涂料溶剂主要包括三大类产品,第一类是烃类溶剂,根据不同沸点进行分级; 第二类是含氧溶剂类,也是应用最为广发、最为主流的一类;第三类则是最为独特的溶剂-水。
• 烃类溶剂—通常是不同分子量材料的混合物,按不同沸点进行分级,包括脂肪族烃、芳香烃、氯化烃、萜烃等产品。
• 含氧溶剂—分子中含有氧原子的溶剂,能提供宽范围的溶解力和挥发性。很多树脂不能溶于烃类溶剂,但能溶于含氧溶剂。常见有醇、酮、酯和醇醚等产品。
• 水—作为独一无二的溶剂类型,水分子中存在两个氢离子和一个氧分子,在三维阵中相结合,类似交联聚合物。
醇、酮、酯和醇醚这四类含氧溶剂也被称为活性溶剂,以下是对其区别的介绍。
醇类溶剂
醇类溶剂由于醇带有羟基,具高极性和强氢键作用。非极性烃链和羟基之间的关系决定了醇的溶解力。低级醇对强极性树脂如醇酸树脂,脲醛树脂,硝化棉等有很强的溶解力。醇对极性强的树脂的溶解力随着烃链长度的增加而下降,所以高级醇不是像硝化棉等极性树脂的溶剂,但高级醇溶解性能温和,非常适宜用作面漆的溶剂,因为它不会软化底漆而发作咬底现象。特别在塑料用涂料中,醇类溶剂仅会对塑料表面溶胀,而不会软化塑料。生产船舶涂料和重防腐涂料的企业多采用溶解能强,相对挥发速率较低(0.44--强氢键作用) 的正丁醇作为主活性溶剂。
酯类溶剂
酯类溶剂目前主要被用于硝基涂料中,如在硝基木器涂料中,醋酸正丁酯被大量用作活性溶剂。其实从特性上看,酯类溶剂可被用于更多类型的涂料中,如作为丙烯酸树脂型(尤其是羟基丙烯酸型)塑胶涂料的主活性溶剂更多地选用酯类(醋酸乙酯,醋酸正丁酯)。酯类溶剂的极性比醇类低,但对极性树脂有非常好的溶解力。随着酯中醇及酸基团中碳链的增长,其对极性树脂的溶解力会下降,但对低极性树脂的溶解力反而会增强。例如醋酸正丁酯对硝化棉,丙烯酸树脂和醇酸树脂等有良好的溶解力,它属于中等挥发速度溶剂,其挥发度高到足以从涂膜中迅速挥发,低到能阻止缩孔,泛白和无序流动。在配方中,醋酸正丁酯常同芳烃溶剂一道使用,由于它具有较低粘度,特别适用于高固含涂料,它也是聚氨酯涂料中使用最广的溶剂。
酮类溶剂
酮类溶剂化学稳定性好,由于羰基的存在,酮为氢键受体溶剂,具备优异的溶解力。例如最常用的丁酮,相对挥发速率稍低于丙酮,是木器涂料(硝基及聚氨酯),丙烯酸树脂涂料和乙烯树脂涂料常用的溶剂。由于挥发速率过快,丙酮和丁酮极少用于船舶涂料和重防腐涂料中。选择二丙酮醇作为主活性溶剂能在充沛溶解树脂基础上使涂膜具有良好的流平性。
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。醇醚类溶剂在溶剂性漆中与其他溶剂混合使用,其特点是在大多数溶剂挥发后能保持涂膜的流平性。醇醚类溶剂与水有很好的相溶性,被广泛地用于水性涂料,作助溶剂,起偶联使用。
另外,在涂料生产中,除活性溶剂外还适当地掺用一些填充溶剂,填充溶剂多数为非极性烷烃及芳烃溶剂(弱氢键)。烷烃溶剂主要有脱芳D系列、120#溶剂油及200#溶剂油等;芳烃溶剂主要有甲苯、二甲苯、混合芳烃等。作为填充溶剂,脱芳烃D系列溶剂具备较好的化学稳定性、且不含多环芳香烃,对人基本无毒等优势,目前正逐渐替代有毒性的含苯溶剂。