任何一种具有可溶化其他物质能力的液体,且能生成均匀的溶液,均可称为“溶剂”,水也是一种溶剂,只是溶解的对象与有机溶剂不同而已;而有机溶剂狭义的说是液体把固体溶解,成为其它结构,并无改变成其它新物质的液体。
二、溶剂的性质
溶解力是指溶剂能把成膜物质溶解分散的能力,能使成膜物质均匀的分散在溶剂中而形成稳定的溶液。溶剂的溶解力与涂膜形成物的种类有关;溶解的规则是极性树脂需要极性溶剂(如醇类、酯类、酮类);非极性脂肪族碳氢化合物能溶解涂料油(如油性清漆、长油性醇酸树脂)。因此,正确选择溶剂必须了解与每种成膜物质相应的溶剂品种,否则会造成混浊、沉淀、析出、失光甚至报废。
溶剂的主要功能是溶解与稀释固体或高粘度的成膜物质(树脂与油类),使其能容易地涂饰于工件表面,并使它流平而形成平整连续均匀的薄膜。
3.溶剂的挥发速度
三、溶剂的分类
1.按沸点分类
沸点在100℃~150℃ 之间的称为“中沸点溶剂”,如甲苯、二甲苯、醋酸丁酯、甲异丁酮、丁酯等,其挥发速度适中,在涂层中继低沸点的溶剂挥发后,有利于涂层的流平形成致密的漆膜,在工业中广泛使用。
增塑剂:此种溶剂较少用于溶解上,多用于添加剂上,如可塑剂、软化剂等,沸点在300℃以上,几乎没有蒸发性,用于改变高分子的硬度,不可多加,以免不干。
碳氢溶剂:此类以脂肪族及芳香族为主,脂肪族有可分为直链的石蜡族碳氢化合物;芳香族溶剂是以苯为核心,苯、甲苯、二甲苯应用极广。
3.按极性分类
4.按蒸发速度分类(此分类以醋酸丁酯(BAC)为基准,在室温下比较)
中干溶剂:较BAC快1.5倍以上;
极慢干溶剂:如环己酮、二乙二醇醚等。
5.按溶解力分类
助溶剂:又称“潜溶剂”,单独使用时无实际溶解能力的,但当与真溶剂并用则可增加溶解力的溶剂;如醇类。
一般混合溶剂中真溶剂、助剂与稀释剂的比例约为35:15:50,而低、中、高沸点溶剂的比例约为25:65:10。
强极性溶剂:
中等极性溶剂:
非极性溶剂:
单一溶剂的极性大小顺序:
混合溶剂的极性顺序:
说明一下: 苯∶甲醇( 95+5 )的意思是95 体积的苯混合5 体积的甲醇配成混合溶剂!
乙酸乙酯/ 己烷:常用浓度0~30%。但有时较难在旋转蒸发仪上完全除去溶剂。
乙醇/ 己烷或戊烷:对强极性化合物5~30%比较合适。
官能团极性大小比较
常用流动相极性
1.脂肪烃类溶剂
①石油醚是石油的低沸点馏分,为低级烷烃类的混合物;现在涂料中用的较少。
200#油漆溶剂油是溶剂汽油中的一种,其沸程范围为145℃~200℃。因开始是代替松节油使用,故历史上称为“松香水”,在国外称“矿油精”。
芳香烃类溶剂是目前工业中用量最大的一种,根据来源分为焦化芳烃和石油芳烃两大类。焦化芳烃系由煤焦油分馏而得,石油芳烃系由石油产品经铂重整油、催化裂化油及甲苯岐化油精馏而得。
②甲苯(TOL)可与多种有机溶剂混合。挥发速度是二甲苯的3倍,故很少作为溶剂使用,主要是混合溶剂中的组分之一。
涂料工业中常用无水二甲苯,其不溶于水,可与乙醇、乙醚、芳香烃和脂肪烃溶剂混溶。溶解力强、挥发速度适中,是目前用量最大的一种溶剂。
④高沸点芳香烃溶剂,石油芳烃的重芳烃是提取C8馏分以后,余下的C9、C10等高沸点馏分的混合物。其开始称“重芳烃”为代替二甲苯用,后发现特殊价值,进一步分出不同馏分,可延伸沸点,溶解和挥发速度特优,是我国涂料工业使用较多的进口产品。
3.萜烯类溶剂
4.醇类溶剂
乙醇(ETHONL),俗称“酒精”,常与其他溶剂混合配制,作为稀释剂。
正丁醇(NBA)无色透明液体,有特殊的芳香气味,能与醇、醚、苯等多种有机溶剂混溶。正丁醇与二甲苯的混合溶剂广泛用于氨基烘漆和环氧树脂漆中;正丁醇是硝基纤维树脂的助溶剂,由于其沸点较高,挥发较慢,故有“防白作用”;其弊端是粘度较大。
酮类溶剂是另一类含氧溶剂。
②甲乙酮(MEK)—溶解力和丙酮差不多,但挥发速率较慢,是硝基纤维素、丙烯酸树脂、乙烯树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂常用的溶剂之一。
④环己酮(CHK)是一种强溶剂,挥发速度较慢,对多种树脂有优良的溶解力,主要用于聚氨酯、环氧树脂、乙烯树脂涂料;可提高漆膜附着力,并使漆膜平整美观。
⑥二丙酮醇—为无色无味的透明液体,常用配制静电稀释剂。
酯类溶剂也是含氧溶剂的一种。涂料中常用的酯类溶剂大多数都是醋酸酯,也有少量有机酸的酯类。此类溶剂中CAC是PU涂料的极其重要的溶剂(PU慢干水)。
②醋酸正丁酯(BAC)—系无色液体,有水果香味,难溶于水,也较难水解,能与醇、醚等一般有机溶剂混溶;对植物油、甘油松香酯、聚醋酸乙烯树脂、聚丙烯酸树脂、氯化橡胶等有良好的溶解能力,是硝基纤维素涂料、聚丙烯酸酯涂料、氯化橡胶涂料、聚氨酯涂料中常用的溶剂。
④高碳醇醋酸酯—是醋酸己酯、醋酸庚酯、醋酸葵酯三种高碳醇的醋酸酯,作为高沸点的酯类溶剂,它既有含氧溶剂的较高的溶解能力,又保持有烃类溶剂的性质。
7.醇醚及醚酯类溶剂
②乙二醇丁醚又称甘醇丁醚或丁基溶剂纤剂,为无色液体,唯有香味;能溶解于丙酮、苯、乙醚、甲醇等有机溶剂,是硝化纤维素涂料的优良溶剂,并可起防白作用。在大多数涂料中使用,可起防皱、防雾,提高涂膜流动性和光泽的作用;是水性漆的良好助溶剂。
④丙二醇醚类溶剂——包括丙二醇甲醚、丙二醇乙醚、丙二醇丁醚及其酯类。其化学性质与乙二醇醚类溶剂相似,但是毒性低的多,国外目前正逐步用其代替乙二醇醚类溶剂。
⑤二乙二醇醚类溶剂——此类溶剂一般沸点较高,常在制漆中添加,用于改善刷涂性、流平性以及涂膜层间附着力;很少用于二次调解粘度和稀释,在此不多介绍。
总 结
目前,因为涂装的环境和基材的差异性较大,家具涂装国内外研究中还没有通用定量的实验;但应遵循以下原则:
溶剂的挥发性会影响蒸发速率,蒸发速率将影响树脂的流动性和流平性,即影响成膜质量;其与涂装的方式关系极大,其中喷涂蒸发速率最大,刷涂次之,淋涂、浸涂依次减小;因此在加入时应根据涂装方式进行选择,一般来讲,沸程宽溶剂的适应范围较广。
溶剂的闪点是当火焰在液体表面蒸汽上,可点燃的最低温度,是发生火灾的可能指示;选用时必须充分考虑,并在工艺规程中明确规定处理方法。
总之,涂装中涂膜的许多缺陷是由溶剂的选择和使用不当造成的,同时工厂火灾的隐患与忽视溶剂、溶剂废弃物、沉积物的管理有关,根本上的原因是由于对使用的溶剂性质和用途不十分了解造成的。因此,对溶剂的慎重选择将是保证获得高品质的产品和安全生产的基础。