積；HV摩爾汽化熱；摩爾汽化熱； R氣體常數(shù)；氣體常數(shù)；T絕對溫度。絕對溫度。 高分子之間的高分子之間的相容相容或發(fā)生擴散作用的或發(fā)生擴散作用的必要熱力學條件必要熱力學條件是是自由能的降低自由能的降低，即，即0GH T S G越趨向越趨向負值負值，越有利于，越有利于相容相容。 如兩種物質(zhì)的如兩種物質(zhì)的溶解度參數(shù)溶解度參數(shù)分別為分別為1 1和和2 2 ，當，當1 1=2 2時，時，H= 0，表明，表明兩者混合時并不吸收熱量兩者混合時并不吸收熱量，相容性很好相容性很好； 當當1 1- 2 2值很大時，值

12、很大時，H必然很大，若令二者相必然很大，若令二者相容，就要容，就要吸收很大熱量吸收很大熱量，只有溫度，只有溫度T在很高時才有可能；在很高時才有可能； 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還是還是正值正值，表明兩種高分子，表明兩種高分子不相容不相容。 溶劑對聚合物的溶解，有以下判斷標準，溶劑對聚合物的溶解，有以下判斷標準， 即即 = 1- 2 = 2.0作為聚合物耐溶劑性的劃分界限。作為聚合物耐溶劑性的劃分界限。一般分為三個等級：一般分為三個等級： 2.5，耐溶劑；耐溶劑； = 1.7 2.5，有輕微溶脹作用；有輕微溶脹作用； 1.7，不耐溶劑。不耐

13、溶劑。 作為涂料用溶劑作為涂料用溶劑， 常以常以 1作為良溶劑判斷標準。作為良溶劑判斷標準。例題 今有環(huán)己酮、甲基一苯基酮和甲基一丁基酮3種溶劑，試確定哪種可以溶解氯乙烯-醋酸乙烯共聚樹脂? 解:查表知環(huán)己酮、甲基一苯基酮和甲基一丁基酮的溶解度參數(shù)值為9.9, 10. 6和8.5。查表知，氯乙烯一醋酸乙烯共聚樹脂的溶解度參數(shù)平均值為10.5。由于3種溶劑和其溶解度參數(shù)差值的絕對值分別是0.6, 0. 1和2. 0。所以環(huán)己酮和甲基苯基酮的溶解度參數(shù)和氯乙烯一醋酸乙烯共聚樹脂的溶解度參數(shù)差值的絕對值小于1. 3 1. 8,可以溶解該樹脂，而甲基丁基酮和該樹脂溶解度參數(shù)差值的絕對值大于1.8，故不

14、能溶解該樹脂。 混合溶劑混合溶劑 現(xiàn)代涂料用合成樹脂的溶度參數(shù)多數(shù)在現(xiàn)代涂料用合成樹脂的溶度參數(shù)多數(shù)在 = 9 11范圍內(nèi)，酯、酮類溶劑是它們的良溶劑，范圍內(nèi)，酯、酮類溶劑是它們的良溶劑，但價格較貴。但價格較貴。 醇類溶劑醇類溶劑 12，有一定的助溶作用，為溶劑。有一定的助溶作用，為溶劑。 非極性烴類溶劑非極性烴類溶劑 9，為不良溶劑，但成本為不良溶劑，但成本較低。較低。 若將多種溶劑混合，混合溶劑的溶度參數(shù)可按下式計算：若將多種溶劑混合，混合溶劑的溶度參數(shù)可按下式計算：n 渾渾 = ii（i =1 n）n 式中：式中：i 第第 i 種溶劑的溶度參數(shù)；種溶劑的溶度參數(shù)；n i 第第 i 種溶劑

15、的體積分數(shù)。種溶劑的體積分數(shù)。 利用這個加和公式，可以將利用這個加和公式，可以將值很大值很大的助溶劑與的助溶劑與值值較小較小的廉價烴類溶劑混合，使混合溶劑的溶度參數(shù)落在的廉價烴類溶劑混合，使混合溶劑的溶度參數(shù)落在 = 911范圍內(nèi)。該混合溶劑是合成樹脂的良好稀釋范圍內(nèi)。該混合溶劑是合成樹脂的良好稀釋劑。劑。 已知天然橡膠的溶解度參數(shù)平均值為8. 2，正己烷的溶解度參數(shù)值為7. 3與8. 2相差很少(為0.9)，可以很好地溶解天然橡膠，但若加入適量的甲醇可以使其溶解增強，試求甲醇的最佳加入量是多少? 解:設加入甲醇后，在甲醇一正丁烷的混合溶劑中。甲醇所占的體積分數(shù)為X.正丁烷的體積分數(shù)為1-X。

16、 查表知，甲醇的溶解度參數(shù)值為14. 6。 混合溶劑的溶解度參數(shù)為: mix=14.6X+7. 3 (1-X) 欲使此混合溶劑對天然橡膠有最大的溶解能力，混合溶劑和天然橡膠的溶解度參數(shù)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(以體積計)，所得的混合溶劑對天然橡膠的溶解力最強。 ( 3)溶解度參數(shù)的應用 依據(jù)溶解度參數(shù)相同或相近可以互溶的原則，可以判斷樹脂在溶劑(或混合溶劑)中是否可以溶解。 依據(jù)溶解度參數(shù)值相同或相近可以互溶的原則，預測兩種溶劑的互溶性。 依據(jù)溶解度參數(shù)可以估計

17、兩種或兩種以上樹脂的互溶性。如果這幾種樹脂的溶解度參數(shù)(或溶解度參數(shù)數(shù)值范圍的平均值)彼此相同或相差不大于1，這幾種樹脂就可以互溶。這將對預測混合樹脂溶液的貯存穩(wěn)定性及固體涂膜的物化性能如透明度、光澤等)具有理論及實用價值。 利用涂料用樹脂在一系列已知溶解度參數(shù)的溶劑中的溶解情況，可以通過實驗確定該樹脂的溶解度參數(shù)的范圍。 利用溶解度參數(shù)我們可以判斷涂膜的耐溶劑性。如果涂料中所用的成膜物，其溶解度參數(shù)和某一溶劑(或混合溶劑)的溶解度參數(shù)數(shù)值相差較大，該涂膜對該溶劑而言，就有較好的耐溶劑性能。 在涂料產(chǎn)品中，為了提高漆膜的柔韌性、附著力，克服硬脆易裂的缺點。常在漆用樹脂中加入增塑劑。增塑劑應具有

18、與樹脂混溶的性能，能溶于涂料用溶劑的性能。實踐證明，增塑劑的選用，也可以用溶解度參數(shù)相同或相近時可以相溶的原則混合物的溶解度參數(shù)。 利用溶解度參數(shù)可以在研制塑料漆過程中選用適當?shù)臉渲腿軇┩ǔ⑺芰掀嵬垦b于塑料產(chǎn)品表面時，既要求涂料對塑料底材有較好的附著力，又不能出現(xiàn)涂料中所用的溶劑將被涂裝的塑料咬起和起皺現(xiàn)象。 3.溶劑化原則 聚合物的溶脹和溶解與溶劑化作用有關，溶劑化作用是高分子聚合物和溶劑接觸時，溶劑分子對高聚物分子相互產(chǎn)生的作用力，此作用力大于高聚物分子間的內(nèi)聚力，故可以使高聚物分子彼此分離而溶解于溶劑中。極性溶劑分子和高聚物的極性基團相互吸引能產(chǎn)生溶劑化作用，使聚合物溶解。 這種溶劑

19、化作用主要是高分子上的酸性基團(或堿性基團)能與溶劑中的堿性基團或酸性基團)起溶劑化作用而溶解。這里所指的酸、堿是廣義的，酸就是指電子接受體即親電子體)，堿就是電子給予體(即親核體)。所以，把二者放到一起就會相互作用，發(fā)生溶劑化使高聚物溶解。不同的酸和堿其強弱有所不同。常見親電、親核基團的強弱次序列舉如下:(二)粘度 在涂料工業(yè)中，我們不僅關心樹脂能否溶解在溶劑中，形成均勻的溶液，同時也關心所形成的樹脂溶液粘度，即希望相同濃度(或固體含量)的樹脂溶液粘度越低越好。這樣。當達到相同的施工粘度時，漆液的固體含量較高，從而使施工效率提高，而揮發(fā)到大氣中的溶劑量較少，對環(huán)境的污染較輕。 溶劑通常是以如

20、下兩種方式影響著樹脂溶液的粘度: 溶劑對高聚物的溶解力; 溶劑自身的粘度。驚人的事實是:往往被人們所忽視的溶劑自身的粘度，對樹脂溶液粘度的影響十分顯著，溶劑自身粘度相差不大于1 mPa S時，會使樹脂溶液的粘度相差幾百甚至上千個mPa S。(三)揮發(fā)速率 干燥的涂膜是在溶劑揮發(fā)過程中形成的。在這個過程中，溶劑的作用是控制涂膜形成特的流動特性的。 如果溶劑揮發(fā)太快，那么涂膜既不會流平，也不會對基材有足夠的濕潤，因不能產(chǎn)生很好的附著力。揮發(fā)過于迅速的溶劑蒸汽冷凝而形成的涂膜發(fā)白。 如果溶劑揮發(fā)太慢，還會導致由于迅速冷卻而使?jié)衲け砻娴乃?，不僅會延緩干燥時間，同時涂膜會流掛而變得很薄。 如果溶劑組成在

21、揮發(fā)過程中發(fā)生不理想的變化，就會產(chǎn)生樹脂的沉淀和涂膜的缺陷，因此溶劑的揮發(fā)速率是影響涂料及涂膜質(zhì)量的一個重要因素。 1.溶劑從涂膜中的揮發(fā)速率 ( 1)純?nèi)軇┑膿]發(fā)速率 對于理想系統(tǒng)，其蒸汽壓和揮發(fā)率的關系由拉烏爾定律來確定， ( 2)影響溶劑揮發(fā)速率的因素 氫鍵的影響 乙醇比苯的分子量要小，但沸點相近，而且乙醇比苯的揮發(fā)慢得多，這是由于乙醇分子間生成氫鍵的緣故: 溫度的影響 表面氣流的影響涂膜表面氣流速度越大。溶劑揮發(fā)速度就越快。 比表面積大小的影響單位體積的表面積一比表面積越大，揮發(fā)速度越快， 高分子聚合物的影響t90 一定量醋酸丁酯或試一定量醋酸丁酯或試驗溶劑揮發(fā)驗溶劑揮發(fā)90%所需時間

22、。所需時間。 E = t90 （試驗溶劑）試驗溶劑）t90 （醋酸丁酯）醋酸丁酯） 相對揮發(fā)速率也可以用一定時間內(nèi)揮相對揮發(fā)速率也可以用一定時間內(nèi)揮發(fā)的體積（發(fā)的體積（Ev）或質(zhì)量（）或質(zhì)量（Ew）相對比率表）相對比率表示。示。 以醋酸丁酯的以醋酸丁酯的Ev等于等于100作為參考標準，作為參考標準，常用溶劑的揮發(fā)速率如下表所示。常用溶劑的揮發(fā)速率如下表所示。 常用溶劑的揮發(fā)速率常用溶劑的揮發(fā)速率（25 ） 溶溶 劑劑沸點沸點/ 相對揮發(fā)速率相對揮發(fā)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環(huán)己酮環(huán)己酮15725 (3)混合溶劑的揮發(fā)速率 后期揮發(fā)速率低于初期速率，但是等于或高于揮發(fā)速率最慢的溶劑; 初期溶劑體系組成的變化趨勢并不會向相反方向變化，(四)表面張力 所謂“表面張力”應用于液體時指的是在液相和氣相之間形成一個單位面積表面所需要的功?；蛘叨x為，在液體表面上垂直作用于單位長度線段上的表面緊縮力。所以，表面張力的因次是以Jm-2或Nm-1來表示的。 低表面張力的樹脂溶液(漆料)，有利于對顏料的濕潤，便于顏料在漆料中的分散，提高色漆制造研磨分散效率，并有利于漆漿的穩(wěn)定； 低表面張力的液體涂料有利十涂膜對底材的濕潤，因此便于涂膜的流平和提高涂

24、膜對底材的附著力； 高固體分涂料的表面張力對其噴涂時的霧化性能的影響比涂料粘度的影響更為重要。由于低表面張力的液體涂料噴涂時容易斷裂和霧化，所以低表面張力的高固體分涂料容易獲得滿意的噴涂效果。(五)電阻率 由于靜電噴涂施工具有:所獲涂膜均勻、裝飾性好、生產(chǎn)率高、適合批量生產(chǎn)、涂料利用率高、能減少溶劑擴散污染的優(yōu)點。因此許多用戶采用靜電噴涂的方式進行涂料產(chǎn)品的涂裝，在配制靜電噴涂涂料時.電阻率則成為一個重要的指標，最佳的涂料電阻率是靜電噴涂施工的必要的參數(shù)之一。(六)毒性和安全性 在選擇溶劑、設計色漆配方時，應十分重視溶劑的氣味、對人體的毒性、空氣污染限制和安全性。對于具有令人不愉快氣味的溶劑、

25、對人體毒性大的溶劑、易燃易爆的洛劑和不符合空氣污染法限制的溶劑應盡量不選用。 1.氣味 盡管溶劑的氣味與對人體的毒性沒有任何關系。例如氫氰化物是一種十分有毒的氣體，它雖無色、無嗅、無味，但卻能導致死亡。環(huán)己酮盡管有難聞的嗅味，但是卻比具有芳香氣味的苯的毒性低得多。但是涂料產(chǎn)品中所用的溶劑如果具有令人不悅的難聞氣味，也是使用者所不愿接受的，特別是在這種氣味短時間內(nèi)難以擴散掉的情況下，將直接影響涂料產(chǎn)品的應用范圍。2 毒性 溶劑可以通過皮膚、消化道和呼吸道被人體吸收而引起毒害。大多數(shù)有機溶劑對人體的共同毒性是在高濃度蒸氣接觸時表現(xiàn)的麻醉作用。一切有揮發(fā)性的物質(zhì)，其蒸氣長時間、高濃度與人體接觸總是有

26、害的，隨著中毒程度的加深和持續(xù)性的影響，會導致急性中毒和慢性中毒。常溫下?lián)]發(fā)速率高的溶劑在空氣中的濃度比揮發(fā)速率低的溶劑高得多。因此，對人體毒性比較大，低揮發(fā)速率的溶劑相對比較安全，但是不慎內(nèi)服或經(jīng)皮膚吸收同樣會引起中毒。 ( 1)根據(jù)溶劑對生理作用產(chǎn)生的毒性分類 損害神經(jīng)的溶劑如伯醇類(甲醇除外)、醚類、醛類、酮類、部分酯類、芐醇類等; 肺中毒溶劑如羧基甲酯類、甲酸酯類等; 血液中毒溶劑如苯及其衍生物、乙二醇類等; 肝臟及新陳代謝中毒的溶劑如鹵代烴類; 腎臟中毒的溶劑如四氯乙烷及乙二醇類。 (2)根據(jù)溶劑對健康的損害分類 第一類:無害溶劑 基本上無害，長時間使用對健康沒有什么影響，如戊烷、石

27、油醚，輕質(zhì)汽油、己烷、庚烷、200號油漆溶劑油、乙醇、氯乙烷、醋酸乙酯等; 稍有毒性，但揮發(fā)性低，有通常情況下使用基本無危險，如乙二醇、丁二醇等。 第二類:在一定程度上有害或稍有毒害的溶劑，但在短時間最大容許濃度下沒有重大的危害，如甲苯、二甲苯、環(huán)己烷、異丙苯、環(huán)庚烷、醋酸丙酯、戊醇、醋酸戊酯、丁醇、三氯乙烯、四氯乙烯、氫化芳烴、石腦油、硝基乙烷等。 第三類:有害溶劑，除在極低濃度下無危害外，即使是短時間接觸也是有害的，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）根據(jù)溶劑在工廠使用條件下的危險性進行分類 第一類：弱毒性溶劑 如2 00號油漆溶劑油、四氫化萘、松

28、節(jié)油、乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、溶纖劑。甲基環(huán)己醇、丙酮、醋酸乙酯、醋酸丙酯、醋酸丁酯、醋酸戊酯等; 。 第二類：中毒性溶劑 如甲苯、環(huán)己烷、甲醇、二氯甲烷; 第三類：強毒性溶劑 如苯、二硫化碳、氯仿、四氯化碳、氯苯、2-氯乙醇等。3.空氣污染限制 空氣污染限制是出于對生態(tài)環(huán)境保護的目的而提出的。 第一個最著名的溶劑空氣污染管理法是洛杉磯國家空氣污染控制第66 號區(qū)域管理法規(guī)(簡稱66法規(guī))，于1967年7月l日生 效的。它的目的是在周圍空氣環(huán)境中減少臭氧量(烴類在太陽光下把氧催化而形成臭氧)。 因此，選用較低密度，而有較高的溶解力的溶劑是獲得指定粘度下。每立升涂料含有較少揮發(fā)性溶劑的有效途徑。

29、這也是涂料工作者為符合空氣污染管理法，在選用溶劑時需要考慮的一個重要因素。4、安全性 溶劑型涂料是易燃易爆的化學品，而決定其燃燒和爆炸危險程度的主要因素，是涂料產(chǎn)品中使用的溶劑。因此，溶劑的安全性直接影響著涂料產(chǎn)品在生產(chǎn)、貯存、運輸及涂裝過程中的起火及爆炸的危險程度。我們設計色漆配方時，在滿足產(chǎn)品對溶劑的上述諸項要求的同時。充分考慮溶劑的安全性指標。也是涂料工作者應當高度重視的一個問題。 (1)燃燒及自燃 溶劑在安全性方面的主要危險是燃燒和爆炸。 閃點 燃點 閃點是可燃性液體受熱時，其液體表面上的蒸氣和空氣的混合物接觸火源發(fā)生閃燃時的最低溫度。 依據(jù)閃點可以將可燃性液體分為兩類四級，閃點越低、

30、危險性越大，而溶劑的密度越小、揮發(fā)速率越快、閃點就越低(見表2-25)。 自燃 在生產(chǎn)及使用溶劑的過程中，必須保持溫度低于其自燃溫度。浸有溶劑的物質(zhì)不可隨處丟放。以免導致自燃。 (2)爆炸 爆炸和燃燒沒有本質(zhì)的區(qū)別，可燃性液體的蒸氣劇烈燃燒，產(chǎn)生的能量以沖擊波的形式釋放出來就叫爆炸。 爆炸極限爆炸極限 爆炸濃度極限（explosive limit； explosion concentration limit) 可燃性液體的蒸氣和空氣混合物，遇到火源發(fā)生爆炸的體積比范圍。一般溶劑存在著爆炸極限的上限濃度和爆炸極限的下限濃度。三、溶劑的選擇方法 步驟1：通過溶解參數(shù)值選擇能溶解樹脂的溶劑或混合溶劑

31、。 通常，選擇30 40種溶解參數(shù)范圍較寬的溶劑，加入少量樹脂，判斷樹脂在溶劑中的溶解性，確定樹脂的溶解參數(shù)范圍，來選擇可溶解樹脂的溶劑。也可以將同一氫鍵類型溶劑的溶解參數(shù)按大小順序排列，原則上，假如一種樹脂溶解于間氫鍵類型的任何2種溶劑中，那么該樹脂就可以溶解在溶解參數(shù)介于這2種溶劑之間的同一類氫鍵的所有溶劑中。 步驟2：建立溶劑或混合溶劑的揮發(fā)輪廓圖。 假如溶劑或混合溶劑隨時間和溫度的揮發(fā)關系圖不知道，通常需要選擇幾種不同揮發(fā)性質(zhì)的混合溶劑進行實驗，以建立這些混合溶劑的揮發(fā)輪廓圖，為溶劑或混合溶劑的選擇提供參考。溶劑的其他性質(zhì)如VOC用量、表面張力和粘度也是選擇溶劑時必須考慮的重要性質(zhì)。一

32、般，粘度必須足夠低以利于涂料的處理和使用，但粘度高可以避免涂料的流掛。 步驟3：優(yōu)化溶劑或混合溶劑以滿足樹脂的溶解性和涂料的其他性能?？梢酝ㄟ^設計計算機模型快速確定符合揮發(fā)性、溶解參數(shù)、粘度、表面張力和VOC用量的溶劑或混合溶劑，若無這種模型，則可通過實驗來確定，但非常耗時耗力。 步驟4：實驗證實所選擇的溶劑或混合溶劑。 通過上述步驟一旦選擇了幾種候選的溶劑或混合溶劑，接下來的工作就是通過實驗來確定哪種溶劑或混合溶劑可以完全滿足涂料配方的要求，有時可能需要對混合溶劑的組成和用量進行小范圍的調(diào)整以改善徐料的某一方面的性能如粘度、流平性、流掛、溶劑爆孔、揮發(fā)等，最終得到能滿足涂料各方面性能的混合溶

33、劑。四、常用的溶劑介紹 200號溶劑油號溶劑油別名：油漆溶劑油、200號溶劑油 英文名：Mineral solvents for paint industry 產(chǎn)品性能： 外觀為無色透明液體，由140-200的石油餾分組成。具有適當?shù)膿]發(fā)速度 ，能常含有一定量的芳烴，對干性油、樹脂的溶解能力強。 生產(chǎn)方法： 以直餾餾分或相應的餾分油為原料，經(jīng)精制、分餾制得。 主要用途： 主要用作涂料工業(yè)的溶劑或稀釋劑，也可作粗洗溶劑。 二甲苯二甲苯 涂料用二甲苯系鄰、間、對位二甲苯3種同分異構體的混合物，3種異構體的任何一種都不適宜單獨作為溶劑在涂料中使用。 工業(yè)混合二甲苯系無色透明液體，具有芳香烴特有的氣味

34、，有時會發(fā)出微弱的熒光。 涂料產(chǎn)品往往要求使用無水二甲苯。除去混合二甲苯中的少量水分，可以使用氯化鈣、無水硫酸鈉、五氧化幾磷或分子篩作脫水劑。 二甲苯不溶于水，能與乙醇、乙醚、芳香烴和脂肪烴溶劑混溶。由于其溶解力強、揮發(fā)速度適中，是短油醇酸樹脂、乙烯樹脂、氯化橡膠和聚氨醋樹脂的主要溶劑。也是瀝青和石油瀝青的溶劑，在硝基纖維素涂料中可用作稀釋劑。在二甲苯中加入2040%的正丁醇，可提高二甲苯對氨基樹脂漆料和環(huán)氧樹脂等的溶解力。由于二甲苯既可以用于常溫干燥涂料，也可用于烘漆，因此是目前涂料工業(yè)中應用面最廣，使用量最大的一種溶劑。 醇、酮、酯和醚這4類溶劑常常被統(tǒng)稱為含氧溶劑。所謂含氧溶劑就是分子中

35、含有氧原子的溶劑。它們是涂料用溶劑中極其重要的一部分，因為它們能提供范圍很寬的溶解力和揮發(fā)性。 很多樹脂不能溶于烴類溶劑中，但能溶于含氧溶劑。這些溶劑具有更大的極性。通過混合可以得到理想的溶解度參數(shù)和氫鍵值的混合溶劑。 含氧溶劑除個別情況外、很少單獨使用。它們常和其他化合物混合而得到適宜的溶解力、揮發(fā)速率及較廉價的成本。 乙醇 乙醇為無色透明，具有特殊芳香氣味的液體。工業(yè)品是體積含量為95%的乙醇。能與水、乙醚、氯仿、酯和烴類衍生物等混溶，能溶解蟲膠、聚乙烯縮丁醛樹脂、苯酚甲醛樹脂而制成相應的涂料。因其極性較弱，還可以溶解聚酯和聚醋酸乙烯樹脂等。但乙醇一般很少單獨使用，大多和其他溶劑配合，得到

36、較好的綜合性能。如乙醇和醚類溶劑混合可以提高對硝基纖維素的溶解能力，在硝基纖維素涂料中用作稀釋劑可以降低溶液粘度。 正丁醇 正丁醇為無色透明液體.有特異的芳香氣味，它能和醇、醚、苯等多種有機溶劑混溶，能溶解尿素甲醛樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂、聚醋酸乙烯樹脂、短油度醇酸樹脂等。正丁醇和二甲苯的混合溶劑廣泛用于氨基烘漆及環(huán)氧樹脂漆中。正丁醇是硝基纖維素樹脂的助溶劑，由于其沸點較高，揮發(fā)較慢，故有“防白作用”。用在水性涂料中，可以降低水的表面張力，促進涂膜干燥，增加涂膜的流平性。正丁醇的一個弊端是具有較高的粘度，這對溶液的粘度影響較大。 丙酮 丙酮是一種沸點低，揮發(fā)速率快的強溶劑。是揮發(fā)性涂料，如硝基纖

37、維素涂料、過氯乙烯涂料、熱塑性丙烯酸樹脂涂料的良好溶剎。但是由于其快速揮發(fā)的冷卻作用，能引起空氣中水蒸汽在涂膜表面的冷凝，而導致涂膜表面結霜發(fā)白，故常和能起防白作用的低揮發(fā)醇類和醇醚類溶劑共同使用。 甲乙酮 甲乙酮(MEK )是廣泛應用于涂料中的一種酮類溶劑，它的溶解能力和丙酮相同，但其揮發(fā)速率較慢，是硝基纖維素、丙烯酸樹脂和乙烯樹脂、環(huán)氧樹脂、聚氨酯樹脂常用的溶劑之一。 環(huán)己酮 環(huán)己酮也是一種強溶劑，揮發(fā)速率較慢，對多種樹脂有優(yōu)良的溶解能力。主要用于聚氨酯涂料、環(huán)氧樹脂涂料及乙烯樹脂涂料?？商岣咄磕さ母街?，并使涂膜平整美觀。當用作硝基噴漆的溶劑時，能提高涂料的防潮性及降低溶液的粘度。 醋酸

38、乙酯 醋酸乙酯系一種無色透明液體，有水果香味。能與醇、醚、氯仿、丙酮、苯等大多數(shù)有機溶劑混溶，能溶解植物油、甘油松香酯、氯乙烯樹脂及聚苯乙烯樹脂等。在涂料中可以用作硝化纖維素、乙基纖維素、硝化纖維素、聚丙烯酸樹脂及聚氨酯樹脂的溶劑。 醋酸正丁酯 醋酸正丁酯系無色液體，有水果香味，與其低級同系物相比，醋酸正丁酯難溶于水，較難水解。能與醇、醚等一般有機溶劑混溶，對植物油、甘油松香酯、丙烯酸酯樹脂、氯化橡膠等有良好的溶解能力，系硝基纖維素涂料、聚醋酸乙烯樹脂聚丙烯酸醋涂料、氯化橡膠涂料及聚氨醋涂料中常用的溶劑。系醋酸酯類溶劑中應用比較廣泛的一種。乙二醇丁醚 乙二醇丁醚又稱甘醇丁醚或丁基溶劑纖劑。 為

39、無色液體，微有香味。能溶于丙酮、苯、乙醚、甲醇等有機溶劑，約46 時能與水完全混溶，能溶解油脂、天然樹脂、乙基纖維素、聚醋酸乙烯酯，但不溶解醋酸纖維素。是硝化纖維素涂料的優(yōu)良溶劑，并可起硝化纖維素、“防白”作用。 在大多數(shù)溶劑型涂料中使用，可起到防霧、防皺，提高涂膜流動性及光澤的作用。在水性漆中是很好的助溶劑。 三氯乙烷是涂料中經(jīng)常會遇到的氯化烴類溶劑。 因為空氣污染法的不斷完善，它們的用途會不斷增加。很多管理機構認為這種化合物進行無光化學反應，因而它們不包含在所測定的揮發(fā)性有機化合物含量VOC)中。氯化烴溶劑的另一個優(yōu).汽是不易燃燒。它是比脂肪烴溶劑溶解力較強(溶解度參數(shù)為9.6)，而又具有

40、較低氫鍵值(為1.5)的溶劑，缺點是揮發(fā)較快。（五）助劑（五）助劑 助劑是涂料的一個組成部分，它不能單獨自己形成助劑是涂料的一個組成部分，它不能單獨自己形成涂膜，在涂料成膜后可作為涂膜中的一個組分而在涂膜中涂膜，在涂料成膜后可作為涂膜中的一個組分而在涂膜中存在，在涂料配方中用量很少，但能顯著改善涂料或涂膜存在，在涂料配方中用量很少，但能顯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。 涂料助劑的種類很多：例如催干劑、增塑劑、流平劑、涂料助劑的種類很多：例如催干劑、增塑劑、流平劑、消泡劑、紫外光吸收劑、分散劑、乳化劑等等。消泡劑、紫外光吸收劑、分散劑、乳化劑等等。 1. 流平劑流平

41、劑 （1）流平問題）流平問題 獲得一個獲得一個光滑、平整光滑、平整的表面，是涂料裝飾性的最基本的表面，是涂料裝飾性的最基本要求。但在涂膜表面常常會出現(xiàn)縮孔、氣孔、刷痕等要求。但在涂膜表面常常會出現(xiàn)縮孔、氣孔、刷痕等與界面張力相關的表面缺陷，必須添加與界面張力相關的表面缺陷，必須添加流平劑流平劑改善流改善流平性，提高裝飾性。平性，提高裝飾性。 涂料施工時表面平整，但在涂料干燥時，因樹脂的表涂料施工時表面平整，但在涂料干燥時，因樹脂的表面張力大于溶劑的表面張力，隨著溶劑蒸發(fā)，涂膜表面面張力大于溶劑的表面張力，隨著溶劑蒸發(fā)，涂膜表面形成較高的形成較高的表面張力表面張力，并伴隨著黏度增大和溫度下降，并

42、伴隨著黏度增大和溫度下降，造成涂膜內(nèi)外層產(chǎn)生溫差和黏度的不同及表面張力差。造成涂膜內(nèi)外層產(chǎn)生溫差和黏度的不同及表面張力差。 由于由于表面張力差表面張力差將產(chǎn)生一種驅(qū)動力，使底層含溶劑較將產(chǎn)生一種驅(qū)動力，使底層含溶劑較多的涂料向表層流動散開，流動的涂料又在重力作用下多的涂料向表層流動散開，流動的涂料又在重力作用下向下沉，使這種散開、下沉的流動周而復始，產(chǎn)生局部向下沉，使這種散開、下沉的流動周而復始，產(chǎn)生局部渦流，直到黏度增長到足以阻止其流動為止。渦流，直到黏度增長到足以阻止其流動為止。 這種流動在表面產(chǎn)生不規(guī)則的六邊形網(wǎng)格，稱為這種流動在表面產(chǎn)生不規(guī)則的六邊形網(wǎng)格，稱為貝納貝納德旋渦德旋渦（Be

43、nard Cell）。）。貝納德旋渦貝納德旋渦高表面張力高表面張力低表面張力低表面張力 涂料施工時表面不平整，干燥過程中也不能使其平整涂料施工時表面不平整，干燥過程中也不能使其平整的情況屬于的情況屬于流平問題流平問題。 如果涂料對底材潤濕性不好，或者涂料表面張力大于如果涂料對底材潤濕性不好，或者涂料表面張力大于底材表面張力，涂料無法鋪展?jié)櫇?，表面所吸附的氣體底材表面張力，涂料無法鋪展?jié)櫇?，表面所吸附的氣體不能被涂膜所取代，涂膜易產(chǎn)生縮孔或氣孔。不能被涂膜所取代，涂膜易產(chǎn)生縮孔或氣孔。 縮縮 孔孔 各種底材和樹脂的表面張力各種底材和樹脂的表面張力底底 材材表面張力表面張力10-3N m-1樹樹

44、脂脂表面張力表面張力10-3N m-1鋁鋁333565%豆油醇酸豆油醇酸37鍍鋅鋼板鍍鋅鋼板3040聚甲基丙烯酸丁酯聚甲基丙烯酸丁酯41磷化鋼板磷化鋼板4560環(huán)氧樹脂環(huán)氧樹脂45玻璃玻璃70氨基樹脂氨基樹脂58由表可知：由表可知：醇酸樹脂漆醇酸樹脂漆對金屬底材鋪展?jié)櫇?，流平性好；對金屬底材鋪展?jié)櫇?，流平性好?環(huán)氧樹脂和氨基樹脂漆環(huán)氧樹脂和氨基樹脂漆的流平性差，易產(chǎn)生縮孔。的流平性差，易產(chǎn)生縮孔。 對于溶劑型涂料，黏度隨溶劑揮發(fā)不斷增加，如果涂對于溶劑型涂料，黏度隨溶劑揮發(fā)不斷增加，如果涂膜干燥時黏度增加過快，流平時間太短，涂膜流平性不膜干燥時黏度增加過快，流平時間太短，涂膜流平性不好。好。

45、可可調(diào)整調(diào)整溶劑揮發(fā)速度，降低黏度，延長流平時間。溶劑揮發(fā)速度，降低黏度，延長流平時間?？墒褂每墒褂酶叻悬c溶劑高沸點溶劑，使涂膜開放、流平時間延長。使涂膜開放、流平時間延長。 溶劑型涂料涂膜表面易存在表面張力梯度，可添加流溶劑型涂料涂膜表面易存在表面張力梯度，可添加流平劑來降低涂料與底材間的界面張力。平劑來降低涂料與底材間的界面張力。 乳膠涂料乳膠涂料的黏度不隨水分的揮發(fā)而增加，靠成膜助劑的黏度不隨水分的揮發(fā)而增加，靠成膜助劑來增加乳膠顆粒的融合作用。來增加乳膠顆粒的融合作用。 粉末涂料粉末涂料在干燥過程中沒有溶劑揮發(fā)，粗糙的顆粒是在干燥過程中沒有溶劑揮發(fā)，粗糙的顆粒是通過熔融成膜，不存在表面

46、張力差，主要是粉末涂料熔通過熔融成膜，不存在表面張力差，主要是粉末涂料熔體的高黏度和對底材的潤濕性問題，降低熔體黏度和表體的高黏度和對底材的潤濕性問題，降低熔體黏度和表面張力有利于改善對底材的潤濕性，可添加面張力有利于改善對底材的潤濕性，可添加流平劑流平劑來降來降低涂料與底材間的界面張力。低涂料與底材間的界面張力。（2）流平劑種類與應用）流平劑種類與應用 溶劑類：溶劑類： 都是高沸點良溶劑，如高沸點的酯、酮、芳烴及其都是高沸點良溶劑，如高沸點的酯、酮、芳烴及其混合物，用于溶劑型涂料中，延長涂膜開放時間，提混合物，用于溶劑型涂料中，延長涂膜開放時間，提高涂料的流平性或防止樹脂溶解性變差產(chǎn)生的縮孔

47、現(xiàn)高涂料的流平性或防止樹脂溶解性變差產(chǎn)生的縮孔現(xiàn)象。對顏料也有良好的潤濕作用。象。對顏料也有良好的潤濕作用。有機硅樹脂類：有機硅樹脂類： 有機硅樹脂類助劑能有效降低表面張力和改善潤濕有機硅樹脂類助劑能有效降低表面張力和改善潤濕性能。它的性能。它的性能性能與分子結構、分子量大小及黏度有密切與分子結構、分子量大小及黏度有密切關系。一般采用關系。一般采用0.10.4 Pa s低分子量有機硅樹脂，它低分子量有機硅樹脂，它與合成樹脂有一定的相容性，并降低表面張力，促進表與合成樹脂有一定的相容性，并降低表面張力，促進表面流動，增加對底材的潤濕性，還有良好的消泡性。面流動，增加對底材的潤濕性，還有良好的消泡

48、性。 聚二甲基硅氧烷：聚二甲基硅氧烷： 俗稱硅油，主要用于溶劑型涂料中。俗稱硅油，主要用于溶劑型涂料中。 低黏度硅油，低黏度硅油，0.0010.1 Pa s作流平劑，作流平劑，60 Pa s作消泡作消泡劑。劑。 改性有機硅助劑：改性有機硅助劑： 有較好的混溶性，采用芳基、聚酯、聚醚改性。有較好的混溶性，采用芳基、聚酯、聚醚改性。 芳基改性，使相容性增加，耐熱性提高；芳基改性，使相容性增加，耐熱性提高； 聚酯提高耐熱性，降低表面張力；聚酯提高耐熱性，降低表面張力； 聚醚用于調(diào)節(jié)極性，品種多，使用較普遍。聚醚用于調(diào)節(jié)極性，品種多，使用較普遍。 2. 光穩(wěn)定劑光穩(wěn)定劑 在日光中，紫外線（在日光中，紫

49、外線（290400nm）的能量與有機材）的能量與有機材料的化學鍵能相當，當有機材料長期暴露于日光中時，料的化學鍵能相當，當有機材料長期暴露于日光中時，會發(fā)生會發(fā)生光氧化降解光氧化降解而老化。不同的有機材料，因分子結而老化。不同的有機材料，因分子結構不同，光氧穩(wěn)定性有很大差別。構不同，光氧穩(wěn)定性有很大差別。 有機硅有機硅和和有機氟有機氟材料有良好的抗老化性；丙烯酸樹脂材料有良好的抗老化性；丙烯酸樹脂長期曝曬僅透明性降低；芳香族聚氨酯除了黃變外，還長期曝曬僅透明性降低；芳香族聚氨酯除了黃變外，還有物理力學性能的下降；聚酯有一定的光澤下降和光降有物理力學性能的下降；聚酯有一定的光澤下降和光降解；環(huán)氧

50、樹脂發(fā)生嚴重的粉化降解。解；環(huán)氧樹脂發(fā)生嚴重的粉化降解。 分子中含有不飽和基團、羰基、醚鍵時，光敏感作用分子中含有不飽和基團、羰基、醚鍵時，光敏感作用更強，提高材料的更強，提高材料的光穩(wěn)定性光穩(wěn)定性更為重要。更為重要。 光老化的重要因素是光引發(fā)，所以，光敏基團或光敏光老化的重要因素是光引發(fā)，所以，光敏基團或光敏物質(zhì)是光引發(fā)降解的內(nèi)在根源。物質(zhì)是光引發(fā)降解的內(nèi)在根源。 因此，吸收紫外線的能量，添加光穩(wěn)定劑和抗氧劑是因此，吸收紫外線的能量，添加光穩(wěn)定劑和抗氧劑是有機材料穩(wěn)定的重要手段。有機材料穩(wěn)定的重要手段。 紫外線吸收劑紫外線吸收劑(ultra-violet ray absorber)能夠選擇性地、能夠選擇性地、強強.烈地吸收太陽光中紫外線，再以熱能釋放出來，