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UV涂料中揮發性溶劑的選擇原則

2023-12-16

  ● 相似相溶原則

  各種高分子化合物及各種溶劑都因其分子結構的構型,極性基團的種類與數量,分子鏈的長短等因素的影響,而有不同的性質。

  高分子化合物如為極性分子,就必須使用極性溶劑使之溶解;如果高分子化合物是非極性的,就溶于非極性溶劑中,這就是相似相溶的規律。

  硝酸纖維素的分子具有較強的極性,所以能溶于酯、酮等極性溶劑,而不溶于烴類等非極性溶劑。

  ●溶解度參數原則

  任何一種高分子材料都是分子間的作用力能使其分子粒聚集在一起的,這種作用能稱為內聚能,單位體積的內聚能為內聚能密度(CED),內聚能密度的平方根定義為溶解度參數。

  溶解度參數可作為選擇溶劑的參考指標,對于非極性高分子材料或極性不很強的高分子材料,當其溶解度參數與某一溶劑的溶解度參數相等或相差不超過±1.5時,該聚合物便可溶于此溶劑中,否則不溶。

  ● 混合溶劑原則

  選擇溶劑,除了使用單一溶劑外,還可使用混合溶劑。有時兩種溶劑單獨都不能溶解的聚合物,如將兩種溶劑按一定比例混合起來,卻能使同一聚合物溶解。

  混合溶劑具有協同效應,可作為選擇溶劑一種方法。確定混合溶劑的比例,使混合溶劑的溶解度參數接近聚合物的溶解度參數,由實驗驗證最后確定。

  ●溶劑的溶解力

  溶劑對高分子化合物的溶解力,可由配制一定濃度溶液的溶解速度、粘度以及此溶液對非溶劑的容忍度(稀釋比值)等幾個方面來表示。

  稀釋比值就是指一份溶劑可以容忍非溶劑的最高份數,超過此值,溶解力將完全喪失。樹脂析出而使溶液破壞。

  ●溶劑的揮發率

  溶劑是揮發性液體,含揮發溶劑類的UV涂料中的漆膜鋪張與流平方面的能力和溶劑揮發有密切關聯,所以溶劑揮發的速率對漆膜的外觀及質量都有極大的影響。

  在施工過程中首先接觸到的是溶劑揮發快慢的問題,這和施工現場給予的溶劑揮發時間成正比,時間短則需溶劑揮發過快,會影響漆膜的流平性、光澤等指標;揮發慢些可以保證漆膜的流平及防止桔皮、泛白等,但容易造成干膜內溶劑揮發不完全的隱患。

  溶劑的揮發率決定于溶劑本身的沸點、分子量及分子結構三大因素。一般認為低沸點溶劑在常溫時蒸氣壓力大,揮發快。通常將溶劑劃分為低沸點溶劑、中沸點溶劑和高沸點溶劑。

  低沸點溶劑是指沸點在100℃以下的溶劑;中沸點是在110~145℃之間;高沸點是在145~170℃之間,而170℃以上的則稱為特高沸點溶劑。

  但事實上不完全如此,例如醋酸乙酯與乙醇的沸點都在78℃左右,也就是說在78℃時二者的飽和蒸氣壓力都是760mmHg柱,但在30℃時乙醇的蒸氣壓力為79mmHg柱,醋酸乙酯為120mmHg柱,而乙醇的揮發速率僅為醋酸乙酯的40%。

  其原因是溶劑的揮發除了受蒸氣壓影響外,還與揮發物質的分子量相關。醇類溶劑分子量較酯為低,在揮發同樣分子數時其重量要小的多。此外揮發物質間如能產生氫鍵作用其揮發速度也低。

  溶劑的揮發率有兩種表示方法。一種是以單位質量乙醚的揮發時間為1,其它溶劑單位質量的揮發時間與乙醚揮發時間之比為該溶劑的揮發率。

  第二種方法是以一定時間內醋酸丁酯揮發的質量為100,將其它溶劑在相同時間內所揮發的質量與之相比來表示。由于表示方法不一樣,用第一種方法時數值愈大揮發的愈慢;而第二種方法則是數值愈大揮發得愈快。兩種揮發速率可用下式表示。

  乙醚法: 揮發速率=(受驗溶劑的揮發時間)/(同重量乙醚的揮發時間)。

  醋酸丁酯法: 揮發速度=(相同時間內揮發的受驗溶劑的質量×100)/(相同時間內揮發的醋酸丁酯的質量)。

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