溶剂作为涂料行业的配套产业,在涂料配方中起到至关重要的作用,然而溶剂在涂料中的作用却往往被忽视。业者普遍认为溶剂是挥发物,最终是要随着时间而挥发掉,不会存留在漆膜中,对漆膜质量影响不大。实际上,涂料溶剂是涂料配方中至关重要的组成部分,约占涂料体系比重的30-50%。各种溶剂的溶解能力、挥发速率等因素将极大地应先能够油漆生产、贮存、施工、漆膜光泽、附着力及表面状态等多方面的性能。近年来,随着低VOC时代的来临,传统的有机溶剂开始出现了新一轮的危机,由于法规和经济的原因,溶剂已经因为其作为物理物质的缺陷而限于不利的境地。它们价格昂贵;容易四处流淌,清洁不方便;大多数在某些程度上可燃,许多都有毒害,溶剂在全球的使用造成了珍贵的石油资源的损耗,并且在使用不当时还会弊大于利,因此涂料用溶剂产业也在面临洗牌的危机。

厂。隔离在白色背景上。3d 插图


       涂料中溶剂的作用

       溶剂在涂料中的主要作用有:溶解、分散涂料中的树脂,并调节其年度和流变性,使其易于涂装;增加涂料储存稳定性;改善涂膜外观,如光泽、丰满度等;增加涂料对被涂基材的润湿性,提高附着力;组成合理的挥发速率,赋予涂料最佳的流动性和流平性。不同的树脂系列只能溶于不同活性溶剂中,在同一尤其配方中,尝尝采用多种树脂,所以多种活性剂配方可达较佳效果。配方原理:在各活性溶剂间取得性能最稳定和最佳平衡,同时尽可能多的加入填充剂优化成本和调节施工黏度。为满足消费者日益严苛的要求,底VOC的乳胶漆、水性涂料、UV光固化涂料及粉体涂料得到了迅猛发展。

       

涂料


       涂料用溶剂的使用及发展

       从目前全球涂料溶剂的使用情况来看,涂料溶剂主要包括三大类产品,第一类是烃类溶剂,根据不同的沸点进行分级;第二类,也是应用最为广发、最为主流的一类,是含氧溶剂类;第三类则是最为独特的溶剂-水。其中烃类溶剂属于毒性溶剂,对人体危害较大;含氧溶剂是指分子中含有氧原子的溶剂。它们能提供范围很宽的溶解力和挥发性,很多树脂不能溶于烃类溶剂中,但能溶于含氧溶剂。常见的包括醇、酮、酯和醇醚等产品。第三类溶剂—水,需要更大的能量来分离分子并将它们与其它材料结合。这意味着水对许多树脂材料而言是一种高效的溶剂,与此同时它又存在着比能高、沸点高的缺点。与多数溶剂不同,水的蒸发速率受到施工时周围环境的相对湿度和贯穿湿膜气流的很大影响。最后,代表水低蒸汽压力的同样独特的分子结构也造就了其较高的表面张力。这直接影响到涂料产品的润湿能力和对基材的粘结性。这种由氢离子提供的高表面能造成了水润湿以及获得对低表面能基材良好粘附键的困难。

       随着涂料应用的不断细化和科技水平的提升,涂料配方中,我们也会越来越多的采用的复合溶剂,通常称为助溶剂。这也是涂料制造中需要众多溶剂的主要原因。如船舶漆和重防腐涂料会采用一些丙二醇甲醚和异丙醇等作为助溶剂;在硝基木器漆中,丙二醇甲醚醋酸酯、酮类(丁酮,甲基异丁基酮)和一些醇(正,异丁醇,异丙醇)被更多地作为助溶剂在硝基漆中,我们常加醇类作为助溶剂或潜溶剂:醇类不能单独溶解含氮量为11.7%-12.2%的硝化棉,但它们具有潜在的溶解能力。在与酯、酮等活性溶剂于一定比例范围内配合时,“混合溶剂”具有同样甚至更大的溶解力。如一份醋酸乙酯的甲苯稀释值为3.4,而半份醋酸乙酯加半份乙醇的稀释比值同样为3.4。醋酸丁酯的甲苯稀释值为2.7,而半份醋酸丁酯加半份乙醇的稀释比值高达为2.95,多数情况下乙醇价格远低于醋酸丁酯。加入少量正丁醇到醇酸树脂漆中可显著降低粘度;在涂料中加入少量异丁醇可有效的阻止漆膜泛白,也可提高流动性和光泽。助溶剂品种及用量选择适当时,不但质量好,还可大大降低成本;在以聚酯树脂为基材的卷材涂料中,助溶剂多选择某些酯类(醋酸正丁酯)及醇类(丁醇)和某些酮类(丁酮);作为丙烯酸树脂型塑胶漆的助溶剂以醇类(丁醇,异丙醇,正丙醇)和某些醇醚类(乙二醇丁醚,丙二醇甲醚),同样由于毒性等原因,现乙二醇丁醚正部分被二丙酮醇等替代。

       随着涂料工业的发展,厂商对溶剂的使用方式也得以提高,配方买卖的时代已经过去了,中国涂料工业中,溶剂正朝着“复合化、高性价比及高效低毒”的方向发展。在相对环保的一系列溶剂产品中,醇醚及醇醚酯溶剂越来越受到业者的倾睐,发展迅猛。

       

       我国醇醚及醇醚酯发展及现状分析

我国二元醇醚类产品规模发展最早始于上世纪九十年代,但主要以乙二醇醚的生产为主。随着欧洲化学工业和毒理重心发表了有关乙二醇醚及醇醚酯类产品的毒理研究报告后,乙二醇醚类溶剂的使用受到限制,而丙二醇醚及醇醚酯因其毒性低,物理化学性质与乙二醇醚相似,近年来在众多领域中正逐步替代乙二醇醚类溶剂。且近年来我国汽车、涂料、电子等产业迅猛发展,在一定程度上也推动了醇醚溶剂的革新发展。其中丙二醇醚及醇醚酯发展尤为迅猛。据统计,1997年国内二元醇醚类生产能力仅为2.25万吨,至2012年我国乙二醇醚及醇醚酯生产能力在30万吨/年以上,丙二醇醚及醇醚酯生产能力高达84万吨/年。醇醚及醇醚酯溶剂是一种无色透明液体,是由环氧乙烷或环氧丙烷和低碳醇反应制得的一种低毒性的优良溶剂, 由于其化学结构上具有两个较强溶解能力的基团亲油性的共价醚键和亲水性的醇羟基, 既可溶解憎水性化合物, 也可溶解水溶性化合物, 所以有“万能溶剂”之称, 被广泛应用于涂料、印染和农药等行业, 也是燃料抗冻剂、洗涤剂、萃取剂和有机合成中间体等。