溶劑和稀釋劑使我們經(jīng)常聽(tīng)到的兩個(gè)詞,但是有時(shí)候感覺(jué)又沒(méi)什么區別,今天我們詳盡的探討一下二者的區別。下面我們先對溶劑和稀釋劑的基本概念及區別做一描述。讓后再對溶劑在膠粘劑中選用的理論技巧進(jìn)行分析。
溶劑和稀釋劑的基本概念
溶劑、稀釋劑是指能夠降低樹(shù)脂體系的粘度,使樹(shù)脂和其他組份更好地混合,或者使膠粘劑更好地應用于基材表面的化學(xué)物質(zhì)。
與高分子物質(zhì)相比,溶劑和稀釋劑都是小分量物質(zhì),它們在化學(xué)和物理學(xué)角度均可以和樹(shù)脂、固化劑等相容。
那么二者的區別是什么呢?區別就在于二者的蒸氣壓。還有一種觀(guān)點(diǎn)是溶劑可以溶解主體樹(shù)脂及助劑,而稀釋劑的作用主要是降低涂料體系的粘度。
溶劑的蒸氣壓相對較高,在特定的環(huán)境條件下將會(huì )揮發(fā)掉。有些溶劑在常溫常壓下可以迅速揮發(fā),而其他一些溶劑可能需要高溫和低于常壓下才會(huì )揮發(fā)。
稀釋劑的蒸氣壓很低,一般在常溫下不會(huì )揮發(fā)。配方體系中添加稀釋劑的主要作用,是降低粘度,改善樹(shù)脂與填料的混合,增加填料添加量,或者改善應用性能。
溶劑和稀釋劑在涂料體系中的選用技巧及原則
在涂料體系配方中一般需要具有不同蒸氣壓,溶解強度和分散能力的溶劑。
溶劑的作用是用來(lái)暫時(shí)降低環(huán)氧體系的粘度,使其配方中的樹(shù)脂分子具有更好可移動(dòng)性、流動(dòng)性。使用溶劑,主要是考慮以下的一個(gè)或多個(gè)原因:
1)幫助配方制作時(shí)樹(shù)脂體系的分散,混合和潤濕。
2)降低膠粘劑體系的粘度,使各種組份易于混合,以及使用階段的更好地分散。
3)將固體樹(shù)脂或固化劑液態(tài)化,以便其能夠在支撐載體上使用,或者在基底上干燥成膜。
所以我們選擇溶劑時(shí),需要考慮到其對該樹(shù)脂的溶解度,以及最終產(chǎn)品所要求的粘度,干燥時(shí)間以及潤濕效果。所有這些性能都會(huì )影響到涂料體系產(chǎn)品的應用性能和粘接效果。
一般需要溶解或者稀釋的不止一種組份(如樹(shù)脂,固化劑,聚合物助劑,顏料,粉體等)。所以通常需要通過(guò)混合不同的溶劑,來(lái)達到所要求的溶解度或者滿(mǎn)足某種工藝條件(比如干燥時(shí)間,表面成膜性等)。
通常,所使用的溶劑通常都是有機物,選用溶劑的基本規則是:極性樹(shù)脂要求極性溶劑,非極性樹(shù)脂需要非極性溶劑。溶劑型的樹(shù)脂產(chǎn)品通常固含在10-50%,粘度隨著(zhù)具體應用的不同,在1000-30000cps之間變化。
涂料體系體系中,溶劑的作用一般是用來(lái)降低體系粘度,以滿(mǎn)足應用的工藝條件。當涂料被用于基材表面后,溶劑會(huì )在固化反應之前揮發(fā)。否則,在粘接面間就會(huì )產(chǎn)生氣泡或者汽囊,造成樹(shù)脂和基材間粘接力的降低。
涂料體系配方中所用溶劑的前提是,不能對所施工的基材產(chǎn)生腐蝕或其他不良效果。塑料、彈性體、聚合物泡沫等對涂料體系中的某些溶劑尤其敏感。所以在做配方前,需要測試所用溶劑對基材是否會(huì )造成腐蝕,降解等不良影響。
3、溶劑的種類(lèi)
涂料體系中的常用溶劑包括:丙酮、甲乙酮、甲苯、二甲苯、乙二醇醚 、醇類(lèi)等。通常,溶劑的溶解效果隨著(zhù)樹(shù)脂分子量的增大而降低。
在涂料體系中有某些溶劑稱(chēng)之為'真溶劑',指的是可以對涂料體系進(jìn)行各種濃度的稀釋而不會(huì )產(chǎn)生樹(shù)脂沉淀。例如在環(huán)氧體系的真溶劑包括甲乙酮MEK、雙丙酮醇、甲基環(huán)己酮、大多數的乙二醇醚及其醋酸酯。丙酮不是一種真溶劑,它可以和高分子量環(huán)氧樹(shù)脂配制40%的溶液,但卻無(wú)法配制20%的溶液。芳香族溶劑如甲苯、二甲苯以及小分子量的醇,如異丙基醇和正丁基醇,通常要和其他溶劑混合使用以提高溶解度。使用混合溶劑,通常是為了提供某一特定的揮發(fā)速度以及溶解度。這些混合溶劑一般由易揮發(fā)和慢揮發(fā)溶劑組成。易揮發(fā)溶劑是基于一些低沸點(diǎn)的酮,如丙酮和甲乙酮。慢揮發(fā)溶劑是基于高沸點(diǎn)(低蒸氣壓)的化合物。
一、溶劑的選擇
一般膠粘劑選擇溶劑或混合溶劑需要基于以下條件:
1、施工和使用方法(刷,噴,鏝,等等)
2、涂料體系的性能以及配方中的共聚樹(shù)脂組份
3、溶劑和配方中的組份是否可能發(fā)生化學(xué)反應
4、最終產(chǎn)品所要求的粘度及固體份含量
5、基材表面對溶劑/混合溶劑的敏感性
由于有條件要求眾多,選擇一種合適的溶劑以達到這種平衡也是一門(mén)藝術(shù)。溶劑選擇不當,會(huì )造成很多問(wèn)題,如固化膠層中的蒸汽截留,膠膜性能較差等。
有很多種不同的溶劑體系可以和同一種涂料體系相配合。
也就是多種混合溶劑體系,對同一種涂料/膠黏劑體系具有很好的流動(dòng)性和流平性,揮發(fā)速度也剛好合適。
有時(shí)候需要通過(guò)溶劑的合適配比,除了降低體系粘度的同時(shí),還需維持一定的固含要求。
有時(shí)候需要調節溶劑體系,來(lái)適應不同的應用條件。例如,一個(gè)典型配方中含有70%的樹(shù)脂和30%的混合溶劑“A”,其粘度為5000cps,適用于刷涂工藝;而同樣的樹(shù)脂含量,使用混合溶劑“B”,粘度變?yōu)?400cps,適用于噴涂工藝。
需要提出的一點(diǎn)是,即便選擇合適的溶劑搭配,使用易揮發(fā)性溶劑,也容易造成部分溶劑包裹在固化后的樹(shù)脂中,除非在高溫下進(jìn)行后固化,以便使溶劑全部揮發(fā)。
不同的溶劑對涂料的固化會(huì )有不同的影響。
不同溶劑類(lèi)型對環(huán)氧固化反應的影響效果已經(jīng)有很明確的定義和區分。含羥基化合物,如醇類(lèi),對固化反應有促進(jìn)效果,是一種催化劑。但是,這類(lèi)溶劑和胺類(lèi)相比,和環(huán)氧基反應不具有競爭優(yōu)勢。水作為一種含羥基化合物,也可以促進(jìn)固化反應,促進(jìn)效果甚至比醇類(lèi)更好。非質(zhì)子溶劑,如芳香族碳氫化合物或者松香水,對環(huán)氧-胺反應沒(méi)有任何影響,僅僅是一種惰性溶劑。羰基類(lèi)溶劑,如丙酮和甲乙酮,則會(huì )阻止固化反應的進(jìn)行。
二、溶劑使用中的注意事項
1、易燃溶劑,一些涂料體系的通用溶劑有易燃的安全隱患。涂料體系溶劑和稀釋劑的潛在危害在。當涂料/膠粘劑中含有易燃溶劑時(shí),在其儲存、運輸、使用中需要注意避免被引燃。并要求使用安全的容器和儲存地點(diǎn),工作區域需要良好的通風(fēng)。
2、皮膚接觸,溶劑接觸會(huì )造成皮膚干燥,這可能會(huì )進(jìn)一步刺激皮膚,特別是和固化劑接觸的時(shí)候。直接接觸溶劑容易造成“脂肪流失”以及皮膚的干燥,這增加了對皮膚刺激的可能性。有些溶劑可以直接通過(guò)皮膚被人體吸收,而當皮膚有擦傷或被刺激時(shí),吸收會(huì )更多。
3、揮發(fā)性危害,溶劑能夠溶解涂料體系中的組分,并攜帶這些組分以液體的形式進(jìn)入皮膚,或以蒸汽的形式進(jìn)入人體的呼吸系統。吸入溶劑蒸汽容易造成呼吸道刺激和中樞神經(jīng)疾病。
4、建議意見(jiàn),因為不同的溶劑在健康和安全方面具有不同的性能特點(diǎn),所以在使用中你必須慎重挑選最合適的溶劑。溶劑的健康和安全須知可以參照供應商的MSDS。
5、MSDS簡(jiǎn)介,MSDS (Material Safety Data Sheet)即化學(xué)品安全技術(shù)說(shuō)明書(shū),亦可譯為化學(xué)品安全說(shuō)明書(shū)或化學(xué)品安全數據說(shuō)明書(shū)。其中會(huì )列出產(chǎn)品中所含的有毒化學(xué)成份,介紹其健康和安全危害,并給予使用、儲存和廢置的正確方法。MSDS同時(shí)包含易燃易爆、反應活性、急救,以及處理泄漏的程序。通常,安全法規要求,對所有含有有毒成分的產(chǎn)品,供應商必須有MSDS,在客戶(hù)要求時(shí)則必須提供。MSDS也可以從生產(chǎn)商那里得到,現在很多產(chǎn)品的MSDS在網(wǎng)上就可以查到。