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稀释剂使用误区

发布者:admin发布时间:2024-05-24访问量:41

1 溶剂在涂料应用中的主要特性

稀释剂又称天那水(Thinner),是由各种溶剂复配而成。

在涂料工业中,溶剂一词的广泛涵义是指那些用来溶解或分散成膜物质,形成便于施工的溶液,并在涂膜形成过程中挥发掉的液体。由于溶剂是挥发性的,习惯上称作挥发份。

尽管溶剂在油漆产品中不是一种永久性的组分,但是溶剂对对膜物质的溶解力决定了所形成的树脂溶液的均匀性、漆液的粘度和漆液的贮存稳定性。在色漆涂膜干燥过程中,溶剂的挥发性又极大地影响了涂膜的干燥速度、涂膜的结构和涂膜外观的完美性;同时,溶剂的粘度、表面张力、化学性质及其对树脂溶液性质的影响,以及溶剂的安全性、对人体的毒性都是涂料生产者在设计色漆、稀释剂配方所必须要考虑的问题。

溶剂在涂料应用中具有如下的主要特性:

1.1. 溶解力

对于不同体系的油漆而言,需要选用不同种类的溶剂。因为不是所有的溶剂都能溶解同一种树脂。溶剂对树脂的溶解遵循极性相似的原则、溶解度参数相近的原则以及溶剂化原则。在设计稀释剂配方时,必须要使所配制的稀释剂充分溶解所选择的树脂,并综合考虑成本及其它因素。一个好的稀释剂配方,会含有真溶剂、助溶剂及稀释剂,并达到某些方面的平衡。

1.2. 粘度

在涂料配制过程中,我们还希望相同浓度(或固体含量)的树脂溶液,粘度越低越好。这样,当达到相同的施工粘度时,漆液的固体含量较高,从而使施工效率提高,而挥发到大气中的溶剂量比较少,对环境的污染较轻。而溶剂因其对高聚物的溶解力及其自身粘度,都对涂料的粘度造成一定的影响。

1.3. 挥发速率

干燥的涂膜是在溶剂挥发过程中形成的。在这个过程中,溶剂的作用是控制涂膜形成时的流动特性的。如果溶剂挥发太快,那么涂膜既不会流平,也不会对基材有足够的润湿,因而不能产生很好的附着力。挥发过于迅速的溶剂,还会导致由于迅速冷却而使湿膜表面的水蒸汽冷凝而形成的涂膜发白。如果溶剂挥发太慢,不仅会延缓干燥时间,同时涂膜会流挂而变得很薄。而溶剂在挥发过程中,也要保持合适的挥发梯度。如果溶剂组成在挥发过程中发生不理想的变化,就会产生树脂的沉淀和涂膜的缺陷。因此溶剂的挥发速率是影响涂料及涂膜质量的一个非常重要的因素。

1.4. 表面张力

溶剂的表面张力会影响涂料的表面张力。在涂料中,表面张力是一个重要的指标。低的表面张力是有益的,它对颜料的润湿分散、底材的润湿、涂膜的流平、对底材的附着力、喷涂的雾化性能及防止涂膜的表面缺陷(如陷穴、缩孔、镜框等),都有着积极的作用。在设计配方时,必须要充分考虑到溶剂的表面张力。

1.5. 电阻率

不同的溶剂具有不同的电阻率,而对于静电喷涂而言,电阻率则成为一个重要的指标。最佳的涂料电阻率是静电喷涂施工的必要参数之一。在涂料用静电喷涂的方式施工时,往往会遇到某些不易带电的涂料,而通过调整溶剂配方,如在烤漆配方中加入少量的二丙酮醇,即可以使其电阻下降到适合施工的电阻。

1.6. 毒性和安全性

由于溶剂为有机挥发性物质,对人体或多或少都有毒害作用。根据其对健康的损害状况,其分类情况如表1所示:

表1 溶剂的分类

溶剂分类

包含溶剂的种类

无害溶剂

戊烷、石油醚、轻质汽油、已烷、庚烷、200号油漆溶剂油、乙醇、氯乙烷、醋酸已酯、乙二醇、丁二醇等

在一定程度上有害或稍有毒害的溶剂,但在短时间最大容许浓度下没有重大的危害

苯、二甲苯、环已烷、异丙苯、环庚烷、醋酸丙酯、醋酸戊酯、戊醇、丁醇、三氯乙烯、四氯乙烯、氯化芳烃、石脑油、硝基乙烷等

有害溶剂:除在极低浓度下无危害外,即使在短时间接触也是有害的

苯、三硫化碳、甲醇、四氯乙烷、苯酚、硝基苯、硫酸二甲酯、五氯乙烷等

空气污染限制就是出于对生态环境保护的目的而提出的。在涂料工业中,溶剂的含量直接代表着VOC含量的多少,而不同的溶剂在空气中的最高容许浓度,各国都有标准进行限制。除此之外,涂料的安全性也必须得到考虑。因为溶剂是易燃易爆的物质,直接决定了涂料产品在生产、贮存、运输及涂装过程中的起火及爆炸的危险程度。

2 设计稀释剂配方时所考虑的因素

综合上述,涂料厂家在生产涂料及稀释剂时,必须要充分考虑到以上各因素,以使涂料配方达到最佳状态。除此之外,稀释剂还会对涂料产生其它影响,如:

2.1. 溶剂的反应性

某些溶剂会与涂料的组份发生反应,其中一部分反应是我们所希望看到的,如不饱和聚酯树脂及光固化树脂、自流平环氧地坪漆中的活性稀释剂或单体等,其中的活性稀释剂或单体既可以起到稀释、降粘的作用,又可以与主体树脂反应,起交联作用,从而达到高固含、高膜厚、低VOC的要求。但是,一部分反应又是我们所不希望看到的,比如说聚氨酯类漆中,如果含有醇类溶剂,醇类溶剂中含有的羟基会与固化剂中的异氰酸基发生反应,从而消耗固化剂,而使基料交联不足,同时生成的物质又为低分子量物质,使涂膜的硬度、耐久性、耐溶剂性等性能降低。所以,在涂料配方中应避免这类不希望发生的反应。

2.2. 影响涂料的贮存稳定性

如配制烤漆时,适量添加一些醇类溶剂,会提高其贮存稳定性。而添加酯类溶剂,则会影响其稳定性。松节油用于醇酸树脂时,会有促进干燥的作用,并能提高贮存稳定性,而一般的溶剂则无此功效。

2.3. 某些溶剂具有吸潮性或含水率偏高

如用于聚氨酯类漆时,要慎重使用对于聚氨酯类油漆,使用的溶剂还需要经过脱水等处理,达到氨酯级标准后方可使用,否则会严重影响其贮存稳定性,并影响涂膜性能。

2.4. 气味

对于部分溶剂,可能会含有令人不愉快的气味,如酮类溶剂。用户则希望气味越小越好。在选择溶剂时,应尽可能考虑到这些因素。

3 建议使用配套的稀释剂

一般正规的涂料生产厂商,在设计涂料及稀释剂配方时,都会尽量考虑以上因素。同时,还会根据涂料的品种、气候、施工条件等因素来调整稀释剂的配方。没有任何一种稀释剂是万能的,能应用于所有的涂料。在涂料使用过程中,稀释剂是有弹性的,也就是说在一定范围内变动对最终涂膜的影响不大。但这种弹性是有限度的。即使是同一类型的涂料,由于不同的涂料生产厂商所使用的树脂有差别,涂料中所用的溶剂也会有差别,厂商间配套的稀释剂也会有差别。

市场上充斥着许多低价的稀释剂,最便宜的据说每公斤据说只需要五六块钱。从市场上取了四种便宜的天那水小样,进行气相色谱分析,结果如图1-图4所示。同时另外从市场上取了三种正规的稀释剂小样,进行气相色谱分析,结果如图5-图7所示。

从这些谱图的比较可以看出,这种价格低廉的天那水的气相色谱谱图含有非常多的杂质峰。这种天那水多是由回收溶剂配制而成,在应用时可能会存在以下问题:

3.1.

由于这种低价的稀释剂中杂质峰非常多,很难避免涂料中不含有醇类或醇醚类溶剂,或含水率偏高等问题。如果配套聚氨酯类涂料,可能会含有与异氰酸酯固化剂发生反应的成份,从而影响涂料的贮藏稳定性和涂膜性能。

3.2.

这种天那水可能是采用回收溶剂配制的。回收溶剂本身控制不严,批次之间稳定性差,造成其产品具有不可控性。

3.3.

一般厂家使用的稀释剂,会根据气候的不同来调整稀释剂的挥发速率。市场上低价的天那水很少考虑这个问题,这样就会造成在温度过低或过高时溶剂不配套,形成漆膜弊病。

3.4.

从谱图上可以看到,该种稀释剂具有很多的杂质峰,这些杂质峰的具体成份,很难分析。一般的回收溶剂内均含有苯、甲醇等有害溶剂,对工人的身体造成较大的影响,对大气环境造成较大污染;还有些不良厂家为了降低成本,在配方中直接加入苯或甲醇等有害溶剂。

3.5.

在静电喷涂时,合适的稀释剂配方对调整涂料的电阻率具有非常好的效果。但是,这种低价的天那水不会考虑到这方面,或者考虑到,但却具有不可控性。

3.6.

混合溶剂在涂膜形成过程中的挥发梯度,将会影响涂膜的最终状态。如果在涂膜形成过程中,溶解力好的溶剂称挥发,而溶解力差的溶剂滞留,可能会造成树脂因溶解力不足而析出,涂膜表面产生颗粒;相反溶解力强的组份挥发太慢,又因为树脂有阻滞与其结构相似的溶剂挥发的特性,会增加该溶剂在涂膜中的残留量。故在稀释剂配方设计时,需要考虑到混合溶剂的各组分相对挥发速率要与溶剂组成保持对应,也就是说,要达到溶剂平衡;但是,廉价稀释剂在这方面可能考虑比较少。

3.7.

这种廉价稀释剂的挥发速率,相对都比较快(一般而言,挥发快的溶剂比同类慢干溶剂价格要低),如果控制不当或环境湿度比较大时,极易发生发白等漆膜弊病;

图5-7 某配套稀释剂的GPC谱图

3.8.

一部分这种廉价的稀释剂、天那水采用医药或农药废弃料经过提纯加工而成,含有大量的有毒有害的杂质。有些廉价稀释剂有很刺激的气味,甚至带有农药的气味,对人体会造成很不良的影响。采用这种稀释剂,不管是对工人的身体,还是对大气的影响,都是很不好的。

目前各类溶剂的净水价参见表2,从这个报价上可以看出,除纯苯、甲醇、二氯甲烷等毒性很大的溶剂价格较便宜外,其余溶剂价格并不便宜。而有些常用的溶剂如丙二醇甲醚醋酸酯、乙二醇乙醚醋酸酯、乙二醇单丁醚、二丙酮醇、甲基异丁基酮和某些特种溶剂如二异丁基酮、异丁酸异丁酯等,价格可能更高。正规厂家配制的稀释剂,加上包装、人工和适量的利润,是不可能做出售价每公斤仅四五元的稀释剂的。

表2 2010年11月30日部分溶剂净水价

产品名称

报价(元/kg)

产品名称

报价(元/kg)

纯苯

7.10

醋酸乙酯

6.250-7.80

甲苯

7.00-7.43

醋酸丁酯

11.30-12.00

二甲苯

7.20-8.00

丙酮

7.22-7.40

苯乙烯

9.20-10.30

丁酮

16.80-18.00

重芳烃

6.70

环己酮

15.70-16.00

甲醇

2.60-3.65

环己烷

8.40-9.00

正丁醇

13.50

二氯甲烷

6.60-7.15

乙醇

6.70-7.20

碳酸二甲酯

6.50-6.70

异丙醇

10.50

丙二醇

11.50-11.80

乙二醇

8.280-8.70

乙二醇

8.280-8.70

异丁醇

12.60-13.32

4 结论

涂料使用过程中,稀释剂属于挥发份,不会或仅少量会残留在干膜中。然而,稀释剂对涂料的最终性能有很大的影响。不配套使用稀释剂可能会造成许多涂料施工的不便或漆膜弊病。市场上廉价的天那水中含有很多杂质,应用时存在风险,同时毒性可能比较大,对人体及环境产生了不良的影响,建议使用者慎重。

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