水性漆中,完全0%VOC还是比较少见的。大多数都含有一定的溶剂,一般溶剂的添加量控制在10%以内。
溶剂在水性漆中主要影响成膜性能、助溶性能、干燥性能、表面状态、冻融稳定性等。
热塑性的乳液有一定的最低成膜温度(MFFT),在该温度下,树脂不能自发成膜,因此需要成膜助剂促进完整成膜。
成膜助剂实际上是聚合物的一种溶剂,在漆膜干燥过程中,水分挥发后余下成膜助剂使聚合物微滴溶解并融合成连续的膜。
溶剂的溶解性能好于水,通过添加溶剂,可以促进各个组分的溶解融合。部分溶剂还能有效降低体系粘度,如PMA、PGDA等稀释水性异氰酸酯固化剂。
通过溶剂调节体系的干燥效果是溶剂应用很重要的一个方面。
加快表干一般选择乙醇,降低表干一般选择沸点在150-200℃之间的溶剂;加快实干尽量少加沸点200℃以上的溶剂,降低实干则可以选择200℃甚至250℃以上的溶剂,如DPnB、Texanol甚至TPnB。
溶剂的添加不仅影响干燥速度、干燥程度,还对板面效果、光泽、施工都有一定的影响,因此溶剂的调节过程还要基于合理的挥发梯度。
尤其是在热固性涂料,如双组份聚氨酯、氨基烤漆等体系中,溶剂的选择尤为关键,在不同的干燥条件、烘烤温度下都要有相应的调整。
溶剂的表面张力远低于水,一般在30mN/m左右,添加溶剂能有效降低体系表面张力,调整表面状态,对消泡也有帮助,特别是不相容的溶剂。
溶剂的添加能够降低体系的冻结温度,对于水性漆的低温储存有很重要的影响。
下面我们探讨一下几种具体溶剂的特点。
俗称醇酯-12,是聚合物的良溶剂,几乎不溶于水,水解稳定性好,挥发性较低,能有效的降低许多乳液的成膜温度,毒性小,不易燃烧,是一种优秀的成膜助剂。
从成膜性、添加量、价格等方面来看,无疑是一款性价比很高的成膜助剂。但它的缺点同样不能忽视:1、慢干,它的蒸发速率仅有0.13,过慢的蒸发速率对漆膜的实干影响很大,常温下一个月以上都难以挥发干净。2、水中溶解度为0,加入乳液中有时会导致溶胀增稠,降低漆液的流动性。3、漆膜的板面平整度及光泽相对一般。
另外,Texanol的与水不相容性能够有效提升漆膜的初期耐水性能(相对于其它溶剂),这一点也是很重要的一个方面。
二乙二醇丁醚,也称大防白水,在水性涂料中有大量应用。沸点较高、水溶性好,用于水性涂料有很好的成膜效果,板面效果与光泽均有较好表现。
对涂料的稀释效果较好,添加后不影响涂料的流动性。与水性乳液有更好的相容性,一般不会出现破乳等现象。
二丙二醇丁醚,是水性工业涂料最常用的成膜助剂之一。拥有较高的沸点,低气味,对树脂有良好的溶解性。成膜性好,添加量不高,具有适当的挥发速率,在优异的成膜性能基础上不易长时间残留。
制备的漆膜在干性、板面效果、光泽等方面均有突出的表现,常与DPM搭配使用。
但也有少许的缺点:DPnB亲水性一般,直接加入部分乳液可能会导致破乳,出现絮凝、胶粒;部分高Tg乳液大量添加(5-10%)会产生溶胀、后期胶化,这是值得注意的。
二丙二醇甲醚,是水性工业涂料最常用的成膜助剂之一。作为一款中等沸点的成膜助剂,气味低、挥发适度、溶解力好、亲水性好。
添加到涂料中几乎不会出现溶胀现象,作为稀释剂有很好的降粘效果。还能降低漆膜的表干时间,促进漆膜的流动流平性。
制备的漆膜板面及光泽均有优异的表现,常与DPnB搭配使用。
缺点方面:因为促进流动、延长表干等因素的影响,DPM的添加有时会加重流挂、缩边等弊病的发生。
乙二醇丁醚,也称丁基溶纤剂、防白水,在溶剂型涂料和水性涂料中均有大量应用,在金属涂料中应用较多。
沸点相对较低,漆膜干燥速度快,适宜应用于低Tg的体系,高Tg体系中成膜性略显不足,这是它较少应用于木器涂料的一个方面。当然,气味和毒性也是重要的影响因素。
它对部分乳液也有溶胀作用,但一般不会造成破乳。不会影响漆膜的板面效果及光泽。一般不会出现缩边、镜框等弊病。
缺点方面:作为成膜助剂的成膜性略显不足、添加量较大;气味和毒性也对其广泛应用有一定的限制。
丙二醇甲醚醋酸酯,是优良的工业溶剂,对极性和非极性物质均有很强的溶剂力。
另外,由于不含羟基(-OH),不会和异氰酸酯固化剂发生反应,常用来开稀固化剂。也可作为低沸点溶剂使用。