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涂料知識：特性溶劑

作者：鋼結構網    
時間：2010-11-05 16:45:28 [收藏]

    關鍵詞：特性 知識 涂料  
        在涂料配方的黃金時代，當幾乎所有的配方都是以溶劑為基礎時，與粘合劑體系溶解在溶劑中的程度相比，溶劑從施涂的薄膜中脫離的效率對于配方設計者而言要苛刻得多。當今的配方標準更強調降低揮發性有機化合物(VOC)，因此具有最可能低的粘度和最高固體填充量的高效媒介物體系已經變得與能夠實際涂覆為無缺陷的薄膜同等重要了。

        對于當代配方設計者而言，必須盡其所能從有時是次優選溶劑的減少的容量中挖掘出最佳的應用性能。該溶劑或溶劑混合物對于溶解涂料的粘合劑體系必須是高效的。這使得當今溶劑體系更為復雜，通常由溶劑的組合構成以協同提供樹脂溶解性，同時滿足涂料的粘度或施涂需要。

        由于這樣或那樣的原因，作為配方設計者，我們發現不再將溶劑看作是一大群更有利。將其區分為“舊世界”或商品溶劑和這些以新用途為導向的“調和”溶劑的最早的方法是提出對新制品的一整套新的分類，從而出現了特性溶劑的名稱。

        溶劑和樹脂的關系―溶解

        很顯然，必須將涂料配方的樹脂或粘合劑部分溶解在某種媒介物中，從而使進一步加工和最終的施涂成為可能。從定義來看，樹脂是分子鏈的無定形的聚合團，其中分子鏈纏結并且通過相鄰的聚合物鏈上位點間的副價吸引而固定。動能(例如用高速分散機)可以部分克服該價吸引。這使得聚合物團拉伸和移動，使得相對小的溶劑分子侵入聚合物。如果作用于聚合物鏈間的分子間力比溶劑分子和聚合物鏈間的力強，則不會產生溶解。在這種情況下，引入的“溶劑”是該聚合物的非溶劑。

        但是，如果溶劑對聚合物鏈的吸引比該聚合物鏈與其相鄰的鏈間的吸引強，在利用動能的情況下副價鍵斷裂，侵入的溶劑將每一個聚合物鏈彼此分離。由于溶劑分子占據了鍵合位置，因此聚合物鏈的再結合已不可能。該過程繼續作用于整個聚合物或樹脂團，直至將聚合物鏈分開和解纏結，樹脂鏈彼此分離地漂浮并且均勻地分散在涂料配方中。

        該已溶解的“樹脂湯”的分子彼此相互作用以及與配方的其他組分(包括顏料、填料和改性劑)相互作用的程度建立起最終配方的粘度。粘度在配方的多個層次上是至關重要的，這包括從下游的可加工性到將薄膜施涂到基材上以及在整理過的干涂膜中缺陷的個數。

        溶劑的種類―特性溶劑所屬種類

        現有10種溶劑，分為三大類。第一類溶劑為烴類，其通常為不同分子量的材料的混合物，并且通過沸點而不是化學結構進行分類。該類的成員包括：

        脂肪族烴類

        芳香族烴類

        氯代烴類

        萜烯

        第二類也是最重要的一類為氧化溶劑，特性溶劑類的絕大多數存在于該類。這些純化學品在分子中某一位置上存在氧，并且對于用于涂料的絕大多數樹脂種類具有更大的溶劑性。

        該類的成員包括：

        醇類

        二元醇醚類

        酯類

        酮類

        硝基烷類

        最后的一類，也是獨自的一類，是那些奇怪的小分子“通用溶劑”―水。水獨自為一類主要是因為其分子結構，對于涂料應用要么立刻非常好，要么特別不好。在水中具有兩個活性(暴露的)氫離子和一個電負性的原子(氧)。沒有如(類似結構的)醇那樣形成直線鏈，水分子在三維空間締結，與交聯的聚合物類似。當以這種方式彼此締結時，其副價鍵的強度大于(更不易斷裂)醇。與醇相比需要高得多的能量使分子解離并且使它們與其他材料結合。這意味著盡管水對于許多樹脂材料是一種高效的溶劑，但其劣勢在于高比能和高沸點。不同于絕大多數的溶劑，水的蒸發速度在很大程度上受施涂時環境相對濕度的影響以及受吹過濕膜的空氣的影響。最后，定義了水的低蒸汽壓的相同的獨一無二的分子結構也決定了其高表面張力。這直接影響著配方在基材上濕潤和粘附的能力。由氫離子提供的該高表面能造成了水難于在更低表面能的基材上濕潤并獲得良好的粘附。由此絕大多數的特性溶劑走到了前臺，通過從根本上“固定”水不良的接觸角參數，同時使其可取的性能不受到損害。
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