做塗裝技服的,日常工作中多數時間都是在跟溶劑打交道,不停地找平衡。今天我們就通過從事塗裝行業幾十年的技服工程師來了解下他所理解的溶劑。
1.關於溶劑?
本次我們主要說下噴漆房用的普通溶劑。簡單來講,溶劑是用於溶解溶質,分散溶質或幫助溶質懸浮的液體。對於塗料,溶質是樹脂和顏料。但是,溶劑和溶質的概念是相對的,特定情況下,高分子量的非極性樹脂過度稀釋時會破相析出,但這種現象甚少發生,我從業二十幾年,就見過一次。
2.溶劑的分類?
溶劑可以分為真溶劑,助溶劑,成膜溶劑和假溶劑。能夠溶解聚合物的是真溶劑。工業水溶性漆中增強真溶劑的溶解力的是助溶劑。乳膠漆中幫助乳膠粒子流動,彈性形變以及成膜的是成膜溶劑。UV塗料使用的溶劑幾乎100%是成膜溶劑。不能溶解樹脂的是假溶劑。假溶劑用來稀釋,降粘和降本。但是混合合適的假溶劑可以溶解特定的樹脂。
按其它方式分類溶劑還分為烴類和非烴類,極性和非極性,含氧的和不含氧的。混合的分類描述例如烴類包含脂肪烴和芳香烴,非烴類包含含氧的酮類,醇類,酯類和含氮溶劑和含滷素類溶劑。 烴類是非極性的或很低極性,含氧溶劑是中等極性或高極性。含有氫鍵的溶劑可導致極化。
3.塗料中的溶劑有何作用?
●溶劑是作為塗料中聚合物、顏料和其它成分的載體
●溶劑提供成膜必需的流動性
●由於表面張力低,溶劑可以改善顏料和基材潤溼
●低級醇用於氨基樹脂和含矽烷塗料的儲存穩定性,最常用的是正丁醇
●少量的含氫鍵溶劑能提高氣相二氧化矽的觸變性,膨潤土做觸變劑也需要加入少量極性溶劑活化
●正確的溶劑能改善色漿穩定,錯誤的溶劑引起絮凝,流淌,浮色或其它缺陷
●溶劑有助於高光澤和平整外觀的塗層
●溶劑的咬蝕使面漆附著在底漆上,接口水也就是超強溶劑用來消除修補搭接痕跡
●不同的溶劑組合使得塗料方便在不同溫溼度下施工
●非水分散塗料中,載體溶劑能保持粒子穩定而不溶解聚合物粒子
●噴塗使用的稀釋劑加入後能降低粘度方便施工,噴塗和閃幹過程中大部分揮發掉
●鋁粉需經溶劑浸泡後才能穩定存在於塗料中
4.為何溶劑的選擇很重要?
溶劑對塗料的毒性,易燃性,成本,施工性,流動與流平,底材潤溼性,外觀,硬度,柔韌性,VOC有重要影響。幾十年前,配方師為溶劑型塗料選擇各種傳統溶劑都非常容易。但近年來隨著人們認識到傳統溶劑對人體的毒害和對環境的影響,以及新溶劑新樹脂新工藝的應用,對於給定的塗料和工藝如何組合各種溶劑變得相對複雜和棘手。為一款塗料或樹脂選擇溶劑需要考慮一系列條件,包括毒性,易得性,易燃性,沸點,溶解力,揮發性,成本,氣味,氫鍵,粘度和表面張力等。
如今傳統溶劑型塗料的配方很容易百度得到,以前寬泛的法律法規,傳統溶劑型油漆傾向於使用高分子量樹脂(如CAB樹脂,高分子量丙烯酸樹脂和聚酯樹脂),配以大量的溶劑,低固體份低粘度條件下施工以獲得好的性能。高分子量樹脂防止烘乾過程中流掛和提供好的耐久性,而大量使用溶劑使得塗料有粘度低,表面張力低和其它好的施工性能。這種設計允許更寬廣的溶劑選擇範圍和更寬廣的施工範圍。給一個特定樹脂體系選擇溶劑的基本原則是給樹脂選揮發慢的真溶劑配上合適的快幹稀釋劑。
稀釋劑揮發速度需要和真溶劑相當或更快,以保持乾燥固化過程中的溶解力平衡,隨著稀釋劑揮發,溶劑溶解力逐漸增強,溶解力峰值最好出現在70%溶劑揮發後聚合反應發生前。
5.溶劑的替換
每個企業針對突發事件都有一套自己的應急管理辦法,塗料生產廠商為保證產品的穩定會預備多種措施來應對,其中就有配方中的溶劑供應不及時,原料採購價格大幅度上漲而預備第二套方案,即進行溶劑替換,按備用配方生產塗料。但溶劑的替換並不容易,因為沒有哪兩個溶劑性能相同,而溶劑又影響塗料諸多性能,替換時只考慮溶解力是不行的,因為揮發速度,粘度,表面張力都會不同。替換考慮的第一要素應該是揮發速度,替換的關鍵是設計出能得到必要性能的混合溶劑,有時可以用單一溶劑替換,但通常需要多種混合,甚至於需要重新設計整個溶劑體系以移除有問題的一種溶劑。
理想情況下,替換溶劑需要和配方中被替換溶劑有相同或非常接近的揮發速率 ,溶解力亦相近,但實際上可接受範圍比較寬廣。溶解力是重要參數,溶解力參數範圍很大,如果溶解力參數在1-1.5單位內,一般可以接受。好的溶劑替換工作流程是優先到溶劑手冊中找到揮發速率相近的一些溶劑,然後再檢查溶劑的其它性能 。依據產品類別和樹脂類型,一些溶劑因存在反應性官能團,毒性超標,氣味,價格,粘度,表面張力不符而被排除。通過比較溶劑間的各種參數,選擇範圍可以縮小到兩到三種溶劑,這兩三種可以加到配方中進行驗證。