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1、涂料用溶剂 涂料中的溶剂除水外都是可挥发的有机 物。它们用于溶解或分散成膜物(主要是聚合 物)，调节由成膜物和颜料组成的复合体系的 粘度和流变性能，使其成为易于涂布的流体 ，即涂料。 涂料在涂布于基材上之后，溶剂 应从漆膜中挥发掉使漆膜具有较好的物理机 械性能。 涂料中选择溶剂的标准主要是溶剂的溶解 能力，挥发性，闪点，毒性及价格。 溶剂的主要作用：溶解或稀释固体或 高粘度的成膜物质，使其成为有适宜粘 度的液体，便于施工。溶剂在液体涂料 中占有很大比例，一般在50%以上。 从广义上来说增塑剂也是一种溶剂， 但在成膜以后，它基本保留于漆膜中不 易挥发，本部分主要讨论一般溶剂。 一、溶剂的分类 溶
2、剂现在大多来源于石油化工产品， 其主要品种介绍于后: 石油溶剂 苯系溶剂 萜类溶剂 醇和醚 酮和酯 氯代烃和硝基烃 石油溶剂 是指用蒸馏或热裂石油的方法 得到的溶剂，前者得到的主要是 烷烃类化合物，但含有部分芳香 族化合物，后者得到的是芳香族 含量高的溶剂。 通常称为石油醚的溶剂是指低沸点的石油 馏分，只含15%的芳烃。 漆用溶剂汽油或称白油或松香水，一般含 15 18%的芳烃，挥发较慢，可以溶解大 部分天然树脂，以及含油量高的醇酸树脂 ，但对合成树脂一般溶解力较差，白油除 用作溶剂外，也用于清洗溶剂。 高芳烃含量的石油溶剂，芳烃含量可高达 80 93%，主要是各种二甲苯的混合物， 它有很高的
3、溶解力，有淡的不难闻的气味 。 苯系溶剂 主要有工业甲苯和二甲苯。甲苯常用于 混合溶剂，用于气干乙烯基涂料、氯化橡 胶涂料的溶剂以及硝基漆的稀释剂。 二甲苯是涂料中最重要的溶剂之一，它 的溶解力强，挥发速度适中，广泛用于醇 酸树脂，氯化橡胶，聚氨醋以及乙烯基树 脂的溶剂，它的溶解力还可以用加入10 %20%的丁醇而增加，是用于烘漆、快干 气干漆的溶剂，具有很好的抗流挂性能。 萜类溶剂 主要有松节油、二戊烯和松油等，松 节油是从松树等针叶树及其分泌物中提取 的清亮、无色而有刺激味的液体，主要成 分是a一蒎烯、一蒎烯和二戊烯等。 松节油的来源不同，溶解力也不同， 一般用木材蒸馏而得的因含有较多二戊
4、烯 ，溶解力较好。 因松节油中含有不饱和化合物，它们 可以被氧化或聚合，生成的物质可成为 漆膜的一部分，这种特性使它有助于干 性油的干燥，所以广泛用干油基漆中， 松油的挥发速度适中，溶解力强，用于 烘漆中能改进流平性，增加光泽度。 醇和醚 醇类主要有乙醇和丁醇。乙醇中常加入 少量甲醇成为变性乙醇。它是挥发快的溶 剂。常用为聚乙酸乙烯酯、虫胶、聚乙烯 醇缩丁酯等的溶剂，也可以用于硝基纤维 素的混合溶剂。正丁醇挥发速度较慢，可 和烃类溶剂及亚麻油等混溶，可用为油基 漆，氨基漆和丙烯酸树脂，聚乙酸乙烯酯 的溶剂，也可用于硝基漆的混合溶剂中。 二丙酮醇(l)是一种无味的高沸点（167） 溶剂。它是硝基
5、漆的良溶剂，溶解性很 高，它在受热时可分解出丙酮。 醚类一般在涂料中较少使用，但乙二醇 的单醚和醚酯，如乙二醇单乙醚，乙二醇 单乙醚醋酸酯、乙二醇单丁醚等都曾是涂 料中的重要溶剂，它们可和烃类溶剂混溶 ，大部分还可和水混溶.是不少树脂的优良 溶剂，它们常作为共溶剂的组分，特别是 用于水性涂料中作为共溶剂和乳胶涂料中 作为助成膜剂.但是，近来发现乙二醇的这 类衍生物毒性太大，因此不宜继续使用， 它们的代用品是丙二醇的单醚或醚酯。 酮和酯 酮类溶剂主要有丙酮， 丁酮和甲基异丁基 酮。丙酮挥发很快，溶解力很强，可用于烯 类聚合物和硝基纤维素的溶剂， 它常和其 它溶剂合用。丁酮或称甲乙酮也是挥发快和
6、溶解力强的溶剂，可用于烯类共聚物、环氧 树脂、聚氨醋涂料中作溶剂，它也常和一些 溶解力差的溶剂混用以改进涂料的成膜性和 涂布性能。甲基异丁基酮用途和丁酮类似， 但其挥发速度较慢。环己酮也是一种优良的 溶剂，挥发速度较慢，但有难闻味道。 酯类主要有乙酸乙酯和乙酸丁酯，它 们以前都主要用于硝基漆，现在使用更 为广泛，可用干多种合成树脂，特别是 乙酸丁酯挥发速度较慢，更为合用甲乙 酸乙酯和丁酯的溶解力都低于酮类溶剂 ，酮类溶剂也较便宜，所以有被取代的 趋势，但乙酸乙酯和丁酯的味道比酮容 易为人所接受。 氯代烃和硝基烃 它们都有很好的溶解性能，如二氯 乙烷、三氯甲烷、三氯乙烯、四氯乙烷 、硝基甲烷等，
7、但毒性太大，不宜在涂 料中使用。由于高的极性，可用于调节 静电喷涂涂料的电阻。 溶剂的分类和互溶性 氢键A-H-B(其中A或B为电负性大而半径 小的原子，例如:O, N, F等)的生成条件是溶剂 分子中存在给电子原子B或受电子的A-H键。 因此，有机溶剂可以按照是否含有A-H键或B 分为四种类型 ( 1 ) N型溶剂， ( 2 ) A型溶剂， ( 3) B型溶剂， (4) AB型溶剂， ( 1 ) N型溶剂，即:惰性溶剂。例如:烷烃 类、苯、四氯化碳、二硫化碳、煤油等 不能生成氢键的溶剂。 ( 2 ) A型溶剂，即:受电子溶剂。例如:氯 仿、二氯甲烷、五氯乙烷等含有A-H键的 溶剂，能与B型溶
8、剂生成氢键。 ( 3) B型溶剂，即:给电子溶剂。例如:醚、酮 、醛、酯、叔胺等含有B原子，能与A型溶 剂生成氢键的溶剂。例如: (4) AB型溶剂，即:给受型电子溶剂。这类溶 剂同时具有A-H键和B，可以缔合成多聚分子 。这类溶剂可以分成三类: AB(1)型溶剂，即:交链氢键缔合溶剂 AB(2)型溶剂，即:直链氢键缔合溶剂 AB(3)型溶剂，即:生成内氢键的分子 ( a) AB(1)型溶剂，即:交链氢键缔合溶剂 。例如:水、多元醇、胺基取代醇、羟基 羧酸、多元羧酸、多酚等。 ( b) AB(2)型溶剂，即:直链氢键缔合溶剂 。例如:醇、胺、羧酸等。 ( c) AB(3)型溶剂，即:生成内氢键
9、的分子 。例如:邻位硝基苯酚等。这类溶剂中的 受电了基团A-H由于已形成内氢键而不再 接受电了，因此AB(3)型溶剂的性质与B型 溶剂相似。 各类溶剂的互溶规律可以用下图表示 溶剂互溶图 二、溶剂的主要特性 (一)溶解力 在涂料工业中，溶剂的溶解力是指溶 剂溶解成膜物质而形成均匀的高分子聚合 物溶液的能力。溶剂将高聚物分散成小颗 粒，形成均匀溶液的能力；一定浓度的树 脂溶液形成的速度；一定浓度溶液的粘度 以及济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。 通过对物质溶解过程的研究表明，低 分子化合物在液体物质中的溶解和高分 子化合物溶解在有机溶剂中的机理是完 全不同的。 当把
10、低分子的固体溶质加到溶剂中去 ，溶质表面上的分子或离子由于本身的 热运动和受到溶剂分子更大的作用力的 影响。克服了溶质内部分子或离子间的 引力，逐渐离开溶质表面，并通过扩散 作用均匀地分散到溶剂中去，成为均匀 的溶液。例如将低分子量的葡萄糖溶于 水中，很容易溶解，溶解过程能迅速完 成。 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合力所决定的 溶剂向高分子聚合物分子间隙中扩散的 难易，也即溶剂对于高聚物的溶解力不 是溶剂单方面的性质。 1极性相似的原则 极性相似的原则是最早出现的判断溶 剂对物质溶解能力大小的经典理论 “同类溶解同类”这就是极性相
11、似原则的核心 。 2.溶解度参数相近的原则 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。溶解度参数等于内聚能密度的平方根。 式中 E内聚能； V摩尔体积；HV摩尔汽化热； R气体常数；T绝对温度。 高分子之间的相容或发生扩散作用的必要热力学条件 是自由能的降低，即 G越趋向负值，越有利于相容。 如两种物质的溶解度参数分别为1和2 ，当1=2时 ， H= 0，表明两者混合时并不吸收热量，相容性很好； 当1- 2值很大时，H必然很大，若令二者相 容，就要吸收很大热量，只有温度T在很高时才有可能； 1- 2或H大到一定程度，以致即使T很高， G还是正值，表明两种高分子不相容。 溶剂对聚
12、合物的溶解，有以下判断标准， 即 =1- 2 = 2.0作为聚合物耐溶剂性的划分界限。 一般分为三个等级： 2.5，耐溶剂； = 1.7 2.5，有轻微溶胀作用； 1.7，不耐溶剂。 作为涂料用溶剂， 常以 1作为良溶剂判断标准。 例题 今有环己酮、甲基一苯基酮和甲基一丁基 酮3种溶剂，试确定哪种可以溶解氯乙烯- 醋酸乙烯共聚树脂? 解:查表知环己酮、甲基一苯基酮和甲基一丁基酮的溶 解度参数值为9.9, 10. 6和8.5。查表知，氯乙烯一醋酸乙 烯共聚树脂的溶解度参数平均值为10.5。由于3种溶剂 和其溶解度参数差值的绝对值分别是0.6, 0. 1和2. 0。所 以环己酮和甲基苯基酮的溶解度
13、参数和氯乙烯一醋酸乙 烯共聚树脂的溶解度参数差值的绝对值小于1. 3 1. 8, 可以溶解该树脂，而甲基丁基酮和该树脂溶解度参数差 值的绝对值大于1.8，故不能溶解该树脂。 混合溶剂 现代涂料用合成树脂的溶度参数多数在 = 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 12，有一定的助溶作用，为溶剂 。 非极性烃类溶剂 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： n 浑 = ii（i =1 n） n 式中：i 第 i 种溶剂的溶度参数； n i 第 i 种溶剂的体积分数。 利用这个加和公式，可以将值很大的助溶剂与值 较小的廉价烃类
14、溶剂混合，使混合溶剂的溶度参数落在 = 911范围内。该混合溶剂是合成树脂的良好稀释 剂。 已知天然橡胶的溶解度参数平均值为8. 2 ，正己烷的溶解度参数值为7. 3与8. 2相 差很少(为0.9)，可以很好地溶解天然橡 胶，但若加入适量的甲醇可以使其溶解 增强，试求甲醇的最佳加入量是多少? 解:设加入甲醇后，在甲醇一正丁烷的混 合溶剂中。甲醇所占的体积分数为X.正丁 烷的体积分数为1-X。 查表知，甲醇的溶解度参数值为14. 6。 混合溶剂的溶解度参数为: mix=14.6X+7. 3 (1-X) 欲使此混合溶剂对天然橡胶有最大 的溶解能力，混合溶剂和天然橡胶的溶 解度参数值最好是相同，即
15、mix=8. 2， 代入上式得: 8 .2=1 4.6X十7.3 (1-X) 解此方程得:X=0. 125,即在正己烷中加 入12. 5%的甲醇(以体积计)，所得的混合 溶剂对天然橡胶的溶解力最强。 ( 3)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，可以判断树脂在溶剂(或混 合溶剂)中是否可以溶解。 依据溶解度参数值相同或相近可以 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。如果这几种树脂的溶解 度参数(或溶解度参数数值范围的平均值)彼 此相同或相差不大于1，这几种树脂就可以 互溶。这将对预测混合树脂溶液的贮存稳 定性及固体涂膜的物化性能如透明度、 光泽等)具有理论及实用价值。 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，
