知识点4 (3).1：原料解析-溶剂

模块四：溶剂型涂料的生产任务1：溶剂型色漆的生产知识点4.1：原料解析——溶剂一、溶剂型涂料的定义溶剂型涂料是以有机溶剂为分散介质而制得的涂料。二、溶剂型涂料的原料成膜物（树脂）：液态或固态，固态树脂必须在生产前用溶剂溶解成溶液；具体生产方法见模块一溶剂：种类多，需要选择颜填料：在调漆前必须经过研磨分散并达到既定的要求助剂：大部分以方便的液态形式供应，少量固态，根据实际情况直接投料或者制成半成品投料溶剂型涂料生产工艺一般包括：固态树脂溶解、颜料的分散、调漆、过滤、包装。三、原料解析——溶剂溶剂的作用：1.溶解或分散成膜物质。2.调节由成膜物和颜料组成的复合体系的黏度和流变性能，使其成为易于涂布的流体。3.涂布后应从漆膜中挥发掉，使漆膜具有较好的机械物理性能三、原料解析——溶剂在涂料的生产和施工中，合理地选择溶剂和助剂十分重要，它直接影响涂料的贮存稳定性、施工性、涂膜质量和安全性、对人体的毒性、对环境的污染性等，是涂料工作者在设计色漆配方、选择溶剂时所要考虑的问题。VOC三、原料解析——溶剂能溶解成膜物质的溶剂（真溶剂）能增进溶剂溶解能力的助溶剂能稀释成膜物质溶液的稀释剂能分散成膜物质的分散剂溶剂施工时使用的调稀涂料与清洗工具的溶剂。对于同种漆，其溶剂与稀释剂可能相同，也可能不同。三、原料解析——溶剂按沸点分：低沸点、中沸点、高沸点按来源分：石油溶剂、煤焦油溶剂按化合物类型分：脂肪烃、芳香烃、萜烯类、醇类、酮类、酯类、醇醚及醚酯、取代烃涂料用溶剂的分类三、原料解析——溶剂溶剂的分类石油（烃类）溶剂石油醚石油低沸点馏分，低级烷烃混合物，分30-60℃、60-90℃、90-120℃三类，无色透明，类似乙醚气味，含有不饱和烃、芳香烃、硫化物、酸性物质、不挥发物等杂质。性能：不溶于水，能与丙酮、醋酸乙酯、苯、氯仿、甲醇等混溶。能溶解甘油松香脂，部分溶解松香、沥青、芳香烃树脂，不溶解虫胶、氯化橡胶、硝化纤维素、醋酸纤维素，故少作溶剂，一般作萃取剂和精制溶剂。松香水松香水又称香蕉水，颜色在无色到淡黄色之间，呈半透明状；是辛烷、苯乙烷、二甲苯、三甲苯所调配而成的有机溶剂；一般业界会因气候及产品需求而对配方有所更动。三、原料解析——溶剂煤焦油系列溶剂苯：无色透明液体，芳香味，难溶于水，能与大多数溶剂混合，部分树脂相溶，但可燃，有毒，要淘汰。甲苯：无色透明液体，芳香味，不溶于水，能与大多数溶剂相溶，挥发速度约为二甲苯的3倍，可燃，长期接触导致慢性中毒。二甲苯：不溶于水，能与乙醇、乙醚、芳香烃、脂肪烃混溶，醇酸树脂作为溶剂，易燃，中等毒性。煤焦油系列溶剂主要有：二甲苯、甲苯、苯等。三、原料解析——溶剂萜烯类溶剂松节油双戊烯：挥发速率较低，有抗桔皮作用。松油：萜二醇，沸程（204-218℃）相对低挥发速率及较高溶解力，可提高流平性，要与低沸点配合。来源松树，有松节油、双戊烯、松油该类溶剂含有双键，能促进涂膜干燥。三、原料解析——溶剂醇和醚乙醇多用作乙基纤维素、聚乙烯醇缩丁醛及醇溶性酚醛树脂的溶剂。丁醇挥发性较慢，溶解力不如乙醇，是氨基树脂的良溶剂。主要有乙醇和丁醇醇类溶剂对含有亲核基团的树脂有溶剂化作用，即氢键作用。它们对大多数合成树脂没有单独溶解性，但具有潜在溶解力，称为助溶剂。三、原料解析——溶剂酮和酯酮酮对合成树脂的溶解力很强，与酯类溶剂常合称为强溶剂。常用的酮有丙酮、甲乙酮、环己酮等。丙酮、甲乙酮挥发性大；环己酮挥发性最慢，常用于改善流平性。酯酯是各类溶剂中溶解力较强的一类，常用的为醋酸酯类。醋酸乙酯溶解力强，挥发快，为高极性溶剂；醋酸丁酯溶解力强，挥发速度适中；醋酸戊酯溶解力强，挥发速度较慢。三、原料解析——溶剂氯代烃和硝基烃主要有二氯乙烷、三氯甲烷、1,1,1-三氯乙烷、三氯乙烯、四氯乙烷、硝基甲烷等。这类溶剂都有很好的溶解性能，但毒性较大，不宜在涂料中大量使用。三、原料解析——溶剂超临界二氧化碳（SFE）当温度高于31.1℃，压力超过7.38MPa时，CO2形成气液不分的混沌状态，此时便是二氧化碳的超临界流体。它具有气体低黏度、低表面张力和高扩散系的特点，又具有液体的高密度、强溶解性和高传热系数的特征。任何一种物质都存在三种相态-气相、液相、固相。三相成平衡态共存的点叫三相点。液、气两相成平衡状态的点叫临界点。在临界点时的温度和压力称为临界压力。不同的物质其临界点所要求的压力和温度各不相同。超临界流体(Supercriticalfluid，SCF)技术中的SCF是指温度和压力均高于临界点的流体想一想:在涂料生产过程中，我们选择溶剂需要关注溶剂的哪些特性？三、原料解析——溶剂溶剂的选择溶解或分散成膜物质；赋予涂料适当的黏度；有一定的挥发速度，与涂膜的干燥性相适宜；能增加涂料对物体表面的润湿性，赋予涂膜良好的附着力；考虑安全性（闪点等）；考虑环保性（毒性、挥发性）；考虑经济性。涂料溶剂的基本要求：三、原料解析——溶剂1.溶剂的挥发性溶剂的挥发性是用溶剂的挥发速率来衡量的。溶剂的挥发速率是指溶剂从涂层中挥发到空气中去的速度。三、原料解析——溶剂相对挥发速率也可以用一定时间内挥发的体积（Ev）或质量（Ew）相对比率表示。以醋酸丁酯的Ev等于100作为参考标准，常用溶剂的挥发速率如下表所示。溶剂挥发速率受溶剂分子本身特性及环境条件的影响。沸点低的溶剂挥发性高。溶剂挥发难易程度与分子间作用力有关，分子小的易挥发；极性溶剂较难挥发；提高环境空气流速，将提高溶剂的挥发速率。溶剂沸点/℃相对挥发速率丙酮56944甲乙酮80572醋酸乙酯77480乙醇79253甲苯111214醋酸丁酯125100二甲苯138~14473丁醇11836环己酮15725三、原料解析——溶剂溶剂挥发性对涂料性能的影响挥发过快影响流平、附着力无充裕的回刷理顺时间（手工涂刷）溶剂蒸发过快漆膜粗糙结皮（喷涂）涂层易发白（潮湿环境）、气泡挥发过慢流挂表干时间太长决定湿涂层处于流体状态时间的长短；决定涂层的干燥速度；影响涂膜的形成质量。三、原料解析——溶剂2.溶剂的溶解力溶剂的溶解力是指溶剂溶解成膜物质而形成均匀的聚合物溶液的能力,或指溶剂能把成膜物质溶解分散的能力，能使成膜物质均匀地分散在溶剂中而形成稳定的溶液的能力。衡量相容性或溶解性能最普遍的方法是测定两者的溶解度参数δ三、原料解析——溶剂即△δ=∣δ1-δ2∣=2.0作为聚合物耐溶剂性的划分界限。一般分为三个等级：△δ＞2.5，耐溶剂；△δ=1.7~2.5，有轻微溶胀作用；△δ＜1.7，不耐溶剂。涂料用溶剂，常以△δ＜1作为良溶剂判断标准。溶剂对聚合物的溶解，有以下判断标准:思考:聚氯乙烯δp=9.7，环己酮δ1=9.9，甲醇δ2=14.5，辛烷δ3=7.6，试问哪种溶剂可作聚氯乙烯的良溶剂？答案：环已酮三、原料解析——溶剂混合溶剂现代涂料用合成树脂的溶度参数多数在δ=9~11范围内，酯、酮类溶剂是它们的良溶剂，但价格较贵。醇类溶剂δ＞12，有一定的助溶作用，为助溶剂。非极性烃类溶剂δ＜9，为不良溶剂，但成本较低。若将多种溶剂混合，混合溶剂的溶度参数可按下式计算：δ浑=∑Φiδi（i=1~n）

式中：δi

——第i种溶剂的溶度参数；Φi——第i种溶剂的体积分数。三、原料解析——溶剂利用这个加和公式，可以将δ值很大的助溶剂与δ值较小的廉价烃类溶剂混合，使混合溶剂的溶度参数落在δ=9~11范围内。该混合溶剂是合成树脂的良好稀释剂。三、原料解析——溶剂溶解度参数的应用依据溶解度参数相同或相近可以互溶的原则，判断树脂在溶剂中可否溶解；依据溶解度参数相同或相近可以互溶的原则，预测两种溶剂的互溶性；依据溶解度参数可以估计两种或两种以上树脂的互溶性；利用涂料用树脂在一系列已知溶解度参数的溶剂中的溶解情况，可以判断该树脂的溶解度参数范围；利用溶解度参数可以判断涂膜的耐溶剂性；溶解性越强，所形成的树脂溶液的粘度越低三、原料解析——溶剂树脂溶液黏度因素很复杂，但主要有两个因素要考虑：溶剂对高聚物的溶解力溶剂的溶解力对树脂溶液黏度的影响溶剂自身的黏度往往被人们忽视的溶剂自身的粘度，对树脂溶液粘度的影响十分显著，溶剂自身粘度相差不大于1mPa.S时，会使树脂溶液的粘度相差几百甚至上千个Pa.S。3.溶剂的黏度三、原料解析——溶剂4.安全性溶剂的安全性是评价和选择溶剂的一项重要指标。例如：纯苯是强致癌物，国家已经严禁单独使用。甲苯、二甲苯、三甲苯对红细胞有很强的杀伤力，将导致白血病。目前聚酯漆所宣扬的“无苯”健康漆，并不是指不含甲苯、二甲苯等，而是指并没有人为添加纯苯，溶剂带入及分解也会产生大量的游离苯。三、原料解析——溶剂第一类溶剂是指已知可以致癌并被强烈怀疑对人和环境有害的溶剂。在可能的情况下，应避免使用这类溶剂。如果在生产治疗价值较大的药品时不可避免地使用了这类溶剂，除非能证明其合理性，残留量必须控制在规定的范围内，如：苯（2ppm）、四氯化碳（4ppm）、1,2－二氯乙烷（5ppm）、1,1－二氯乙烷（8ppm）、1,1,1－三氯乙烷（1500ppm）。三、原料解析——溶剂第二类溶剂是指无基因毒性但有动物致癌性的溶剂。每日允许接触量如下：氯仿（60ppm）、1,1,2－三氯乙烯（80ppm）、1,2－二甲氧基乙烷（100ppm）、1,2,3,4－四氢化萘（100ppm）、2－乙氧基乙醇（160ppm）、环丁砜（160ppm）、嘧啶（200ppm）、甲酰胺（220ppm）、正己烷（290ppm）、氯苯（360ppm）、二氧杂环己烷（380ppm）、乙腈（410ppm）、二氯甲（600ppm）、乙烯基乙二醇（620ppm）、N,N－二甲基甲酰胺（880ppm）、甲苯（890ppm）、N,N－二甲基乙酰胺（1090ppm）、甲基环己烷（1180ppm）、1,2－二氯乙烯（1870ppm）、二甲苯（2170ppm）、甲醇（3000ppm）、环己烷（3880ppm）、N－甲基吡咯烷酮（4840ppm）。三、原料解析——溶剂第三类溶剂是指对人体低毒的溶剂。急性或短期研究显示，这些溶剂毒性较低，基因毒性研究结果呈阴性，但尚无这些溶剂的长期毒性或致癌性的数据。在无需论证的情况下，残留溶剂的量不高于0.5％是可接受的，但高于此值则须证明其合理性。这类溶剂包括：戊烷、甲酸、乙酸、乙醚、丙酮、苯甲醚、1－丙醇、2－丙醇、1－丁醇、2－丁醇、戊醇、乙酸丁酯、三丁甲基乙醚、乙酸异丙酯、甲乙酮、二甲亚砜、异丙基苯、乙酸乙酯