Введение: растворитель — «невидимый каркас» лакокрасочного материала, который испаряется, но определяет качество покрытия
Растворитель составляет 20–60% (по массе) в жидкой краске
—— после отверждения покрытия полностью испаряется (>99%)
—— не оставляет никаких «следов» в финальном покрытии, однако вид растворителя / скорость испарения / растворяющая способность / поверхностное натяжение
—— оказывают «призрачное» определяющее влияние на удобоукладываемость краски (вязкость/распыление/растекание) — стабильность при хранении (выпадение смолы/расслоение) — внешний вид покрытия (апельсиновая корка/блеск/игольчатые поры)
.«Растворитель — это „призрак“ краски: испарился — но он определил всю жизнь покрытия»
. Научный подбор системы растворителей — на основе параметров растворимости Хансена (гарантия полного растворения смолы — стабильности раствора — отсутствия выпадения), градиента скорости испарения (быстро→медленно — обеспечение достаточного времени растекания покрытия — последующей быстрой сушки) и комплексного учета стоимости/безопасности/экологичности — является «обязательным курсом» для инженера-разработчика рецептуры красок.
I. Параметры Хансена и скорости испарения пяти основных классов растворителей
| Тип растворителя | Типичные растворители | δD | δP | δH | RER | TLV(ppm) | Темп. вспышки(°C) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Углеводороды | Ксилол (смесь)/Сольвент нефтяной №200 | 17.8/15.5 | 1.0/0 | 3.1/0 | 0.7/0.1(медленно сохн.) | 100/300 | 27/40 |
| Спирты | н-Бутанол/Изопропанол IPA | 16.0/15.8 | 5.7/6.1 | 15.8/16.4 | 0.5/2.0(средн.) | 20/200 | 35/12 |
| Кетоны | Ацетон/MEK/Циклогексанон | 15.5/16.0/17.8 | 10.4/9.0/6.3 | 7.0/5.1/5.1 | >5/3.8/0.3(медл.) | 500/200/20 | -18/-6/44 |
| Сложные эфиры | Бутилацетат (BuAc)/Этилацетат (EtAc) | 15.8/15.8 | 3.7/5.3 | 6.3/7.2 | 1.0(эталон)/4.0 | 150/400 | 22/-4 |
| Эфироспирты | Бутилцеллозольв (BC/водоразбавитель)/Пропиленгликоль монометиловый эфир ацетат (PMA) | 16.0/15.6 | 5.1/5.6 | 12.3/9.7 | 0.08/0.3(медленно сохн.) | 20/50 | 67/42 |
Часто задаваемые вопросы
Q1: Как научно сочетать «истинный растворитель» и «разбавитель»?
Истинный растворитель (True Solvent) — отдельно способен растворять смолу
(смола в этом растворителе — HSP-расстояние Ra < RED×R₀ — полное растворение — прозрачный раствор — без частиц/микрогелей). Разбавитель (Diluent) отдельно не может растворять смолу
— но в присутствии истинного растворителя — может снижать вязкость системы + снижать стоимость + регулировать скорость испарения
— без неблагоприятных эффектов (не вызывает выпадения смолы). Например — эпоксидная смола — кетоны (MEK — истинный растворитель) + углеводороды (ксилол — разбавитель) — MEK растворяет эпокси — ксилол снижает вязкость — их HSP совместимы — смешанная система — эпоксидная смола стабильна и не выпадает. Избыток разбавителя (>70% от смешанного растворителя) — может вывести общий HSP системы за пределы R₀ растворимости смолы — смола внезапно выпадает (фракции с высокой молекулярной массой выпадают первыми — раствор «мутнеет» и гелеобразуется)
.
Q2: Физико-химический механизм «предотвращения побеления» у антибелого растворителя (бутилгликоль/BC)?
Условия высокой влажности (RH>85%) — при распылении растворитель быстро испаряется — температура поверхности покрытия резко падает ниже точки росы
— влага из воздуха конденсируется на поверхности покрытия — образуются микрокапли воды
— микрокапли воды рассеивают свет — покрытие «белеет» (Blushing). Антибелый растворитель (BC/бутилгликоль) — (1) испаряется чрезвычайно медленно (RER<0,1 — остается в покрытии более нескольких часов — высокая температура кипения); (2) BC полностью смешивается с водой
(параметр Хансена δH для BC=12,3 — близок к воде) — микрокапли воды, сконденсированные на поверхности покрытия, «поглощаются» BC и смешиваются с ним — не образуют рассеивающих капель воды — покрытие остается прозрачным — в этом и заключается физико-химическая сущность «предотвращения побеления».
Q3: Почему «градиентный дизайн» RER (относительной скорости испарения) и соотношение «быстросохнущий/среднесохнущий/медленносохнущий» растворитель в рецептуре является ключевым?
После распыления >влажная пленка——(1)быстросохнущий растворитель (RER>3)——испаряется первым——объем влажной пленки сокращается——концентрация смолы повышается——вязкость растет——выравнивание останавливается
；(2) среднесохнущий растворитель (RER 0.5-2)——продолжает испаряться——покрытие дополнительно отверждается; (3) медленносохнущий растворитель (RERнескольких часовпредотвращает «запечатывание» внутри покрытия——незначительный остаток медленносохнущего растворителя——способствует «послевыравниванию» покрытия, в итоге формируя гладкую поверхность
。 Соотношение быстро-/средне-/медленносохнущего——необходимо в зависимости от Tg смолы/условий сушки (комнатная температура/запекание)——точно регулировать——неправильное соотношение——слишком много быстросохнущего——апельсиновая корка; слишком много медленносохнущего——подтеки; недостаток среднесохнущего——неравномерный блеск
。
См. также / Похожие материалы
Резюме
Пять основных классов растворителей для покрытий — углеводороды / спирты / кетоны / сложные эфиры / эфироспирты — обеспечивают растворение смолы и стабильность раствора за счёт параметров растворимости Хансена (δD/δP/δH — Ra < RED×R₀), а за счёт RER (относительной скорости испарения — градиент от быстросохнущих к среднесохнущим и медленно сохнущим) контролируют растекание и сушку покрытия. Рациональное сочетание истинных растворителей и разбавителей позволяет достичь баланса между растворяющей способностью и стоимостью. Кэсинь Новые Материалы предоставляют клиентам полную техническую поддержку по оптимизации систем растворителей и соответствию требованиям VOC.