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涂料知识：特性溶剂

作者：建筑中国建筑金属结构信息网网    
时间：2010-11-05 16:45:28 [收藏]

    关键词：特性 知识 涂料  
        在涂料配方的黄金时代，当几乎所有的配方都是以溶剂为基础时，与粘合剂体系溶解在溶剂中的程度相比，溶剂从施涂的薄膜中脱离的效率对于配方设计者而言要苛刻得多。当今的配方标准更强调降低挥发性有机化合物(VOC)，因此具有最可能低的粘度和最高固体填充量的高效媒介物体系已经变得与能够实际涂覆为无缺陷的薄膜同等重要了。

        对于当代配方设计者而言，必须尽其所能从有时是次优选溶剂的减少的容量中挖掘出最佳的应用性能。该溶剂或溶剂混合物对于溶解涂料的粘合剂体系必须是高效的。这使得当今溶剂体系更为复杂，通常由溶剂的组合构成以协同提供树脂溶解性，同时满足涂料的粘度或施涂需要。

        由于这样或那样的原因，作为配方设计者，我们发现不再将溶剂看作是一大群更有利。将其区分为“旧世界”或商品溶剂和这些以新用途为导向的“调和”溶剂的最早的方法是提出对新制品的一整套新的分类，从而出现了特性溶剂的名称。

        溶剂和树脂的关系―溶解

        很显然，必须将涂料配方的树脂或粘合剂部分溶解在某种媒介物中，从而使进一步加工和最终的施涂成为可能。从定义来看，树脂是分子链的无定形的聚合团，其中分子链缠结并且通过相邻的聚合物链上位点间的副价吸引而固定。动能(例如用高速分散机)可以部分克服该价吸引。这使得聚合物团拉伸和移动，使得相对小的溶剂分子侵入聚合物。如果作用于聚合物链间的分子间力比溶剂分子和聚合物链间的力强，则不会产生溶解。在这种情况下，引入的“溶剂”是该聚合物的非溶剂。

        但是，如果溶剂对聚合物链的吸引比该聚合物链与其相邻的链间的吸引强，在利用动能的情况下副价键断裂，侵入的溶剂将每一个聚合物链彼此分离。由于溶剂分子占据了键合位置，因此聚合物链的再结合已不可能。该过程继续作用于整个聚合物或树脂团，直至将聚合物链分开和解缠结，树脂链彼此分离地漂浮并且均匀地分散在涂料配方中。

        该已溶解的“树脂汤”的分子彼此相互作用以及与配方的其他组分(包括颜料、填料和改性剂)相互作用的程度建立起最终配方的粘度。粘度在配方的多个层次上是至关重要的，这包括从下游的可加工性到将薄膜施涂到基材上以及在整理过的干涂膜中缺陷的个数。

        溶剂的种类―特性溶剂所属种类

        现有10种溶剂，分为三大类。第一类溶剂为烃类，其通常为不同分子量的材料的混合物，并且通过沸点而不是化学结构进行分类。该类的成员包括：

        脂肪族烃类

        芳香族烃类

        氯代烃类

        萜烯

        第二类也是最重要的一类为氧化溶剂，特性溶剂类的绝大多数存在于该类。这些纯化学品在分子中某一位置上存在氧，并且对于用于涂料的绝大多数树脂种类具有更大的溶剂性。

        该类的成员包括：

        醇类

        二元醇醚类

        酯类

        酮类

        硝基烷类

        最后的一类，也是独自的一类，是那些奇怪的小分子“通用溶剂”―水。水独自为一类主要是因为其分子结构，对于涂料应用要么立刻非常好，要么特别不好。在水中具有两个活性(暴露的)氢离子和一个电负性的原子(氧)。没有如(类似结构的)醇那样形成直线链，水分子在三维空间缔结，与交联的聚合物类似。当以这种方式彼此缔结时，其副价键的强度大于(更不易断裂)醇。与醇相比需要高得多的能量使分子解离并且使它们与其他材料结合。这意味着尽管水对于许多树脂材料是一种高效的溶剂，但其劣势在于高比能和高沸点。不同于绝大多数的溶剂，水的蒸发速度在很大程度上受施涂时环境相对湿度的影响以及受吹过湿膜的空气的影响。最后，定义了水的低蒸汽压的相同的独一无二的分子结构也决定了其高表面张力。这直接影响着配方在基材上湿润和粘附的能力。由氢离子提供的该高表面能造成了水难于在更低表面能的基材上湿润并获得良好的粘附。由此绝大多数的特性溶剂走到了前台，通过从根本上“固定”水不良的接触角参数，同时使其可取的性能不受到损害。
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