1 溶剂在涂料中的作用
溶剂在涂料中的作用往往不为人们重视,认为它是挥发组份,最后总是挥发掉而不留在漆膜中,所以对漆的质量不会有很大影响。其实不然,各种溶剂的溶解力及挥发率等因素对于制成的漆在生产、贮存、施工及漆膜光泽、附着力、表面状态等多方面性能都有极大影响。
涂料用溶剂一般为混合溶剂,由三大部分组成,即真溶剂、助溶剂和稀释剂。酯类、酮类等溶剂既能溶解硝酸纤维素,也能溶解合成树脂,如丙烯酸树脂,是真溶剂,芳香烃及氯烃是合成树脂的真溶剂,硝酸纤维的非溶剂(稀释剂)。醇类是硝酸纤维素的助溶剂,合成树脂的非溶剂(稀释剂),但对于含高羟基、羧基等极性基团的合成树脂,醇类又是真溶剂。脂肪烃(石油溶剂)不能溶解一般的丙烯酸树脂(除侧链烷基碳链较长的聚合物)。
涂料在施工时,涂料中的树脂,颜料,增塑剂一般不宜调整,而涂料中的溶剂却能任意调整比例,达到最佳施工粘度。
2 溶剂的选择原则
2.1 相似相溶原则
各种高分子化合物及各种溶剂都因其分子结构的构型,极性基团的种类与数量,分子链的长短等因素的影响,而有不同的性质。高分子化合物如为极性分子,就必须使用极性溶剂使之溶解;如果高分子化合物是非极性的,就溶于非极性溶剂中,这就是相似相溶的规律。硝酸纤维素的分子具有较强的极性,所以能溶于酯、酮等极性溶剂,而不溶于烃类等非极性溶剂。
2.2 溶解度参数原则
任何一种高分子材料都是*分子间作用能使其大分子聚集在一起的,这种作用能称为内聚能,单位体积的内聚能为内聚能密度(CED),内聚能密度的平方根定义为溶解度参数。溶解度参数可作为选择溶剂的参考指标,对于非极性高分子材料或极性不很强的高分子材料,当其溶解度参数与某一溶剂的溶解度参数相等或相差不超过±1.5时,该聚合物便可溶于此溶剂中,否则不溶。高聚物和溶剂的溶解度参数可以测定或计算出来,单位为(卡/cm3)0.5。常见聚合物SP见表1。
表1 常见聚台物的溶解度参数
聚合物 S(卡/cm3)0.5 |
聚四氟乙烯 6.2 |
古马隆树脂 6.9 |
聚二甲基硅氧烷 7.3~7.6 |
低密度PE 8.0 |
中密度PE 8.1 |
高密度PE 8.2 |
PP 7.9~8.1 |
乙丙橡胶 7.9~8.0 |
聚异丁烯 8.05 |
PS 8.5~9.1 |
ABS 低于PS |
PA-66、PA-6 13.06~13.7 |
硝酸纤维素 10.6~11.5 |
天然橡胶 7.9~8.35 |
聚甲基丙烯酸甲酪 9.3 |
聚醋酸乙烯酯 9.4 |
聚碳酸酪 9.5 |
PVC 9.5~9.7 |
PPO 9.8 |
聚氨酯 9.5~10.5 |
环氧树脂 9.7~10.9 |
三聚氰胺甲醛树脂 9.6~10.1 |
聚对苯二甲酸乙二醇酯 10.7 |
聚甲基丙烯酸正丁酪 8.7 |
醋酸纤维素 10.7~11.4 |
酚醛树脂 9.5~12.7 |
聚甲醛 11.1 |
2.3 混合溶剂原则
选择溶剂,除了使用单一溶剂外,还可使用混合溶剂。有时两种溶剂单独都不能溶解的聚合物,如将两种溶剂按一定比例混合起来,却能使同一聚合物溶解。混合溶剂具有协同效应,可作为选择溶剂一种方法。确定混合溶剂的比例,可按下式进行计算,使混合溶剂的溶解度参数接近聚合物的溶解度参数,再由实验验证最后确定。
SPm=SP1Φ1 SP2Φ2 …… SPnΦn式中Φ1、Φ2……Φn分别表示每种纯溶剂的体积分数;
SP1、SP2……SPn是每种纯溶剂的溶解度参数;
SPm为混合溶剂的溶解度参数。 1