涂料用溶劑的選用

       筆者在涂料研發(fā)及售后技術(shù)服務(wù)過程中，經(jīng)常碰到客戶不使用廠家配套的溶劑，而使用一些小作坊生產(chǎn)的廉價溶劑的現(xiàn)象，隨意性很大，經(jīng)常會出現(xiàn)問題，本文對此問題進(jìn)行剖析。

 

       溶劑是指用來溶解或分散成膜物質(zhì)、便于施工、在涂膜形成過程中揮發(fā)掉的液體，習(xí)慣上稱作揮發(fā)分。盡管溶劑在涂料產(chǎn)品中不是一種永久性的組分，但是溶劑對成膜物的溶解力決定了所形成的樹脂溶液的均勻性、漆液的黏度和貯存穩(wěn)定性。在色漆涂膜干燥過程中，溶劑的揮發(fā)性又極大地影響了涂膜的干燥速度、結(jié)構(gòu)和外觀。同時，溶劑的黏度、表面張力、化學(xué)性質(zhì)及其對樹脂溶液性質(zhì)的影響，以及溶劑使用的安全性、對人體的毒性等都是必須考慮的問題。

1.1 溶解力

       對于不同的涂料體系而言，需要選用不同種類的溶劑。溶劑對樹脂的溶解遵循極性相似、溶解度參數(shù)相近以及溶劑化的原則。所配制的溶劑要能夠充分溶解所選擇的樹脂，并綜合考慮成本及其它因素，達(dá)到綜合平衡。

1.2 黏度

       在涂料配制過程中，希望相同濃度或固體含量的樹脂溶液的黏度越低越好。這樣，當(dāng)達(dá)到相同的施工黏度時，漆液的固體含量較高，從而提高施工效率，而揮發(fā)到大氣中的溶劑量較少，減少對環(huán)境的污染。而溶劑因其對高聚物的溶解力及其自身黏度，都對涂料的黏度造成一定的影響。

1.3 揮發(fā)速率

       在涂膜干燥過程中，溶劑的作用是控制涂膜的流動特性。如果溶劑揮發(fā)太快，涂膜既來不及流平，也無法對基材有足夠的潤濕，因而不能產(chǎn)生很好的附著力，還會因迅速冷卻導(dǎo)致濕膜表面的水蒸氣冷凝而使涂膜發(fā)白；如果溶劑揮發(fā)太慢，不僅會延緩干燥時間，還會造成涂膜流掛。溶劑在揮發(fā)過程中也要保持合適的揮發(fā)梯度，如果溶劑組成不理想，就會引起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)量的一個非常重要的因素。

1.4 表面張力

       溶劑的表面張力會影響涂料的表面張力。在涂料中，低表面張力的溶劑對顏料的潤濕分散、底材的潤濕、涂膜的流平、底材的附著力、噴涂的霧化性能及防止涂膜的表面缺陷（如陷穴、縮孔、鏡框等）都有著積極的作用。在涂料配方設(shè)計時，必須充分考慮溶劑的表面張力。

1.5 電阻率

       不同溶劑具有不同的電阻率，就靜電噴涂而言，電阻率則成為一個重要指標(biāo)。選用靜電噴涂施工時，往往會遇到某些不易帶電的涂料，而通過調(diào)整溶劑配方，如在烤漆配方中加入少量二丙酮醇，即可使其電阻下降到適合施工的數(shù)值。

1.6 毒性和安全性

       溶劑為揮發(fā)性有機(jī)物質(zhì)（VOC），對人體或多或少都有毒害作用。根據(jù)對人體的影響，其分類如表1所示。

       在涂料中，溶劑的含量直接代表VOC 的含量，而不同的溶劑在空氣中的最高容許濃度，各國都有標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行限制。除此之外，溶劑是易燃易爆的物質(zhì)，所以必須考慮使用不同溶劑的涂料產(chǎn)品在生產(chǎn)、貯存、運(yùn)輸及涂裝過程中的安全問題。

 

       生產(chǎn)涂料時，必須充分考慮上述因素，使涂料配方達(dá)到最佳。此外，溶劑還會對涂料產(chǎn)生以下影響。

2.1 溶劑的反應(yīng)性

       某些溶劑會與涂料中的某些組分發(fā)生反應(yīng)，其中部分反應(yīng)是我們所希望的，如不飽和聚酯樹脂及光固化樹脂、自流平環(huán)氧地坪漆中的活性稀釋劑或單體等，其中的活性稀釋劑或單體既可起到稀釋、降黏的作用，又可與主體樹脂反應(yīng)，起交聯(lián)作用，從而達(dá)到高固含量、高膜厚、低VOC 的要求。但是，部分反應(yīng)又是不希望的，比如在聚氨酯類漆中，如果使用含醇類溶劑，其中所含的羥基會與固化劑中的異氰酸酯基發(fā)生反應(yīng)，影響交聯(lián)，同時生成低相對分子質(zhì)量物質(zhì)，使涂膜的硬度、耐久性、耐溶劑性等性能降低。因此，在涂料配方中應(yīng)避免此類反應(yīng)的發(fā)生。

2.2 影響涂料的貯存穩(wěn)定性

       如配制烤漆時，添加適量醇類溶劑會提高其貯存穩(wěn)定性；而添加酯類溶劑則會影響其貯存穩(wěn)定性。松節(jié)油用于醇酸樹脂時，促進(jìn)干燥，并能提高貯存穩(wěn)定性。

2.3 某些溶劑具有吸潮性或含水率偏高，慎重使用

       對于聚氨酯類涂料，所用的溶劑需要經(jīng)過脫水等處理，達(dá)到氨酯級標(biāo)準(zhǔn)后方可使用，否則會嚴(yán)重影響其貯存穩(wěn)定性，并影響涂膜性能。

2.4 氣味

       對于部分溶劑，如酮類溶劑可能含有令人不愉快的氣味，在選擇溶劑時，應(yīng)盡可能避免。

3 使用不配套溶劑的剖析

       一般正規(guī)的涂料生產(chǎn)廠商在設(shè)計涂料及溶劑配方時，都會盡量考慮以上因素。同時，還會根據(jù)涂料的品種、施工條件等因素來調(diào)整溶劑的配方。即使是同一類型的涂料，不同的涂料生產(chǎn)廠商所用的樹脂亦有差別，涂料所用的溶劑及廠商間配套的溶劑也會有差別。

       市場上充斥著許多低價的溶劑，在應(yīng)用時可能會存在以下問題：

（1） 低價溶劑中所含的雜質(zhì)非常多，很難避免其中不含有醇類或醇醚類溶劑，或含水率偏高等問題。若配套聚氨酯類涂料，可能會與異氰酸酯固化劑發(fā)生反應(yīng)，從而影響涂料的貯存穩(wěn)定性和涂膜性能。

（2） 可能是采用回收溶劑配制的。回收溶劑本身控制不嚴(yán)，批次之間穩(wěn)定性差，造成其產(chǎn)品具有不可控性。

（3） 一般廠家使用的溶劑，會根據(jù)氣候的不同來調(diào)整溶劑的揮發(fā)速率。低價的溶劑很少考慮這個問題，這樣就會造成在溫度過低或過高時溶劑不配套，形成漆膜弊病。

（4） 一般的回收溶劑中均含有苯、甲醇等有害溶劑，會對人體健康和環(huán)境造成影響。

（5） 在靜電噴涂時，合適的溶劑配方對調(diào)整涂料的電阻率具有非常好的效果。相反，低價溶劑不會考慮到這方面，具有不可控性。

（6） 混合溶劑在涂料成膜過程中的揮發(fā)梯度將會影響漆膜的最終狀態(tài)。如果在成膜過程中，溶解力好的溶劑揮發(fā)，而溶解力差的溶劑滯留，可能會造成樹脂因溶解力不足而析出，涂膜表面產(chǎn)生顆粒；相反溶解力強(qiáng)的組分揮發(fā)太慢，又因為樹脂有阻滯與其結(jié)構(gòu)相似的溶劑揮發(fā)的特性，增加該溶劑在涂膜中的殘留量。故在溶劑配方設(shè)計時，需要考慮到混合溶劑的各組分相對揮發(fā)速率應(yīng)與溶劑組成保持對應(yīng)，即達(dá)到溶劑平衡。而廉價溶劑在這方面可能考慮較少。

（7） 廉價溶劑的揮發(fā)速率一般相對較快，如果控制不當(dāng)或環(huán)境濕度較大時，極易出現(xiàn)漆膜發(fā)白等弊病。

（8） 部分廉價的溶劑含有大量的有毒有害物質(zhì)，具有刺激性氣味，會對人體和大氣環(huán)境造成不良的影響。

 

       在涂料使用過程中，雖然溶劑屬于揮發(fā)分，僅少量會殘留在干膜中，然而，溶劑對涂料的最終性能卻有很大的影響。使用不配套溶劑可能給涂料施工帶來不便或造成漆膜弊病。市場上廉價的溶劑中含有很多雜質(zhì)，應(yīng)用時存在風(fēng)險，同時毒性可能較大，對人體及環(huán)境造成不良影響，建議使用者慎重。