打造功能樹(shù)脂、助劑、新材料整合應(yīng)用技術(shù)平臺(tái)
熱線(xiàn)電話(huà):150 0765 1114(微信同號(hào)) / 189 2925 5137(微信同號(hào)) | English
您當(dāng)前位置:網(wǎng)站首頁(yè)>新聞動(dòng)態(tài)>今日頭條

UV涂料基本組成——溶劑

2023-06-08

  溶劑是涂料配方中的一個(gè)重要組成部分,雖然不直接參與固化成膜,但它對(duì)涂膜的形成和最終性能起到非常關(guān)鍵的作用,它主要具有以下功能:

  (1)溶解聚合物樹(shù)脂;

  (2)調(diào)節(jié)涂料體系的流變性能,改善加工性能,使涂料便于涂裝;

  (3)改進(jìn)涂料的成膜性能,進(jìn)而影響涂料的附著力和外觀;

  (4)靜電噴涂時(shí)調(diào)整涂料的電阻,便于施工;

  (5)防止涂料和涂膜產(chǎn)生病態(tài)和缺陷,如橘皮、發(fā)花、浮色、起霧、抽縮等。

  溶劑的選擇一般需要考慮溶劑的溶解能力、揮發(fā)速度、粘度、表面張力、安全性、毒性及成本。

  1.聚合物的的溶解

  聚合物溶解時(shí),首先是聚集分子的互相分離,分子之間的間隙被溶劑分子所占據(jù),如果溶劑分子與聚合物分子間作用力大于聚合物分子間的作用力,溶解就會(huì)發(fā)生,同時(shí)伴隨著體系內(nèi)能的降低,為放熱過(guò)程。從熱力學(xué)角度來(lái)講,只有混合過(guò)程的自由能ΔGM減少,溶解才能自發(fā)進(jìn)行。

  ΔGM = ΔHM-TΔSM < 0

  ΔSM為混合熵變,ΔHM為混合焓,TΔSM總是正值,ΔHM越小越利于溶解。極性聚合物溶解在極性溶劑中,由于溶劑和溶質(zhì)的強(qiáng)相互作用,ΔHM< 0,溶解可以自發(fā)進(jìn)行,非極性聚合物與溶劑互相混合時(shí)如果混合過(guò)程中沒(méi)有體積變化,則:

  ΔHM=VΦ1Φ2(δ1-δ2)2

  這就是經(jīng)典的Hildebrand溶度公式 , 式中V為溶液總體積,Φ為體積分?jǐn)?shù),δ為溶度參數(shù),下標(biāo)1和2分別表示溶劑和溶質(zhì)。從式中可知,ΔHM始終是正值,溶質(zhì)與溶劑的溶度參數(shù)愈接近,則ΔHM 愈小,愈能滿(mǎn)足ΔG < 0的條件,溶解愈容易進(jìn)行。

  溶度參數(shù)的定義為內(nèi)聚能密度的平方根,小分子液體的δ可以從某些物理常數(shù)求得,聚合物的δ可通過(guò)特性粘數(shù)和溶脹度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)定或者由重復(fù)單元中各基團(tuán)的摩爾引力常數(shù)直接計(jì)算。

  Hansen認(rèn)為內(nèi)聚能密度是色散力、極性力、氫鍵的共同貢獻(xiàn),提出了三維溶度參數(shù)即色散力溶度參數(shù)δd、極性溶度參數(shù)δp、氫鍵溶度參數(shù)δh組成,總的溶度參數(shù)δt 為

  δt =(δd 2 +δp 2+δh2)1/2

  則 ΔHM = VΦ1Φ2(Δδd 2 +Δδp 2+Δδh2)

  當(dāng)聚合物和溶劑的三維溶度參數(shù)之差趨于零時(shí),溶解可以自發(fā)進(jìn)行。常用溶劑和聚合物的三維溶度參數(shù)見(jiàn)下表:

溶劑或聚合物 δd δp δh
丙酮 7.6 5.1 3.4
正丁醇 7.8 2.8 7.7
醋酸丁酯 7.7 1.8 3.1
醋酸乙酯 7.7 2.6 3.5
庚烷 7.5 0.0 0.0
異丙醇 7.7 3.0 8.0
丁酮 7.8 4.4 2.5
甲苯 8.8 0.7 1.0
7.6 7.8 20.7
二甲苯 8.7 0.5 1.5
聚甲基丙烯酸甲酯 9.1 5.1 3.7
聚甲基丙烯酸乙酯 8.6 4.7 2.0
聚異丁烯 7.1 1.2 2.3
聚苯乙烯 10.4 2.8 2.1
聚醋酸乙烯酯 10.2 5.5 4.7
聚氯乙烯 8.9 3.7 4.1
丁苯橡膠 8.6 1.7 1.3

  2.溶劑的蒸發(fā)速率

  溶劑的揮發(fā)性是在選擇溶劑時(shí)需考慮的一個(gè)重要因素,揮發(fā)速率過(guò)快,可使干燥時(shí)間縮短,但不利于涂料的流平且會(huì)導(dǎo)致起泡和桔皮等漆病,揮發(fā)速率過(guò)慢,則使干燥時(shí)間延長(zhǎng)且易發(fā)生流掛。

  溶劑的蒸發(fā)速率不僅和沸點(diǎn)或蒸氣壓有關(guān),還受到氫鍵、蒸發(fā)焓、表面張力、空氣流動(dòng)等的影響,沸點(diǎn)不能夠完全反映其蒸發(fā)速率,例如正丁醇的沸點(diǎn)為118℃,乙酯丁酯的沸點(diǎn)為125℃, 前者的沸點(diǎn)雖較低,但其蒸發(fā)速率要比后者低得多,這是由于氫鍵的原因。為此,多用溶劑的相對(duì)蒸發(fā)速率來(lái)表征溶劑的揮發(fā)性,即測(cè)定定量溶劑的蒸發(fā)時(shí)間并與同樣條件下定量醋酸丁酯或者二乙基醚的蒸發(fā)時(shí)間相比較,以下式表示純?nèi)軇┑摹?/p>

  為了消除蒸發(fā)過(guò)程中因溶劑與底材相互作用而產(chǎn)生誤差,采用溶劑總量的90%所需的時(shí)間t90來(lái)表征溶劑的相對(duì)蒸發(fā)速率,規(guī)定以醋酸丁酯為比較標(biāo)準(zhǔn),其相對(duì)蒸發(fā)速率E=1,E為試驗(yàn)溶劑的相對(duì)蒸發(fā)速率,常用溶劑的相對(duì)蒸發(fā)速率見(jiàn)下表:


  *以醋酸丁酯為比較標(biāo)準(zhǔn),E=1

  在混合溶劑中,某一溶劑的相對(duì)蒸發(fā)速率取決于其濃度、相對(duì)蒸發(fā)速率及其活度系數(shù),混合溶劑的總相對(duì)蒸發(fā)速率等于各組分相對(duì)蒸發(fā)速率之和,隨著蒸發(fā)的進(jìn)行,混合溶劑的組成發(fā)生變化,其總相對(duì)蒸發(fā)速率亦發(fā)生變化,

  尤其要提出的是,聚合物溶液中溶劑的揮發(fā)還受到與聚合物相互作用的影響,與聚合物相互作用較弱的溶劑較容易揮發(fā)。

  涂料配方中一般含有幾種揮發(fā)速度不同的溶劑以保持合適的揮發(fā)速率,調(diào)節(jié)涂料的流平,防止揮發(fā)過(guò)快造成表面水蒸氣凝結(jié),防止涂膜出現(xiàn)沉淀和渾濁影響附著力等。不同的氣候條件,配方組成亦不同。

  3.常用溶劑及應(yīng)用

  常用溶劑按照沸點(diǎn)分為低沸點(diǎn)溶劑(沸點(diǎn)<100℃)、中沸點(diǎn)溶劑(沸點(diǎn)100~150℃)、高沸點(diǎn)溶劑(沸點(diǎn)>150℃),按照化學(xué)組成分為烴類(lèi)溶劑、醇類(lèi)溶劑、酮類(lèi)溶劑、酯類(lèi)溶劑、醚類(lèi)溶劑等。

  (1)烴類(lèi)溶劑

  主要包括脂肪烴如溶劑汽油、環(huán)己烷,芳香烴如甲苯、二甲苯等。

  溶劑汽油能溶解大多數(shù)天然樹(shù)脂、油性樹(shù)脂及中至長(zhǎng)油度醇酸樹(shù)脂,常用于硝基漆和醇酸漆等。二甲苯具有良好的溶解性能和中等蒸發(fā)速率,廣泛用做醇酸樹(shù)脂、乙烯基樹(shù)脂、氯化橡膠和聚氨酯的溶劑。甲苯常與其他溶劑合用,主要用于硝基漆、醇酸樹(shù)脂漆、氯化橡膠漆等。鹵代烴有很好的溶解性能,由于其對(duì)人體健康的危害,應(yīng)用日益減少,由于它們具有很高的極性,可用來(lái)調(diào)節(jié)靜電噴涂涂料的電阻。

  (2)醇類(lèi)和醚類(lèi)溶劑

  乙醇:能溶解天然樹(shù)脂蟲(chóng)膠制成清漆,也能用做聚乙烯醇縮丁醛、聚醋酸乙烯或硝基漆的混合溶劑。

  正丁醇:蒸發(fā)速率低,是多種油類(lèi)和樹(shù)脂的溶劑,特別適宜做氨基樹(shù)脂和丙烯酸樹(shù)脂的溶劑,也可與甲苯混合做環(huán)氧樹(shù)脂的溶劑.

  乙二醇一乙醚屬揮發(fā)性較慢的溶劑,常用于不能加入烷烴的涂料配方中。

  (3)酯類(lèi)和酮類(lèi)溶劑

  丙酮:揮發(fā)快、具有優(yōu)異的溶解力,多用做乙烯基共聚物、丙烯酸樹(shù)脂和硝酸纖維素溶劑;也可與其它溶劑混合,以改進(jìn)施工和漆膜性能。

  甲乙酮:是蒸發(fā)速率快的強(qiáng)溶劑,廣泛用于乙烯基共聚物,環(huán)氧樹(shù)脂和聚氨酯樹(shù)脂。常與溶解力低的溶劑摻合,以改進(jìn)涂料的施工性能與成膜性能。

  乙酸乙酯:是蒸發(fā)速率較快的酯類(lèi)溶劑,有令人愉快的水果香昧.它優(yōu)于有刺激性氣味的酮類(lèi)溶劑,最初主要用于硝基纖維素漆,現(xiàn)在廣泛應(yīng)用于聚氨酯樹(shù)脂、丙烯酸樹(shù)脂、氨基樹(shù)脂等,其溶解力低于酮類(lèi)溶劑。

  乙酸丁酯:屬于常用的中等蒸發(fā)速率的酯類(lèi)溶劑.可用做多種合成樹(shù)脂的溶劑。

在線(xiàn)客服系統(tǒng)