涂料工業(yè)用溶劑講解

1、1,Industrial Finishes Purchasing,涂料工業(yè)用溶劑,王宏杰2010,2`,目 錄,2. 為什么在涂料中要用溶劑,1. 什么是涂料,3. 涂料用主要溶劑分類,4. 溶劑在涂料中的作用和使用原則,5. 酯類溶劑在涂料中的應(yīng)用,8. 環(huán)境保護(hù)對(duì)涂料用溶劑的要求和限制,6. 酮類溶劑在涂料中的應(yīng)用,7. 醇醚類溶劑在涂料中的應(yīng)用,3,什么是涂料,習(xí)慣上：將以水為溶解介質(zhì)（溶劑）的稱為涂料（乳膠漆）,以有機(jī)溶劑為

2、溶解介質(zhì)的稱為油漆。,涂料(油漆)實(shí)際為呈一定粘度的液體狀態(tài)高分子聚合物總稱。,4,涂料主要起什么作用,涂料主要起下列作用：,功能防護(hù)作用:所形成的漆膜能對(duì)被涂物體起保護(hù)作用,如防腐蝕等。,特殊功效:防偽、抗輻射、隱身等。,物體的外觀,如在塑料表面噴涂料可使其具有金屬質(zhì)感等。,裝飾作用通過不同顏色及光澤賦予被涂物體以裝飾效果。,通過使用涂料,能以最小代價(jià)迅速改變被涂。,5,中國(guó)涂料市場(chǎng)狀況,中國(guó)是世界上第二大涂料市場(chǎng)，僅次于美國(guó)。,20

3、09年，國(guó)家調(diào)整涂料產(chǎn)業(yè)統(tǒng)計(jì)方式，至11底，全國(guó)1344家涂料企業(yè)總產(chǎn)量為822.74萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)7.1%。,6,中國(guó)涂料市場(chǎng)狀況,其中，汽車涂料、高速鐵路及城市軌道交通的防護(hù)涂料、高速公路以及大型橋梁的防護(hù)涂料和標(biāo)識(shí)涂料以及船舶涂料在涂料行業(yè)均具有舉足輕重的地位，也是大家普遍關(guān)心的熱門領(lǐng)域。,*截止2009年11月涂料產(chǎn)量數(shù)據(jù)分析,7,中國(guó)涂料市場(chǎng)現(xiàn)狀及發(fā)展,中國(guó)涂料市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，活躍的涂料企業(yè)數(shù)量約為4500家。,世界主要的涂料企

4、業(yè)均在中國(guó)建立了生產(chǎn)基地或者成立了合資企業(yè)，包括AkzoNobel、PPG、Nippon、BASF、Kansai、JOTUN等。,由于金融危機(jī)帶來(lái)的全球經(jīng)濟(jì)衰退影響，2009年中國(guó)涂料產(chǎn)量基本與2008年數(shù)據(jù)持平，增幅變緩。,五大涂料生產(chǎn)省份是廣東，江蘇，浙江，山東，上海。在2009年上半年，前五大涂料省的產(chǎn)量占全國(guó)總產(chǎn)量的50%，其中，廣東一個(gè)省的產(chǎn)量就占了全國(guó)的17%。,國(guó)內(nèi)涂料企業(yè)大部分屬于低端市場(chǎng)，且相互間競(jìng)爭(zhēng)混亂。在未來(lái)的發(fā)展

5、中只有加速技術(shù)方面的發(fā)展才能與世界級(jí)的涂料企業(yè)相競(jìng)爭(zhēng)。,工業(yè)涂料發(fā)展方向,8,隨著全球環(huán)境問題越來(lái)越突出，“環(huán)保、節(jié)能、健康”是涂料產(chǎn)品必然的發(fā)展方向。,從目前的發(fā)展形勢(shì)來(lái)說，節(jié)能環(huán)保低污染的水性涂料被普遍認(rèn)為將最終取代溶劑型涂料。,工業(yè)涂料的耐候性也越來(lái)越受到重視，提高工業(yè)涂料特別是重防腐涂料的耐候性，也將成為今后工業(yè)涂料的重要發(fā)展方向。,目前環(huán)保型工業(yè)涂料已經(jīng)占世界工業(yè)涂料的20%左右，估計(jì)到2010年這一比例會(huì)上升到30%。,國(guó)家

6、經(jīng)濟(jì)刺激和行業(yè)振興計(jì)劃，特別是軌道交通發(fā)展、上海世博會(huì)以及廣州亞運(yùn)會(huì)都將會(huì)促進(jìn)未來(lái)涂料市場(chǎng)的迅速增長(zhǎng)。,9,涂料用主要溶劑分類,并不是所有溶劑都可溶解聚合物。,對(duì)聚合物具備溶解能力的有機(jī)溶劑稱為真溶劑。,對(duì)聚合物不具備或僅有微弱溶解能力的有機(jī)溶劑被稱為填充溶劑。,10,涂料用主要溶劑分類-真溶劑,真溶劑特點(diǎn)：多數(shù)帶極性基團(tuán)，普遍價(jià)格較高。主要有下列幾大類： 酮類：丙酮、丁酮、甲戊酮、甲基異丁基酮及環(huán)己酮等。 酯類：醋酸乙酯、醋

7、酸丁酯及醋酸異丙酯等 醇類：甲醇、乙醇、正丁醇、異丙醇等 帶多于兩個(gè)官能團(tuán)的溶劑：丙二醇甲醚醋酸酯(PMA)、N-甲基吡咯烷酮等 針對(duì)不同樹脂系列，須采用不同溶劑，在同一油漆配方中，采用上述溶劑配合可達(dá)較佳效果。,11,涂料用主要溶劑分類-真溶劑,低毒性(如禁用CAC)　高性價(jià)比　純天然，如越來(lái)越多無(wú)水乙醇被用于配方中。,真溶劑發(fā)展方向：,12,涂料用主要溶劑分類-填充溶劑,多數(shù)為非極性烷烴及芳烴溶劑，普遍價(jià)低(現(xiàn)在例外)

8、。主要有以下幾大類：烷烴溶劑：,芳烴溶劑：按結(jié)構(gòu)分為：甲苯、二甲苯、三甲苯、四甲苯等。,——如ExxonMobil公司的D-系列、120#溶劑油及200#溶劑油等。烷烴溶劑價(jià)格相對(duì)穩(wěn)定 。,隨著混溶性改進(jìn)，烷烴溶劑以其低毒性及相對(duì)穩(wěn)定的成本會(huì)被更廣泛使用。,尤其是甲苯、二甲苯以其與眾多真溶劑較好的混溶性及低廉價(jià)格多年來(lái)為廣大油漆廠用作主要填充溶劑。,填充溶劑主要被用于降低成本，調(diào)節(jié)油漆粘度便于施工。,13,溶劑在涂料中的作用,溶劑

9、占涂料總體積的30%-50%溶解和分散涂料中的樹脂，并調(diào)節(jié)其黏度和流變性，使其易于涂裝增加涂料儲(chǔ)存穩(wěn)定性改善涂膜的外觀，如光澤、豐滿度等增加涂料對(duì)底材的潤(rùn)濕性提高附著力組成合理的揮發(fā)速率，賦予涂料最佳的流平性不同樹脂體系只能溶于不同溶劑中，所以多種活性溶劑配合達(dá)較佳效果,14,溶劑在涂料中的使用原則,在各活性溶劑間取得性能最穩(wěn)定和最佳平衡，同時(shí)盡可能多地加入填充溶劑優(yōu)化成本和調(diào)節(jié)施工粘度。 “相似相溶”原則,選擇聚合物的溶

10、解度參數(shù)與溶劑的溶解度參數(shù)差小于3，且氫鍵力強(qiáng)度又相近的溶劑。 充分研究溶劑的揮發(fā)性能，同一種類型溶劑的沸點(diǎn)與其相對(duì)揮發(fā)速率有對(duì)應(yīng)關(guān)系；但不同類型溶劑的沸點(diǎn)與其相對(duì)揮發(fā)速率無(wú)對(duì)應(yīng)關(guān)系。如乙醇的沸點(diǎn)（79℃）比苯的沸點(diǎn)（80℃）稍低，但乙醇的相對(duì)揮發(fā)速率（1.6）卻遠(yuǎn)低于苯的相對(duì)揮發(fā)速率（6.3）；溫度和被涂表面的空氣流動(dòng)情況是影響溶劑揮發(fā)速率的重要因素。,15,醇類溶劑在涂料中的作用,,醇類：甲醇、乙醇、正丁醇、異丙醇等,醇類溶劑

11、：由于醇帶有羥基，具高極性和強(qiáng)氫鍵作用。非極性烴鏈和羥基之間的關(guān)系決定了醇的溶解力。低級(jí)醇對(duì)強(qiáng)極性樹脂如醇酸樹脂，脲醛樹脂，硝化棉等有很強(qiáng)的溶解力。醇對(duì)極性強(qiáng)的樹脂的溶解力隨著烴鏈長(zhǎng)度的增加而下降，所以高級(jí)醇不是像硝化棉等極性樹脂的溶劑，但高級(jí)醇的溶解性能溫和，非常適宜用作面漆的溶劑，因?yàn)樗粫?huì)軟化底漆而發(fā)生咬底現(xiàn)象。特別在塑料用涂料中，醇類溶劑僅會(huì)對(duì)塑料表面溶脹，而不會(huì)軟化塑料。生產(chǎn)船舶漆和重防腐涂料的企業(yè)多采用溶解能強(qiáng)，相對(duì)揮發(fā)速率

12、較低（0.44——強(qiáng)氫鍵作用）的正丁醇作為主活性溶劑。,16,酯類溶劑在涂料中的作用,作為溶劑常用的醋酸酯類化合物，其溶解力隨分子量增大及分子中支鏈的增加而降低；而揮發(fā)速率則隨分子量增大的增加而降低，但隨分子中支鏈的增加而增加。,涂料中常用的酯類溶劑大多數(shù)都是醋酸酯，也有少量其他有機(jī)酸的酯類。,酯是由醇和酸通過酯化反應(yīng)而生成的。因此低碳醇的醇易水解,如乙酸乙酯。,如溶解力：醋酸丁酯醋酸丁酯。,溶劑揮發(fā)速度與分子量也成反比。,17,酯類溶

13、劑用主要原料,生產(chǎn)醋酸乙酯主要原料：冰醋酸及工業(yè)乙醇。生產(chǎn)醋酸丁酯主要原料：冰醋酸及正丁醇。 冰醋酸在中國(guó)的產(chǎn)能很快有大的改觀，相應(yīng)價(jià)格正回歸合理區(qū)間；但正丁醇產(chǎn)能不容樂觀。 今后兩年內(nèi)醋酸丁酯生產(chǎn)成本很大程度上依賴于正丁醇的供應(yīng).而丙烯酸丁酯等對(duì)正丁醇的需求也很大。,酯類溶劑用冰醋酸占了其銷售量的一半左右,其余冰醋酸被用于制造氯乙酸等。,18,醋酸乙酯,醋酸乙酯容易水解,常溫下有水存在時(shí),也逐漸水解生成乙酸和乙醇。沸點(diǎn)(101.

14、3kPa)， C：77 C。 醋酸乙酯能與醇,醚,氯仿,丙酮及芳烴等大多數(shù)有機(jī)溶劑混溶.能溶解大豆油,亞麻仁油,蓖麻油等植物油及松香,乳香等天然樹脂.能溶解硝化纖維,氯乙烯樹脂,聚苯乙烯樹脂,酚醛樹脂等.,無(wú)色透明，有水果香味。為一級(jí)易燃液體。,19,醋酸乙酯,在塑膠漆及其他工業(yè)漆中用量大一些。約四成左右的醋酸乙酯被用于涂料行業(yè)。其余被制藥行業(yè)，皮革及印刷油墨等行業(yè)所使用。,醋酸乙酯是工業(yè)上的重要溶劑，廣泛用作人造香精、乙基纖

15、維素、硝化纖維素、賽璐珞、清漆、涂料、人造革、人造纖維、印刷油墨等的溶劑。也用作人造珍珠的粘結(jié)劑,藥物和有機(jī)酸的萃取劑。,由于揮發(fā)速度等原因,醋酸乙酯在硝基漆中用量很少：醋酸乙酯與醋酸丁酯用量比為——3:100。,20,醋酸丁酯—Butyl acetate (n-Butyl acetate),沸點(diǎn)(101.3kPa)，C:126. C。難溶于水，也較難水解。但在酸或堿的作用下，水解生成乙醇和丁醇。為二級(jí)易燃液體。在

16、一般使用條件下毒性不大。,醋酸丁酯:,21,醋酸丁酯—Butyl acetate (n-Butyl acetate),溶解性能：能與醇，醚等一般有機(jī)溶劑混溶。對(duì)下列物料有良好的溶解能力：,A. 油脂、亞麻仁油、蓖麻油、松香。B. 聚乙酸乙烯酯、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯。C. 氯化橡膠、馬尼拉膠、杜仲膠。D. 對(duì)酚醛樹脂、環(huán)己酮甲醛樹脂的溶解力也相當(dāng)大。,22,用途：是優(yōu)良的溶劑，廣泛用作硝

17、基漆、瓷漆、人造革、造珍珠，以及各種樹脂的溶劑。也用于香料，醫(yī)藥(如青霉素精制)等工業(yè)。還可用作萃取劑。約七至八成醋酸丁酯被用于涂料行業(yè)，尤其是硝基漆中。硝基漆以其優(yōu)良的特性，低毒環(huán)保被廣泛用于家俱制造中，中國(guó)正成為世界家俱制造中心之一。涂料行業(yè)對(duì)醋酸丁酯的年需求約為15-20萬(wàn)噸。年需求增長(zhǎng)約7-10%。,醋酸丁酯—Butyl acetate (n-Butyl acetate),23,其他醋酸酯類溶劑,乙酸丙酯(

18、n-propyl acetate); 乙酸異丙酯(isopropyl acetate).乙酸異丁酯(isobutyl acetate); 乙酸仲丁酯(sec-butyl acetate).乙酸戍酯(n-amyl acetate); 乙酸異戍酯(isoamyl acetate).乙酸甲基異戍酯(1,3-dimethyl butyl acetate).乙酸-2-乙基丁酯.乙酰乙酸乙酯(Ethyl acteoacetate)

19、高碳醇醋酸酯:,醋酸已酯(Exxate 600)， 醋酸庚酯(Exxate 700) 及醋酸癸酯(Exxate 1000)—作為高沸點(diǎn)的酯類溶劑,它既有含氧溶劑的較高的溶解能力,又保持有烴類溶劑的性質(zhì).,24,其他醋酸衍生物,25,其他醋酸衍生物,四醋酸二丙胺醋酸二氫松油基酯醋酸二甲酯,異丁酸二甲基乙酰胺醋酸1,3-二甲基丁酯醋酸叔丁酯醋酸橙花酯醋酸香茅酯醋酸十二酯醋酸乙烯酯PVA醋酸乙氧基乙酯醋酸2-乙基丁酯醋

20、酸乙烯醋酸乙酯醋酸2-乙基己酯醋酸香葉醇酯醋酸庚酯醋酸己酯醋酸乙烯基乙二醇1,3-二胺-2-丙醇-N,N,N’,N’-四乙酸醋酸異丁酯醋酸異戊酯醋酸異丙烯酯醋酸異丙酯醋酸薄荷酯醋酸鉛醋酸里哪酯,醋酸鎂醋酸鎂鹽巰基乙酸正丁酯巰基乙酸異辛酯醋酸汞醋酸甲氧苯酯醋酸3-甲氧基丁酯醋酸甲氧基乙酯醋酸丙二醇甲酯醋酸甲酯醋酸異丙酯醋酸對(duì)甲苯酯醋酸1-甲基丙基酯醋酸異丁酯醋酸甘油酯醋酸鎳醋酸壬酯

21、醋酸辛酯醋酸鈀醋酸戊酯苯乙酸丁酯醋酸苯香葉醇酯苯乙酸醋酸甲芐酯醋酸2-苯乙酯醋酸苯基丁酯醋酸卞酯,醋酸鉀醋酸烯丙酯醋酸丙酯醋酸視黃酯醋酸銀無(wú)水醋酸鈉鹽三氟醋酸醋酸異壬酯醋酸乙烯醋酸聚氯乙烯氯乙烯/醋酸乙烯共聚物聚醋酸乙烯醋酸乙烯酯聚合物醋酸鋅醋酸鋯醋酸酐,26,酮類溶劑在涂料中的應(yīng)用,酮類：丙酮、丁酮、甲戊酮、甲基異丁基酮及環(huán)己酮等。 酮類溶劑化學(xué)穩(wěn)定性好，由于羰基的存在，酮為氫鍵受體溶

22、劑，具備優(yōu)異的溶解力。例如最常用的丁酮：相對(duì)揮發(fā)速率稍低于丙酮，是木器漆（硝基及聚氨酯），丙烯酸樹脂漆和乙烯樹酯漆常用的溶劑。由于揮發(fā)速率過快，丙酮和丁酮極少用于船舶漆和重防腐涂料中。選擇二丙酮醇作為主活性溶劑能在充分溶解樹脂的基礎(chǔ)上使涂膜具有良好的流平性。,27,丙酮,無(wú)色 易燃液體 類似薄荷氣味沸點(diǎn) 56.5 ºC與水、醇、DMF、氯仿、醚及多種油脂類相溶丙酮是工業(yè)最廣泛使用的溶劑之一,28,環(huán)己酮,無(wú)色油狀液體沸

23、點(diǎn) 155.6 ºC。由環(huán)己烷或者環(huán)己醇氧化制得，經(jīng)氧化反應(yīng)制得己二酸可用作硝基纖維素、醋酸纖維素、乙烯基樹脂等溶劑,29,IP 異佛爾酮,無(wú)色揮發(fā)性液體，沸點(diǎn) 117.4 ºC。由丙酮在堿性條件下縮合制的可用做印鐵、卷材和絲網(wǎng)油墨的慢干溶劑,30,MIBK 甲基異丁基酮,無(wú)色透明、有類似樟腦氣味沸點(diǎn) 117.4 ºC。三級(jí)危險(xiǎn)品 易燃液體。主要用作涂料及油墨溶劑和橡膠防老劑等

24、。MIBK在涂料中主要與其它溶劑一起組成各種混合溶劑，調(diào)整溶劑的溶解性和蒸發(fā)速度，改善涂料的性能。MIBK作為涂料溶劑，可以增加漆膜的流平性，提高光澤度，廣泛應(yīng)用于電線電纜、磁帶、汽車、船舶、航空航天、家居裝修等多個(gè)領(lǐng)域。由于其高溶解性，在目前流行的高固分涂料中，更是顯示巨大優(yōu)越性。由于MIBK的優(yōu)良性能，在一些國(guó)家被指定為生產(chǎn)汽車、船舶用高級(jí)油漆的溶劑。,31,DIBK 二異丁基甲酮,無(wú)色透明沸點(diǎn) 169.3ºC幾乎

25、不溶于水 和大多數(shù)有機(jī)溶劑相溶可用作工業(yè)涂料的溶劑，塑料漆和真空電鍍漆，是硝基纖維素、丙烯酸樹脂、乙烯基涂料和有機(jī)分散劑的優(yōu)良溶劑；不咬底，溶解力強(qiáng)，提高涂膜流平、光澤、重涂性及對(duì)塑料底材的濕潤(rùn)性，增加吸著力。也可用作制造有機(jī)溶膠的分散劑以及食品精制用溶劑和某些藥物、殺蟲劑的中間體。在稀有金屬萃取和提純中分離金屬鹽類。食品用香料,主要用于配制菠蘿蜜、香蕉、橙汁、雞蛋果、熱帶水果、朗姆酒和康釀克酒所用香精。,32,N-甲基吡咯烷酮,無(wú)色

26、透明油狀液體，微有胺的氣味沸點(diǎn) 203℃ 能與水、醇、醚、酯、酮、鹵代烴、芳烴互溶。 廣泛用于高級(jí)潤(rùn)滑油精制、聚合物的合成、絕緣材料、農(nóng)藥、顏料及清洗劑等,33,二丙酮醇 DAA,無(wú)色、無(wú)味、易燃液體沸點(diǎn) 167.9ºC。與水、醇、醚及其它溶劑相溶。由丙酮在堿催化下縮合制得,34,醇醚溶劑在涂料中的應(yīng)用,醇醚類： 丙二醇 醚和乙二醇醚類 丙二醇甲醚 PM 丙二醇甲醚醋酸酯PMA

27、 二丙二醇甲醚 DPM 二丙二醇甲醚醋酸酯 DPMA 三丙二醇甲醚 TPM 乙二醇丁醚 EB 二乙二醇丁醚 DB 中高沸點(diǎn)：揮發(fā)速度慢，溶解力強(qiáng)，作涂料溶劑時(shí)涂膜流動(dòng)性好，可防止沉淀和涂膜發(fā)白。 水溶性：丙二醇醚可以與水完全或者部分互溶，因此也是水性涂料的最佳助溶劑和成膜助劑。 低毒性：由于在生物體內(nèi)的代謝過程和產(chǎn)物不同,丙二醇醚產(chǎn)品比

28、乙二醇醚產(chǎn)品的毒性低很多,并且通過配方調(diào)整，丙二醇醚可以替代現(xiàn)有乙二醇醚。 LYONDELL：目前是全球最大的環(huán)氧丙烷生產(chǎn)商。 LYONDELL的醇醚產(chǎn)品在歐美涂料客戶中應(yīng)用非常廣。,35,環(huán)境保護(hù)對(duì)涂料用溶劑的要求和限制,硝基漆中常用的溶劑大多不具有嚴(yán)重的毒性.丁,乙酯及其他乙酸酯類多為微毒溶劑,一般無(wú)積累性毒害.醇類溶劑如丁,乙醇多屬微毒.酮類中丙酮為微毒,丁酮及MIB

29、K屬低毒.苯屬中毒性溶劑,會(huì)導(dǎo)致造血系統(tǒng)的病害,不能用于涂料中.甲苯及二甲苯不會(huì)導(dǎo)致造血系統(tǒng)的病害,屬微毒.乙二醇醚及其酯類溶劑屬高毒溶劑,應(yīng)禁止使用.,復(fù)合化、高性價(jià)比化以及高效低毒是涂料用溶劑發(fā)展方向。,36,溶劑在組合業(yè)務(wù)中的關(guān)系,一組配方中的產(chǎn)品Formulation,Customers客戶,Additives助劑,Raw Material For Resins合成樹脂原料,Resins樹脂,Cross linke