中国涂料工业中溶剂的使用及发展趋势(2)

2019-08-01 22:59

被更多地作为助溶剂在硝基漆中,我们常加醇类作为助溶剂或潜溶剂:醇类不能单独溶解含氮量为11.7%--12.2%的硝化棉,但它们具有潜在的溶解能力.在与酯,酮等活性溶剂于一定比例范围内配合时, “混合溶剂”具有同样甚至更大的溶解力.如一份醋酸乙酯的甲苯稀释值为3.4,而半份醋酸乙酯加半份乙醇的稀释比值同样为3.4.醋酸丁酯的甲苯稀释值为2.7,而半份醋酸丁酯加半份乙醇的稀释比值高达为2.95,多数情况下乙醇价格远低于醋酸丁酯。加入少量正丁醇到醇酸树脂漆中可显著降低粘度; 在涂料中加入少量异丁醇可有效的阻止漆膜泛白, 也可提高流动性和光泽.

甲基异丁基酮(MIBK)作为中沸点溶剂,可赋予硝基漆良好的流动性和光泽度, 并能有效地降低醇酸树脂漆粘度,它的加入将能提高填充溶剂的加入量; 此外, MIBK与醇和芳烃溶剂配合可更有效地溶解环氧树脂.

助溶剂品种及用量选择适当时,不但质量好,还可大大降低成本;在以聚酯树脂为基材的卷材涂料中,助溶剂多选择某些酯类(醋酸正丁酯)及醇类(丁醇)和某些酮类(丁酮);作为丙烯酸树脂型塑胶漆的助溶剂以醇类(丁醇,异丙醇,正丙醇)和某些醇醚类(乙二醇丁醚, 丙二醇甲醚),同样由于毒性等原因,现乙二醇丁醚正部分被二丙酮醇等替代。

4. 更多地考虑活性溶剂与填充溶剂的配比平衡

仅用活性溶剂将导致成本太高,且由于 “太充分”溶解树脂而使油漆粘度 “太低”;但掺用填充溶剂时,除了适当选择品种外,还要控制其用量,以保证混合溶剂有相当的溶解力.

稀释比值----一份活性溶剂可以容忍填充溶剂的最高份数.超过此值,溶解力将完全丧失.拟订配方时,必须充分考虑施工环境温度, 体系中填料, 颜料及助剂对溶剂溶解力的影响,保留多余活性溶剂以保证溶解力。温度升高,稀释比值也会降低.这也是硝基漆在热天要多用活性溶剂的一个原因。

以硝基漆为例:

在填充溶剂中,芳烃类比石油溶剂的稀释比值要高得多.

如对应醋酸乙酯: 稀释比值分别为: 甲苯—3.4; 石油溶剂---1.0.

在以酮为活性溶剂时尤为明显:同样对应丙酮: 稀释比值分别为: 甲苯—4.5; 石油溶剂---0.7。

所以在硝基漆中,都以甲苯或二甲苯等芳烃作为填充溶剂,而很少采用脂肪烃作为填充溶剂。当然, 加入少量正丁醇可显著增加硝基漆用填充溶剂的量.

关键--------“再配方”概念: 就是维持实际用之有效的混合溶剂配方的原有性能(溶解力和挥发率)不变,而用市场价格较低,供应充沛的溶剂替代---降低成本。

二.我们涂料工业用溶剂目前存在的问题

1.对溶剂本身的性能差异认识不足

同一种溶剂也有不同的品质规格,导致其被用于涂料中表现出的性能差异大:如混合二甲苯有溶剂型及混合异构级,前者

乙基苯含量达50%以上,溶剂型二甲苯溶解力不如混合异构级,不能用于对品质要求高的塑胶漆和汽车漆等;又如混合芳烃S-100:可分别来自裂解C-9和重整C-9。裂解C-9中烯烃虽由加氢饱和,但芳烃总含量不够,表现为初馏点下移,且溶解力不够,将他们用于船舶漆和防腐涂料问题不大,但用于对挥发速度有要求的木器漆及对溶解力也有要求的树脂制造时一定会影响品质。树脂厂通常会用测苯胺点或混合苯胺点来验收混合芳烃S-100, 苯胺点或混合苯胺点越低,溶剂的溶解能力愈强,芳烃的含量也愈高.

2.对溶剂本身的品质要求认识不足

某些厂为了追求价格优势,不惜在配方中采用低品质的溶剂,如在该用混合异构级二甲苯的配方中采用高乙苯含量的溶剂二甲苯,甚至大量用非标低芳烃含量二甲苯;不少厂仍使用价廉但国际上禁用的CAC。

3.不十分清楚涂料本身对溶剂品质的要求

不同涂料由于采用的树脂不同,对同一种溶剂的要求也不同。混合芳烃S-100在硝基木器漆中主要作用为调节挥发速度,太宽的馏程和低的初馏点不能很好地起作用;混合芳烃S-100在船舶漆和防腐涂料中不十分要求其调节挥发速度,主要作用是降成本和调节施工粘度,适当宽的馏程对使用影响不大.

4. 注意某些溶剂的保质期

一些活性溶剂存在保质期如二丙酮醇, 原则上过了保质期不应再被使用, 因为其內部活性基团己产生了变化; 作为固化剂稀释剂的醋酸丁酯要求含水量低, 醋酸丁酯贮存过长且不当或在运输过程中都有可能导致含水量增加; 丁酮同样对水份敏感, 罐装涂料对水份要求高,含水份超标的丁酮会导致某些罐装涂料 “变色”。

4.涂料厂 “无力”控制所购买溶剂的品质

这类问题在市场上普遍存在,尤其是散水供应的溶剂.主要表现为:

a. 供应商尤其是贸易商往往从不同渠道采购同一品种, 然后 “混罐”贮存. 由于不同生产商采用的工艺有别, 导致同一品种品质有差异, “混罐”后溶剂品质肯定受影响. 如混合溶剂级二甲苯,不同生产厂家其芳烃总含量有区别,“混罐”后其芳烃总含量有变,影响到其溶解力。

b. 由于不同生产商采用的工艺有别, 导致同一品种品质有差异, 涂料配方须作相应调整. 但供应商尤其是贸易商在报价时往往申报 “己经过认证”的厂家, 实际送货是另一码事. 如混合芳烃S-100: A厂为重整工艺, 馏程为160—180’C; 而B厂为裂解工艺,馏程为150—170’C。前者总芳烃含量高,对丙烯酸树脂有一定溶解力。但供应商并无A厂货,而此用家用它生产木器漆。为拿到订单,供应商往往谎报A厂货,但送B厂货。对有一定检验能力的大厂,结果往往是当场退货,但影响生产;对无检测能力的用户,会影响它们产品品质。

c. 供应商将品质检测报告当儿戏. 各涂料厂应对溶剂生产厂家的品质检测报告(COA) 引起足够重视. 我们希望见到更多负责任的溶剂供应商. 某些溶剂供应商为应付了事, 随便找个品质检测报告(COA) 发来,我们发现过1-2年前的品质检测报告(COA), 甚至与报价时申报的厂家严重不符. 品质检测报告(COA) 被用于溶剂品质的考核, 万一涂料出现品质问题, 它们被用作品质分析的重要证据.

d. 供应商做假: 在国标二甲苯中掺入一定比例的低品质粗二甲苯可达到 “降成本”目的; 偏三甲苯市场不好时掺入混合芳烃S-100中卖等. 这些做法极大地影响了下游客户产品品质.

e. 二次 “污染”: 应下游用户降低成本的要求,经销商多数采用回收桶装送溶剂. 这些桶往往先装过各类树脂等, 由于树脂粘度高, 粗放式 “清洗”无法除掉它们--尤其是天气冷时, 装入溶剂后即造成 “二次污染”. 如果上批所装树脂与你配方所用树脂完全不同时, 成品油漆的性能会受很大影响, 这也是不少大厂坚持用新桶的原因; 散水溶剂在运输周转过程中也会产生“二次污染”: 某北方大厂生产的丁酮品质不错, 但运到华南后客户往往抱怨含水量过高, 这与其在运输周转过程中产生“二次污染”有关. 不少大厂仍坚持 “进厂检测”是不无道理的.

三.在涂料中溶剂发展的方向

1.低毒甚至无毒化,

如果大量吸入,所有溶剂都有毒!

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MIBK,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中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: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。欧盟已立法在与人接触的产品中对某些物质设限,其中包含PAHs多环芳香烃。混合芳烃S-100及S-150肯定含PAHs--多环芳香烃。

2. 高效溶剂的使用

多数厂家在选择活性溶剂时一般围绕着 “老三样”转: 谈到醇类一般选正/异丁醇, 异丙醇; 谈到酮类均跑不掉丁酮, 丙酮; 考虑酯类时首选丁, 乙酯. 其实有不少性能优良的溶剂建议考虑: 如醇类中的正丙醇; 将甲戊酮(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; 三甲基环已酮在涂料中可用作气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;目前多数以聚酯树脂为基材的卷材涂料制造商为改善涂料的流平性,都会加入具有较高的沸点, 很低的吸湿性, 较慢的相对挥发速率(0.02) 和突出的溶解能力异氟尔酮; 而将二异丁基酮(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;含有高碳醇醋酸酯的涂料可获得较高的电阻率,由于电阻率影响涂料的雾化特性和静电喷涂时的转移效率,故希望将静电喷涂时的涂料电阻率调整到0.6—1.0M欧,但这对于金属闪光涂料等却是一个难题,而使用具有接近烃类溶剂电阻率的高碳醇的醋酸酯溶剂不仅可获得高的电阻率,同时又可获得烃类溶剂难以提供的溶解能力。作为高碳醇醋酸酯之一的醋酸乙酯:与醇醚醋酸酯和高沸点酮类溶剂相比,将它用于对潮气敏感的各种气干型涂料中,不仅由于其较慢的挥发速率而有效地减少涂膜 “发白”,同时由于其从涂膜中扩散逸出的速度比前者快,故可同时得到较快的干燥速度:在正常温度条件下:醋酸乙酯比乙二醇乙醚醋酸酯的干燥速度快15%--30%,这一特性使其在硝基漆,双组分聚氨酯涂料及挥发型丙烯酸树脂漆中应用时显示出独特的优势。

即使将这些溶剂作为助溶剂也可望起到协同作用, 大幅改进涂料的施工和其他综合性能.当然, 我们应充分考虑资源的可取得性和成本等因素. 以下对几类高效溶剂进行重点介绍:

a. 二丙酮醇

其分子中含一个酮基和一个羟基. 因此是许多树脂如醇酸树脂, 环氧树脂, 聚醋酸乙烯树脂和醋酸纤维素的良好溶剂.其沸点为166℃, 由于强氢键作用,相对挥发速率为0.15. 二丙酮醇仅应用于乙烯基树脂涂料不够, 其他塑胶涂料甚至卷材涂料也可大量采用, 实际上, 二丙酮醇对纤维素醚, 丙烯酸树脂, 苯氧树脂和环氧树脂有非常强的溶解力.

b. 醇醚类溶剂

醇醚类溶剂是一种含氧溶剂, 主要是乙二醇和丙二醇的低碳醇醚. 组成中既有醚键, 又有羟基. 前者具有亲油性, 可溶解憎水化合物, 后者具有亲水性, 可溶解水溶性化合物. 醇醚类溶剂在溶剂型涂料中与其他溶剂混合使用, 特点是在大多数溶剂挥发后仍能保持涂膜的流平性.

乙二醇醚类溶剂由于毒性原因正被其他低毒溶剂所取代, 目前, 丙二醇醚类溶剂在涂料中正被广泛使用.


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