涂料分散介质.doc

涂料分散介质产品简介：涂料作为分散体系（液-液、液-固、气-固、固-固），分散介质的作用是确保分散体系的稳定性、流变性，同时在施工和成膜过程中起重要作用。溶剂型液体涂料中的分散介质一般称为溶剂，它们首先将成膜物树脂溶解成合适配方要求的溶液，涂料制备过程中调节产品的粘度及流变特性，在涂装过程中调节施工黏度和控制成膜速率及流变特性，这类溶剂又称稀料或稀释剂。水乳和有机分散系中分散介质为水或溶解力较弱的脂肪烃。它们通常不溶解成膜物树脂，成膜后挥发到大气中。树脂借助乳化剂和分散剂已抄袭液滴分散在介质中，在水等分散介质蒸发过程中通过毛细管作用凝聚，凝结成膜。作 用：分 类：(一) 水水性涂料时以水作为溶剂或分散介质形成的涂料。水与普通的溶剂相比，水有明显不同的性质。性能水有机溶剂（二甲苯）沸点/100.0144.0凝固点/0.0-25.0溶解度参数/（J/cm3）1/2d12.617.8p32.11.0h35.13.1综合49.318.0氢键指数39.04.5偶极矩/D0.80.4表面张力/（mN/m）73.030.0黏度/mPas1.00.8相对挥发性（二乙醚=1）80.014.025时的蒸汽压/hPa23.87比热容/J/（g）4.21.7挥发热/（J/g）2300390.0介电常数78.02.4热导率/kW/（）5.81.6相对密度d4201.00.9折射率nD201.31.5闪点/231D=3.3356410-30Cm。以二乙醚的挥发性为比较值。水的特性：1) 水在0结冰，根据这一规律，水性涂料应保存在凝固点以上，应随时检查涂料的技术性能（稳定性、使用性、表面特性）是否因温度变化而变化。2) 水在100沸腾，单一的水挥发时其挥发性比溶剂低得多。对于含有有机溶剂的涂料溶剂会随时间均匀挥发而形成光滑的涂料表面，而对于水性涂料要形成平整光滑的表面就很困难。3) 水的表面张力明显比有机溶剂高。这就导致水性涂料对被涂基层的浸润较差。所以在使用水性涂料时必须提供清洁的基层，必要时需加入助剂来降低水的表面张力。4) 与溶剂相比，水的汽化热很高。因此水性涂料的干燥需要更多的能量，也需更长的时间。对于没有吸收能力的基层比具有吸收能力的基层（与含溶剂涂料相比）干燥时需更多的能量。使用溶剂型涂料时，因存在爆炸危险，总要保持通风，以保证有机溶剂与空气的比例不超过爆炸极限。使用水性涂料时，也需保证一定的通风量，以带着不燃的水蒸气和可能存在的辅助溶剂及凝聚物。5) 水具有不燃性，这一优点可以降低保险费用，同时也有利于安全贮存和运输，使用是接触也安全得多。使用水性涂料最大好处之一就是使用过程中没有燃爆的危险。6) 水具有有机溶剂完全不同的溶解度参数。它比有机溶剂具有明显的极性，能形成更多氢键。树脂与水之间的相互作用在性质和强度方面都与溶剂型涂料不同。7) 水的偶极矩和介电常数与有机溶剂有不同的值。8) 水的导电率和热导率与有机溶剂有明显区别。(二) 有机溶剂溶剂包括能溶解树脂的溶剂（亦称为真溶剂），能增进溶剂溶解能力的助溶剂，能稀释树脂溶液的稀释剂和能分散树脂的分散剂4种。现代涂料产品有开发应用了一种既能溶解或分散树脂，又能在涂料成膜过程中和树脂发生化学反应，形成不挥发组分而留在涂膜中的化合物，它也属于溶剂的一种，称为反应性溶剂或活性稀释剂。至于在纤维素等涂料产品中说使用的旨在赋予涂膜以柔韧性和增加附着力的不挥发性液体，即我们通常所讲的增塑剂，不属于溶剂的范畴。作用：1) 溶解树脂；2) 使组成成膜物的组分均一化；3) 改善颜料和填料的湿润性，减少颜料的漂浮；4) 延长涂料的存放时间；5) 在生产中，调整操作黏度，用溶剂来优化涂料，减少问题的发生；6) 改善涂料的流动性和增加涂料的光泽，对有特殊要求的表面，可调整其表面状态；7) 涂刷时，可以帮助被涂表面与涂料之间的浸润，特别是对未进行脱油及清洁处理的被涂表面，可增加与被涂表面的粘接；8) 当涂刷垂直物体表面时，可校正涂料的流挂性及物流干燥性；9) 减少刷痕、气孔、接缝及涂料的混浊；10) 选择合适的活性溶剂，可以有效降低涂料在干燥过程中产生的VOC。主要性能指标：1) 溶解力 溶剂的溶解力是指溶剂溶解树脂而形成均与的高分子聚合物溶液的能力。溶剂将高聚物分散成小颗粒，形成均与溶液的能力；一定浓度的树脂溶液形成的速度；一定浓度的黏度以及溶剂之间的互溶性是我们设计色漆配方时选择溶剂首先要考虑的问题。溶剂对高分子聚合物溶解力的大小、溶解速度的快慢，主要取决于溶剂分子和高分子聚合物分子间亲和力的大小，溶剂向高分子聚合物分子间隙中扩散的难易，也即溶剂对高聚物的溶解力不是溶剂单方面的性质，依据原则有：极性相似的原则，溶解度参数相近的原则，溶剂化原则及其他测定方法。2) 黏度 在涂料工业中，我们不仅关心树脂能否溶解在溶剂中，形成均与的溶液。同时也关心所形成的树脂溶液黏度，即希望相同浓度（或固体含量）的树脂溶液黏度越低越好。这样，当达到相同的施工黏度时，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较少，对环境的污染较轻。溶剂通常是以如下两种方式影响着树脂溶液的黏度：溶剂对高聚物的溶解力；溶剂自身的黏度。3) 挥发速度 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，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湿润，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气冷凝儿形成的涂膜发白。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。如果溶剂组成在挥发过程中发生不理想的变化，就会发生树脂的沉淀和涂膜的缺陷。溶剂的挥发速率是影响涂料及涂膜质量的一个重要因素。4) 表面张力 所谓“表面张力”应用于液体时指的是在液相和气相之间形成一个单位面积表面所需要的功。或者定义为，在液体表面上垂直作用于单位长度线段上的表面紧缩力。所以，表面张力的单位是以J/或N/m来表示的。5) 电阻率 由于静电喷涂施工具有：所获涂膜均匀、装饰性好、生产率高、适合批量生产、涂料利用率高、能减少溶剂扩散污染的优点，因此许多用户采用静电喷涂的方式进行涂料产品的涂装，在配制静电喷涂涂料时，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的参数之一。6) 毒性和安全性 在选择溶剂、设计色漆配方时，应十分重视溶剂的气味、对人体的毒性、空气污染限制和安全性。对于具有令人不愉快气味的溶剂、对人体毒性大的溶剂、易燃易爆的溶剂和不符合空气污染法限制的溶剂应尽量不选用。(三) 活性分散介质现代意义上的无溶剂涂料系指采用活性溶剂作为溶解介质的涂料。在其成膜过程中，活性溶剂于树脂交联反应，成为涂膜的组成部分，而不像一般溶剂那样挥发逸出。与溶剂型涂料比较，特点是：一次涂装可得较厚涂膜，提高工效；无溶剂挥发到大气中，减少污染，避免溶剂中毒和火灾。常用的品种有：无溶剂聚酯涂料，即不饱和聚酯涂料；无溶剂环氧涂料（小分子缩水甘油醚类）；光固化丙烯酸涂料（季戊四醇三丙烯酸酯等）；无溶剂聚氨酯涂料；无溶剂有机硅涂料等。目前有关活性稀释剂的应用主要集中在无溶剂环氧涂料和光固化丙烯酸涂料，技术比较成熟。涂料常用有机溶剂：发展趋势：1. 低毒甚至无毒化美国国会在1990年列出了将要减少使用危害空气污染物（HAP）清单，其中包括MI、BK、BCs、芳烃、甲醇、乙二醇及乙二醇醚等。苯属中毒性溶剂，会导致造血系统的病害，不能用于涂料中，中国及国际上多数国家对溶剂苯含量都有严格的限制；乙二醇醚及其酯类溶剂（尤其是CAC）属高毒溶剂，应禁止使用；某些溶剂对于涂料来说仍必不可少，如甲苯、二甲苯、混合芳烃S-100、MIBK及乙二醇丁醚等。目前人们正积极寻找新的不在HAP清单上的溶剂。欧盟已立法在与人类接触的产品中对某些物质设限，其中包含PAHs多患芳香烃。2. 使用高效溶剂除使用较多的正丁醇、异丁醇、异丙醇、丁酮、丙酮、醋酸丁酯、醋酸乙酯以外，其实有不少性能优良的溶剂可以采用。如甲戊酮（2-庚酮）用于硝基漆中可有效地改善漆膜延展性、防潮性和光泽性；三甲基环己酮在涂料中可用作干和烘干体系的流平剂，可以减少气泡和缩孔的生成，提高流动性和光泽；将二异丁基酮（DIBK）用于以聚酯树脂为基材的卷材涂料和罐装涂料中可有效改进涂料的涂膜性能等。3. 无苯化人们正在努力减少芳烃溶剂的用量。减少甲苯、二甲苯及混合芳烃用量，一直是各油漆厂家努力的方向。脱芳烃溶剂油有望用于替代甲苯、二甲苯及混合芳烃。目前国内市场的脱芳烃溶剂油主要以烷烃、环烷烃为主。烷烃分为正构和异构两类，在常温下其化学稳定性比较好，密度小。环烷烃的化学稳定性良好，与烷烃近似，凝点低、润滑性好并且无毒，性能稳定。但基本上有环烷烃和烷烃组成，无极性，与众多带极性基团的树脂混溶性差，对众多带极性基团的树脂基本无溶解力。直接在配方中用D系列脱芳烃溶剂油替代甲苯、二甲苯和三甲苯被证明难度大，开发与之配套的助溶剂有望提高其混溶性。随着混溶性改进、烷烃溶剂以其低毒性及相对稳定的成本会被更广泛使用。碳酸二甲酯（Dimethylcarbonat，DMC）常温时是一种无色透明、略有气味、微甜的液体，熔点4，沸点90.1，密度1.069g/cm，难溶于水，但可以与醇、醚、酮等几乎所有的有机溶剂混溶。DMC毒性很低，在1992年就被欧洲列为无毒产品，是一种符合现代“清洁工艺”