化工涂料工藝技術(shù)課件05-06之溶劑

1、涂料用溶劑 涂料中的溶劑除水外都是可揮發(fā)的有機(jī)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(fù)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(yīng)從漆膜中揮發(fā)掉使漆膜具有較好的物理機(jī)械性能。 涂料中選擇溶劑的標(biāo)準(zhǔn)主要是溶劑的溶解能力，揮發(fā)性，閃點(diǎn)，毒性及價(jià)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(lái)說(shuō)增塑劑也是一種溶劑，但在成膜以后，它根本保存于漆膜中不易揮發(fā)，本局部主要討論一般溶劑。一、溶劑的分類(lèi) 溶劑現(xiàn)在大多來(lái)源于石油化工產(chǎn)

2、品，其主要品種介紹于后:石油溶劑苯系溶劑萜類(lèi)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(lèi)化合物，但含有局部芳香族化合物，后者得到的是芳香族含量高的溶劑。通常稱(chēng)為石油醚的溶劑是指低沸點(diǎn)的石油餾分，只含15%的芳烴。漆用溶劑汽油或稱(chēng)白油或松香水，一般含15 18%的芳烴，揮發(fā)較慢，可以溶解大局部天然樹(shù)脂，以及含油量高的醇酸樹(shù)脂，但對(duì)合成樹(shù)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(dá)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)甲苯和二甲苯。甲苯常用

3、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(qiáng)，揮發(fā)速度適中，廣泛用于醇酸樹(shù)脂，氯化橡膠，聚氨醋以及乙烯基樹(shù)脂的溶劑，它的溶解力還可以用參加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(lèi)溶劑 主要有松節(jié)油、二戊烯和松油等，松節(jié)油是從松樹(shù)等針葉樹(shù)及其分泌物中提取的清亮、無(wú)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(lái)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，生成的物質(zhì)可成為漆膜的一局部

4、，這種特性使它有助于干性油的枯燥，所以廣泛用干油基漆中，松油的揮發(fā)速度適中，溶解力強(qiáng)，用于烘漆中能改進(jìn)流平性，增加光澤度。醇和醚 醇類(lèi)主要有乙醇和丁醇。乙醇中常參加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(chóng)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(lèi)溶劑及亞麻油等混溶，可用為油基漆，氨基漆和丙烯酸樹(shù)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(wú)味的高沸點(diǎn)167溶劑。它是硝基漆的良溶劑，溶解性很高，它在受熱時(shí)可分解出丙酮。 醚類(lèi)一般在涂料中較少使用，但乙二醇的單醚和醚酯，如乙二醇單乙醚，乙二醇單乙醚醋酸酯

5、、乙二醇單丁醚等都曾是涂料中的重要溶劑，它們可和烴類(lèi)溶劑混溶，大局部還可和水混溶.是不少樹(shù)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(lái)發(fā)現(xiàn)乙二醇的這類(lèi)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(lèi)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(qiáng)，可用于烯類(lèi)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(chēng)甲乙酮也是揮發(fā)快和溶解力強(qiáng)的溶劑，可用于烯類(lèi)共聚物、環(huán)氧樹(shù)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(jìn)涂料的成膜性和涂布性能。甲基異丁基酮用途和丁酮類(lèi)似，但其揮發(fā)速度

6、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(lèi)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(shù)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(lèi)溶劑，酮類(lèi)溶劑也較廉價(jià)，所以有被取代的趨勢(shì)，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(lèi)和互溶性 氫鍵A-H-B(其中A或B為電負(fù)性大而半徑小的原子，例如:O, N, F等)的生成條件是溶劑分子中存

7、在給電子原子B或受電子的A-H鍵。因此，有機(jī)溶劑可以按照是否含有A-H鍵或B分為四種類(lèi)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(lèi)、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。這類(lèi)溶劑同時(shí)具有A-H鍵和B，可以締合成多聚分子。這類(lèi)

8、溶劑可以分成三類(lèi):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(lèi)溶劑中的受電了基團(tuán)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(lèi)溶劑的互溶規(guī)律可以用以下圖表示溶劑互溶圖二、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

9、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(shù)脂溶液形成的速度；一定濃度溶液的粘度以及濟(jì)劑之間的互溶性是我們?cè)O(shè)計(jì)色漆配方時(shí)選擇溶劑首先要考慮的問(wèn)題。 通過(guò)對(duì)物質(zhì)溶解過(guò)程的研究說(shuō)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(jī)溶劑中的機(jī)理是完全不同的。 當(dāng)把低分子的固體溶質(zhì)加到溶劑中去，溶質(zhì)外表上的分子或離子由于本身的熱運(yùn)動(dòng)和受到溶劑分子更大的作用力的影響?？朔巳苜|(zhì)內(nèi)局部子或離子間的引力，逐漸離開(kāi)溶質(zhì)外表，并通過(guò)擴(kuò)散作用均勻地分散到溶劑中去，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(guò)程能迅速完成。

10、 溶劑對(duì)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(kuò)散的難易，也即溶劑對(duì)于高聚物的溶解力不是溶劑單方面的性質(zhì)。 1極性相似的原那么 極性相似的原那么是最早出現(xiàn)的判斷溶劑對(duì)物質(zhì)溶解能力大小的經(jīng)典理論“同類(lèi)溶解同類(lèi)這就是極性相似原那么的核心。2.溶解度參數(shù)相近的原那么衡量相容性或溶解性能最普遍的方法是測(cè)定兩者的溶解度參數(shù)。溶解度參數(shù)等于內(nèi)聚能密度的平方根。式中 E內(nèi)聚能； V摩爾體積；HV摩爾汽化熱； R氣體常數(shù)；T絕對(duì)溫度。高分子之間的相容或發(fā)生擴(kuò)散作用的必要熱力學(xué)條件是自由能的降低，即 G越趨向負(fù)值，越有利于相容。

11、 如兩種物質(zhì)的溶解度參數(shù)分別為1和2 ，當(dāng)1=2時(shí)，H= 0，說(shuō)明兩者混合時(shí)并不吸收熱量，相容性很好；當(dāng)1- 2值很大時(shí)，H必然很大，假設(shè)令二者相容，就要吸收很大熱量，只有溫度T在很高時(shí)才有可能；1- 2或H大到一定程度，以致即使T很高，G還是正值，說(shuō)明兩種高分子不相容。溶劑對(duì)聚合物的溶解，有以下判斷標(biāo)準(zhǔn)，即 =1- 2 = 作為聚合物耐溶劑性的劃分界限。一般分為三個(gè)等級(jí)： 2.5，耐溶劑； = 1.7 2.5，有輕微溶脹作用； 1.7，不耐溶劑。作為涂料用溶劑， 常以 1作為良溶劑判斷標(biāo)準(zhǔn)。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(shù)脂? 解:

12、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。查表知，氯乙烯一醋酸乙烯共聚樹(shù)脂的溶解度參數(shù)平均值為。由于3種溶劑和其溶解度參數(shù)差值的絕對(duì)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(shù)脂的溶解度參數(shù)差值的絕對(duì)值小于1. 3 1. 8,可以溶解該樹(shù)脂，而甲基丁基酮和該樹(shù)脂溶解度參數(shù)差值的絕對(duì)值大于，故不能溶解該樹(shù)脂。 混合溶劑現(xiàn)代涂料用合成樹(shù)脂的溶度參數(shù)多數(shù)在 = 9 11范圍內(nèi)，酯、酮類(lèi)溶劑是它們的良溶劑，但價(jià)格較貴。醇類(lèi)溶劑 12，有一定的助溶作用，為溶劑。非極性烴類(lèi)溶劑 9，為不良溶劑，但本錢(qián)較低。假設(shè)將多種

13、溶劑混合，混合溶劑的溶度參數(shù)可按下式計(jì)算： 渾 = iii =1 n式中：i 第 i 種溶劑的溶度參數(shù)； i 第 i 種溶劑的體積分?jǐn)?shù)。利用這個(gè)加和公式，可以將值很大的助溶劑與值較小的廉價(jià)烴類(lèi)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(shù)脂的良好稀釋劑。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，但假設(shè)參加適量的甲醇可以使其溶解增強(qiáng)，試求甲醇的最正確參加量是多少?解:設(shè)參加甲醇后，在甲醇一正丁烷的混合溶劑中。甲醇所占的體積分?jǐn)?shù)為X.正丁烷的體積分?jǐn)?shù)為1-X。 查表知，甲醇的溶解度參數(shù)值為1

14、4. 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(duì)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:十7.3 (1-X) 解此方程得:X=0. 125,即在正己烷中參加12. 5%的甲醇(以體積計(jì))，所得的混合溶劑對(duì)天然橡膠的溶解力最強(qiáng)。( 3)溶解度參數(shù)的應(yīng)用依據(jù)溶解度參數(shù)相同或相近可以互溶的原那么，可以判斷樹(shù)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那么，預(yù)測(cè)兩種溶劑的互溶性。 依據(jù)溶解度參數(shù)可以估計(jì)兩種或兩種以上樹(shù)脂的互溶性。如果這幾種樹(shù)脂的溶解度參數(shù)(或

15、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(shù)脂就可以互溶。這將對(duì)預(yù)測(cè)混合樹(shù)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(shí)用價(jià)值。利用涂料用樹(shù)脂在一系列溶解度參數(shù)的溶劑中的溶解情況，可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定該樹(shù)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(duì)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(diǎn)。常在漆用樹(shù)脂中參加增塑劑。增塑劑應(yīng)具有與樹(shù)脂混溶的性能，能溶于涂料用溶劑的性能。實(shí)踐證明，增塑劑的選用，也

16、可以用溶解度參數(shù)相同或相近時(shí)可以相溶的原那么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(guò)程中選用適當(dāng)?shù)臉?shù)脂和溶劑通常將塑料漆涂裝于塑料產(chǎn)品外表時(shí)，既要求涂料對(duì)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.溶劑化原那么 聚合物的溶脹和溶解與溶劑化作用有關(guān)，溶劑化作用是高分子聚合物和溶劑接觸時(shí)，溶劑分子對(duì)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別離而溶解于溶劑中。極性溶劑分子和高聚物的極性基團(tuán)相互吸引能產(chǎn)生溶劑化作用，使聚合物溶解。 這種溶劑化作用主要是高分子上的酸性基團(tuán)(或堿性基團(tuán))能與溶劑中的堿性基團(tuán)或酸

17、性基團(tuán))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(huì)相互作用，發(fā)生溶劑化使高聚物溶解。不同的酸和堿其強(qiáng)弱有所不同。常見(jiàn)親電、親核基團(tuán)的強(qiáng)弱次序列舉如下:(二)粘度在涂料工業(yè)中，我們不僅關(guān)心樹(shù)脂能否溶解在溶劑中，形成均勻的溶液，同時(shí)也關(guān)心所形成的樹(shù)脂溶液粘度，即希望相同濃度(或固體含量)的樹(shù)脂溶液粘度越低越好。這樣。當(dāng)?shù)竭_(dá)相同的施工粘度時(shí)，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(duì)環(huán)境的污染較輕。溶劑通常是以如下兩種方式影響著樹(shù)脂溶液的粘度:溶劑對(duì)高聚物的溶解力;溶劑自身的粘度。驚

18、人的事實(shí)是:往往被人們所無(wú)視的溶劑自身的粘度，對(duì)樹(shù)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(shí)，會(huì)使樹(shù)脂溶液的粘度相差幾百甚至上千個(gè)mPa S。(三)揮發(fā)速率枯燥的涂膜是在溶劑揮發(fā)過(guò)程中形成的。在這個(gè)過(guò)程中，溶劑的作用是控制涂膜形成特的流動(dòng)特性的。 如果溶劑揮發(fā)太快，那么涂膜既不會(huì)流平，也不會(huì)對(duì)基材有足夠的濕潤(rùn)，因不能產(chǎn)生很好的附著力。揮發(fā)過(guò)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(huì)導(dǎo)致由于迅速冷卻而使?jié)衲ね獗淼乃?，不僅會(huì)延緩枯燥時(shí)間，同時(shí)涂膜會(huì)流掛而變得很薄。 如果溶劑組成在揮發(fā)過(guò)程中發(fā)生不理想的變化，就會(huì)產(chǎn)生樹(shù)脂的沉淀和涂膜的缺陷，因此溶劑的揮發(fā)速率

19、是影響涂料及涂膜質(zhì)量的一個(gè)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(duì)于理想系統(tǒng)，其蒸汽壓和揮發(fā)率的關(guān)系由拉烏爾定律來(lái)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(diǎn)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:溫度的影響外表氣流的影響涂膜外表氣流速度越大。溶劑揮發(fā)速度就越快。比外表積大小的影響單位體積的外表積一比外表積越大，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驗(yàn)溶劑揮發(fā)90%所需時(shí)間。 相對(duì)揮發(fā)速率也可以用一定時(shí)間內(nèi)揮發(fā)的體積Ev或質(zhì)量Ew相比照率表示。 以醋酸丁酯的Ev等于100作為參考標(biāo)準(zhǔn)，常用溶劑的

20、揮發(fā)速率如下表所示。 常用溶劑的揮發(fā)速率25 溶 劑沸點(diǎn)/ 相對(duì)揮發(fā)速率丙酮56944甲乙酮80572醋酸乙酯77480乙醇79253甲苯111214醋酸丁酯125100二甲苯13814473丁醇11836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(shì)并不會(huì)向相反方向變化，(四)外表張力 所謂“外表張力應(yīng)用于液體時(shí)指的是在液相和氣相之間形成一個(gè)單位面積外表所需要的功。或者定義為，在液體外表上垂直作用于單位長(zhǎng)度線(xiàn)段上的外表緊縮力。所以，外表張力的因次是以Jm-2或Nm-1來(lái)表示的。低外表張力的樹(shù)脂溶液(漆料)，有利于

21、對(duì)顏料的濕潤(rùn)，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； 低外表張力的液體涂料有利十涂膜對(duì)底材的濕潤(rùn)，因此便于涂膜的流平和提高涂膜對(duì)底材的附著力；高固體分涂料的外表張力對(duì)其噴涂時(shí)的霧化性能的影響比涂料粘度的影響更為重要。由于低外表張力的液體涂料噴涂時(shí)容易斷裂和霧化，所以低外表張力的高固體分涂料容易獲得滿(mǎn)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(kuò)散污染的優(yōu)點(diǎn)。因此許多用戶(hù)采用靜電噴涂的方式進(jìn)行涂料產(chǎn)品的涂裝，在配制靜電噴涂涂料時(shí).電阻率那么成為一個(gè)重要的指標(biāo)，最正確的涂料電阻率是靜電噴涂

22、施工的必要的參數(shù)之一。(六)毒性和平安性 在選擇溶劑、設(shè)計(jì)色漆配方時(shí)，應(yīng)十分重視溶劑的氣味、對(duì)人體的毒性、空氣污染限制和平安性。對(duì)于具有令人不愉快氣味的溶劑、對(duì)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(yīng)盡量不選用。 1.氣味 盡管溶劑的氣味與對(duì)人體的毒性沒(méi)有任何關(guān)系。例如氫氰化物是一種十分有毒的氣體，它雖無(wú)色、無(wú)嗅、無(wú)味，但卻能導(dǎo)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(shí)間內(nèi)難以擴(kuò)散掉的情況下，將直接影響涂料產(chǎn)品的應(yīng)用范圍。2 毒性 溶劑可以通過(guò)皮膚、

23、消化道和呼吸道被人體吸收而引起毒害。大多數(shù)有機(jī)溶劑對(duì)人體的共同毒性是在高濃度蒸氣接觸時(shí)表現(xiàn)的麻醉作用。一切有揮發(fā)性的物質(zhì)，其蒸氣長(zhǎng)時(shí)間、高濃度與人體接觸總是有害的，隨著中毒程度的加深和持續(xù)性的影響，會(huì)導(dǎo)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(duì)人體毒性比較大，低揮發(fā)速率的溶劑相比照較平安，但是不慎內(nèi)服或經(jīng)皮膚吸收同樣會(huì)引起中毒。( 1)根據(jù)溶劑對(duì)生理作用產(chǎn)生的毒性分類(lèi)損害神經(jīng)的溶劑如伯醇類(lèi)(甲醇除外)、醚類(lèi)、醛類(lèi)、酮類(lèi)、局部酯類(lèi)、芐醇類(lèi)等;肺中毒溶劑如羧基甲酯類(lèi)、甲酸酯類(lèi)等;血液中毒溶劑如苯及其衍生物、乙二醇類(lèi)等;肝臟及新陳代謝中毒的溶劑如鹵代

24、烴類(lèi);腎臟中毒的溶劑如四氯乙烷及乙二醇類(lèi)。(2)根據(jù)溶劑對(duì)健康的損害分類(lèi) 第一類(lèi):無(wú)害溶劑 根本上無(wú)害，長(zhǎng)時(shí)間使用對(duì)健康沒(méi)有什么影響，如戊烷、石油醚，輕質(zhì)汽油、己烷、庚烷、200號(hào)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，有通常情況下使用根本無(wú)危險(xiǎn)，如乙二醇、丁二醇等。第二類(lèi):在一定程度上有害或稍有毒害的溶劑，但在短時(shí)間最大容許濃度下沒(méi)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(lèi):有害溶劑，除在極低濃度下無(wú)危害外，即使是短時(shí)間接觸也是有害的，如苯、二硫化碳、甲醇、四氯乙烷、苯酚

25、、硝基苯、硫酸二甲酯、五氯乙烷等。3根據(jù)溶劑在工廠(chǎng)使用條件下的危險(xiǎn)性進(jìn)行分類(lèi)第一類(lèi)：弱毒性溶劑 如2 00號(hào)油漆溶劑油、四氫化萘、松節(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(lèi)：中毒性溶劑 如甲苯、環(huán)己烷、甲醇、二氯甲烷; 第三類(lèi)：強(qiáng)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(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)的目的而提出的。 第一個(gè)最著名的溶劑空氣污染管理法是洛杉磯國(guó)家空氣污染控制第66 號(hào)區(qū)域管理法規(guī)(簡(jiǎn)稱(chēng)66法規(guī))，于1967年7月l日生效的。它的目的是在周?chē)諝猸h(huán)境中減少臭氧量(烴類(lèi)在太陽(yáng)

26、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。這也是涂料工作者為符合空氣污染管理法，在選用溶劑時(shí)需要考慮的一個(gè)重要因素。4、平安性 溶劑型涂料是易燃易爆的化學(xué)品，而決定其燃燒和爆炸危險(xiǎn)程度的主要因素，是涂料產(chǎn)品中使用的溶劑。因此，溶劑的平安性直接影響著涂料產(chǎn)品在生產(chǎn)、貯存、運(yùn)輸及涂裝過(guò)程中的起火及爆炸的危險(xiǎn)程度。我們?cè)O(shè)計(jì)色漆配方時(shí)，在滿(mǎn)足產(chǎn)品對(duì)溶劑的上述諸項(xiàng)要求的同時(shí)。充分考慮溶劑的平安性指標(biāo)。也是涂料工作者應(yīng)當(dāng)高度重視的一個(gè)問(wèn)題。(1)燃燒及自燃 溶劑在平安性方面的主要危險(xiǎn)是燃燒和爆炸。 閃點(diǎn) 燃點(diǎn) 閃點(diǎn)是可燃

27、性液體受熱時(shí)，其液體外表上的蒸氣和空氣的混合物接觸火源發(fā)生閃燃時(shí)的最低溫度。 依據(jù)閃點(diǎn)可以將可燃性液體分為兩類(lèi)四級(jí)，閃點(diǎn)越低、危險(xiǎn)性越大，而溶劑的密度越小、揮發(fā)速率越快、閃點(diǎn)就越低(見(jiàn)表2-25)。自燃 在生產(chǎn)及使用溶劑的過(guò)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(dǎo)致自燃。(2)爆炸 爆炸和燃燒沒(méi)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(lái)就叫爆炸。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

28、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(guò)溶解參數(shù)值選擇能溶解樹(shù)脂的溶劑或混合溶劑。 通常，選擇30 40種溶解參數(shù)范圍較寬的溶劑，參加少量樹(shù)脂，判斷樹(shù)脂在溶劑中的溶解性，確定樹(shù)脂的溶解參數(shù)范圍，來(lái)選擇可溶解樹(shù)脂的溶劑。也可以將同一氫鍵類(lèi)型溶劑的溶解參數(shù)按大小順序排列，原那么上，假設(shè)一種樹(shù)脂溶解于間氫鍵類(lèi)型的任何2種溶劑中，那么該樹(shù)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(lèi)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。 假設(shè)溶劑或混合溶劑隨時(shí)間和溫度的揮發(fā)關(guān)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(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以建立這些混合溶劑的揮發(fā)輪廓圖

29、，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、外表張力和粘度也是選擇溶劑時(shí)必須考慮的重要性質(zhì)。一般，粘度必須足夠低以利于涂料的處理和使用，但粘度高可以防止涂料的流掛。步驟3：優(yōu)化溶劑或混合溶劑以滿(mǎn)足樹(shù)脂的溶解性和涂料的其他性能?？梢酝ㄟ^(guò)設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)模型快速確定符合揮發(fā)性、溶解參數(shù)、粘度、外表張力和VOC用量的溶劑或混合溶劑，假設(shè)無(wú)這種模型，那么可通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定，但非常耗時(shí)耗力。步驟4：實(shí)驗(yàn)證實(shí)所選擇的溶劑或混合溶劑。 通過(guò)上述步驟一旦選擇了幾種候選的溶劑或混合溶劑，接下來(lái)的工作就是通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定哪種溶劑或混合溶劑可以完全滿(mǎn)足涂料配方的要求，有時(shí)可能需要對(duì)混合溶劑的組成和用量進(jìn)行小

30、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(mǎn)足涂料各方面性能的混合溶劑。四、常用的溶劑介紹200號(hào)溶劑油別名：油漆溶劑油、200號(hào)溶劑油 英文名：Mineral solvents for paint industry 產(chǎn)品性能： 外觀(guān)為無(wú)色透明液體，由140-200的石油餾分組成。具有適當(dāng)?shù)膿]發(fā)速度 ，能常含有一定量的芳烴，對(duì)干性油、樹(shù)脂的溶解能力強(qiáng)。生產(chǎn)方法： 以直餾餾分或相應(yīng)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 涂料用二甲苯系鄰、間、對(duì)位二甲苯3種同分異構(gòu)體的混合物，3種異構(gòu)體的

31、任何一種都不適宜單獨(dú)作為溶劑在涂料中使用。 工業(yè)混合二甲苯系無(wú)色透明液體，具有芳香烴特有的氣味，有時(shí)會(huì)發(fā)出微弱的熒光。 涂料產(chǎn)品往往要求使用無(wú)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(wú)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(qiáng)、揮發(fā)速度適中，是短油醇酸樹(shù)脂、乙烯樹(shù)脂、氯化橡膠和聚氨醋樹(shù)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。在二甲苯中參加2040%的正丁醇，可提高二甲苯對(duì)氨基樹(shù)脂漆料和環(huán)氧樹(shù)脂等的溶解力。由于二甲苯既可以用于常溫枯燥涂料，也可用于烘漆，因此是目前涂料工業(yè)中應(yīng)用面最廣

32、，使用量最大的一種溶劑。 醇、酮、酯和醚這4類(lèi)溶劑常常被統(tǒng)稱(chēng)為含氧溶劑。所謂含氧溶劑就是分子中含有氧原子的溶劑。它們是涂料用溶劑中極其重要的一局部，因?yàn)樗鼈兡芴峁┓秶軐挼娜芙饬蛽]發(fā)性。 很多樹(shù)脂不能溶于烴類(lèi)溶劑中，但能溶于含氧溶劑。這些溶劑具有更大的極性。通過(guò)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(gè)別情況外、很少單獨(dú)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(jià)的本錢(qián)。乙醇 乙醇為無(wú)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(lèi)衍生物等混溶，能溶解蟲(chóng)膠、聚乙烯縮丁醛樹(shù)脂、苯酚甲醛樹(shù)脂而制成相應(yīng)的涂料。因其

33、極性較弱，還可以溶解聚酯和聚醋酸乙烯樹(shù)脂等。但乙醇一般很少單獨(dú)使用，大多和其他溶劑配合，得到較好的綜合性能。如乙醇和醚類(lèi)溶劑混合可以提高對(duì)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(wú)色透明液體.有特異的芳香氣味，它能和醇、醚、苯等多種有機(jī)溶劑混溶，能溶解尿素甲醛樹(shù)脂、三聚氰胺甲醛樹(shù)脂、聚醋酸乙烯樹(shù)脂、短油度醇酸樹(shù)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(shù)脂漆中。正丁醇是硝基纖維素樹(shù)脂的助溶劑，由于其沸點(diǎn)較高，揮發(fā)較慢，故有“防白作用。用在水性涂料中，可以降低水的外表張力，促進(jìn)涂膜枯燥，增加涂膜的流平性。正丁醇的一個(gè)弊端是具有較高的粘度，這對(duì)

34、溶液的粘度影響較大。 丙酮 丙酮是一種沸點(diǎn)低，揮發(fā)速率快的強(qiáng)溶劑。是揮發(fā)性涂料，如硝基纖維素涂料、過(guò)氯乙烯涂料、熱塑性丙烯酸樹(shù)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外表的冷凝，而導(dǎo)致涂膜外表結(jié)霜發(fā)白，故常和能起防白作用的低揮發(fā)醇類(lèi)和醇醚類(lèi)溶劑共同使用。甲乙酮 甲乙酮(MEK )是廣泛應(yīng)用于涂料中的一種酮類(lèi)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(shù)脂和乙烯樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、聚氨酯樹(shù)脂常用的溶劑之一。環(huán)己酮環(huán)己酮也是一種強(qiáng)溶劑，揮發(fā)速率較慢，對(duì)多種樹(shù)脂有優(yōu)良的溶解能力。主要用于聚氨酯涂料、環(huán)氧樹(shù)脂涂料及乙烯樹(shù)脂涂料。可提高涂膜的附著力，并

35、使涂膜平整美觀(guān)。當(dāng)用作硝基噴漆的溶劑時(shí)，能提高涂料的防潮性及降低溶液的粘度。醋酸乙酯 醋酸乙酯系一種無(wú)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(jī)溶劑混溶，能溶解植物油、甘油松香酯、氯乙烯樹(shù)脂及聚苯乙烯樹(shù)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(shù)脂及聚氨酯樹(shù)脂的溶劑。 醋酸正丁酯 醋酸正丁酯系無(wú)色液體，有水果香味，與其低級(jí)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(jī)溶劑混溶，對(duì)植物油、甘油松香酯、丙烯酸酯樹(shù)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(shù)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(lèi)

36、溶劑中應(yīng)用比較廣泛的一種。乙二醇丁醚乙二醇丁醚又稱(chēng)甘醇丁醚或丁基溶劑纖劑。 為無(wú)色液體，微有香味。能溶于丙酮、苯、乙醚、甲醇等有機(jī)溶劑，約46 時(shí)能與水完全混溶，能溶解油脂、天然樹(shù)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(dòng)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(huì)遇到的氯化烴類(lèi)溶劑。 因?yàn)榭諝馕廴痉ǖ牟粩嗤晟?，它們的用途?huì)不斷增加。很多管理機(jī)構(gòu)認(rèn)為這種化合物進(jìn)行無(wú)光化學(xué)反響，因而它們不包含在所測(cè)定的揮發(fā)性有機(jī)化合物含量VOC)中。氯化烴溶劑的另一個(gè)

37、優(yōu).汽是不易燃燒。它是比脂肪烴溶劑溶解力較強(qiáng)(溶解度參數(shù)為9.6)，而又具有較低氫鍵值(為1.5)的溶劑，缺點(diǎn)是揮發(fā)較快。五助劑 助劑是涂料的一個(gè)組成局部，它不能單單獨(dú)己形成涂膜，在涂料成膜后可作為涂膜中的一個(gè)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的某一特定方向的性能。涂料助劑的種類(lèi)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。 1. 流平劑1流平問(wèn)題獲得一個(gè)光滑、平整的外表，是涂料裝飾性的最根本要求。但在涂膜外表常常會(huì)出現(xiàn)縮孔、氣孔、刷痕等與界面張力相關(guān)的外表缺陷，必須添加流平劑改善流平性，提高裝飾性。涂料施工時(shí)外表平整，但在涂料枯燥時(shí)

38、，因樹(shù)脂的表面張力大于溶劑的外表張力，隨著溶劑蒸發(fā)，涂膜外表形成較高的外表張力，并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外表張力差。由于外表張力差將產(chǎn)生一種驅(qū)動(dòng)力，使底層含溶劑較多的涂料向表層流動(dòng)散開(kāi)，流動(dòng)的涂料又在重力作用下向下沉，使這種散開(kāi)、下沉的流動(dòng)周而復(fù)始，產(chǎn)生局部渦流，直到黏度增長(zhǎng)到足以阻止其流動(dòng)為止。這種流動(dòng)在外表產(chǎn)生不規(guī)那么的六邊形網(wǎng)格，稱(chēng)為貝納德旋渦Benard Cell。貝納德旋渦高外表張力低外表張力涂料施工時(shí)外表不平整，枯燥過(guò)程中也不能使其平整的情況屬于流平問(wèn)題。如果涂料對(duì)底材潤(rùn)濕性不好，或者涂料外表張力大于底材外表張力，涂料無(wú)法鋪展?jié)櫇?，外表所吸?/p>

39、的氣體不能被涂膜所取代，涂膜易產(chǎn)生縮孔或氣孔。 縮 孔 各種底材和樹(shù)脂的外表張力底 材表面張力10-3N m-1樹(shù) 脂表面張力10-3N m-1鋁333565%豆油醇酸37鍍鋅鋼板3040聚甲基丙烯酸丁酯41磷化鋼板4560環(huán)氧樹(shù)脂45玻璃70氨基樹(shù)脂58由表可知：醇酸樹(shù)脂漆對(duì)金屬底材鋪展?jié)櫇瘢髌叫院茫?環(huán)氧樹(shù)脂和氨基樹(shù)脂漆的流平性差，易產(chǎn)生縮孔。對(duì)于溶劑型涂料，黏度隨溶劑揮發(fā)不斷增加，如果涂膜枯燥時(shí)黏度增加過(guò)快，流平時(shí)間太短，涂膜流平性不好?？烧{(diào)整溶劑揮發(fā)速度，降低黏度，延長(zhǎng)流平時(shí)間?？墒褂酶叻悬c(diǎn)溶劑，使涂膜開(kāi)放、流平時(shí)間延長(zhǎng)。 溶劑型涂料涂膜外表易存在外表張力梯度，可添加流平劑來(lái)降低涂料

40、與底材間的界面張力。乳膠涂料的黏度不隨水分的揮發(fā)而增加，靠成膜助劑來(lái)增加乳膠顆粒的融合作用。粉末涂料在枯燥過(guò)程中沒(méi)有溶劑揮發(fā)，粗糙的顆粒是通過(guò)熔融成膜，不存在外表張力差，主要是粉末涂料熔體的高黏度和對(duì)底材的潤(rùn)濕性問(wèn)題，降低熔體黏度和表面張力有利于改善對(duì)底材的潤(rùn)濕性，可添加流平劑來(lái)降低涂料與底材間的界面張力。2流平劑種類(lèi)與應(yīng)用溶劑類(lèi)：都是高沸點(diǎn)良溶劑，如高沸點(diǎn)的酯、酮、芳烴及其混合物，用于溶劑型涂料中，延長(zhǎng)涂膜開(kāi)放時(shí)間，提高涂料的流平性或防止樹(shù)脂溶解性變差產(chǎn)生的縮孔現(xiàn)象。對(duì)顏料也有良好的潤(rùn)濕作用。有機(jī)硅樹(shù)脂類(lèi)：有機(jī)硅樹(shù)脂類(lèi)助劑能有效降低外表張力和改善潤(rùn)濕性能。它的性能與分子結(jié)構(gòu)、分子量大小及黏度有密切關(guān)系。一般采用0.10.4 Pa s低分子量有機(jī)硅樹(shù)脂，它與合成樹(shù)脂有一定的相容性，并降低外表張力，促進(jìn)表面流動(dòng)，增加對(duì)底材的潤(rùn)濕性，還有良好的消泡性。 聚二甲基硅氧烷：俗稱(chēng)硅油，主要用于溶劑型涂料中。低黏度硅油，0.0010.1 Pa s作流平劑，60 Pa s作消泡劑。 改性有機(jī)硅助劑：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；聚酯提高耐熱性，降低外表張力；聚醚用于調(diào)節(jié)極性，品種多，使用較普遍。 2. 光穩(wěn)定劑在日光中，紫外線(xiàn)290400nm的能量與有機(jī)材料的化學(xué)鍵能相當(dāng)，當(dāng)有機(jī)材料長(zhǎng)期暴露于日光中時(shí)，會(huì)發(fā)生光氧化降解而老化。