为什么稀释剂成分决定漆膜质量

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当漆膜发雾、出现橘皮或烘烤后仍然发软时,原因通常出在涂料稀释剂的成分上:稀释剂成分决定了树脂能否完全溶解,也决定了溶剂离开漆膜的先后顺序,因此直接影响光泽、流平性和漆膜缺陷。需要检查的是溶剂溶解能力,即溶剂对树脂的溶解程度,以及整个混合溶剂的溶剂挥发速率,而不能只看价格或气味。

使用工业涂料用稀释剂时的技术问题

工业涂料用稀释剂是多种溶剂的混合物,而不是单一物质,混合物中的每个组分各有其职责。降低粘度以便喷涂只是第一项任务。从涂料离开喷枪到漆膜干燥,混合溶剂必须让树脂始终保持溶解状态,让湿膜有足够时间流平,然后再按正确的顺序离开漆膜。

当稀释剂与涂料体系不匹配时,生产线上常见以下缺陷:

  • 发雾或发白:溶解能力强的溶剂过早挥发完,树脂开始析出。
  • 流痕和橘皮:湿膜失去溶剂过快,来不及流平。
  • 流挂:慢挥发组分过多,或喷涂膜过厚。
  • 针孔:溶剂被困在已成膜的表层之下,逸出时冲破表层形成小孔。
  • 漆膜发软、固化慢:挥发尾段过慢,把溶剂留在漆膜中。

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每种缺陷都有各自的识别方法和处理办法,已在另一篇文章中详细说明:稀释剂配比错误造成的漆膜缺陷及处理方法。

两种稀释剂调到相同的粘度,仍然会得到两种不同的漆膜,因为粘度只反映初始状态。同样的粘度,既可以用挥发快的强溶剂达到,也可以用挥发慢的弱溶剂达到。喷涂之后,两种混合溶剂沿不同的路径失去溶剂,因此在各个时间点上树脂的溶解程度不同,湿膜可流动的时间长短也不同。漆膜记录了这一整个过程。

稀释剂成分如何通过溶剂溶解能力和溶剂挥发速率影响漆膜

溶解能力。 当溶剂的极性和相互作用力与树脂接近时,树脂溶解良好。溶解度参数(solubility parameter)是对“相似相溶”原理的量化:每种树脂和每种溶剂都有一组数值,包括色散力、极性力和氢键力,数值越接近,溶解越好。对于多组分稀释剂,需要保证的是,在整个挥发过程的每个时间点,剩余混合物都仍处于树脂的溶解区内,而不仅仅是在刚调配时。

这取决于挥发顺序。如果弱溶剂先挥发、强溶剂留下,漆膜中最后剩下的液相仍能使树脂保持溶解,漆膜稳定。反之,如果强溶剂先挥发,剩下的是弱溶剂,树脂就会局部析出,漆膜发雾,尽管调漆时看上去仍是清澈的。代价体现在成本上:加入弱溶剂是为了平衡成本,但每种树脂体系对弱溶剂的耐受量都有限,超过就会失去稳定。

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分阶段的挥发速率。 漆膜干燥经历三个阶段:涂料在空气中飞行、湿膜停留在表面、以及成膜。挥发快的溶剂有助于涂料附着在表面并提前提高粘度,因此能在立面上防流挂。挥发慢的溶剂使湿膜保持足够长的时间,让涂料流平、气泡逸出,从而得到平整光亮的漆膜。这两个目标相互牵制:增加快挥发组分,防流挂更好但容易出现橘皮;增加慢挥发组分,漆膜更平整但容易流挂并滞留溶剂。溶剂挥发速率应按整个混合物的曲线来判断,而不是逐个单一溶剂分别来看。

慢挥发组分还受另一项限制。挥发尾段过长,会使涂料固化或烘烤之后仍有溶剂残留在漆膜中,漆膜发软、容易留下压痕,升温时还可能起泡。

反应性官能团。 对于双组分(2K)异氰酸酯体系,溶剂还会参与反应。水和含羟基(OH)的醇类会与异氰酸酯反应。水消耗固化剂并生成 CO₂ 气体,因此在漆膜中产生气泡。醇类接到异氰酸酯上,使固化比例失衡,交联网络不够完整,漆膜硬度下降。因此,稀释剂的水分含量和游离羟基是这类体系必须检查的指标。

决定涂料稀释剂效果的因素

涂料中的树脂类型。 每种树脂体系都有自己的极性,所以更换树脂体系就必须重新确定各类溶剂之间的比例。对一种树脂运行稳定的稀释剂,用在另一种树脂上可能使漆膜发雾。各体系的选择方法见文章按涂料树脂类型选择合适的溶剂。

喷涂房的温度和湿度。 喷涂房温度高,快挥发组分比预期更早损失,湿膜在来得及流平之前表面就已干燥。湿度高时,溶剂挥发使湿膜表面降温,水汽冷凝进入漆膜,造成发白。同一种稀释剂在雨季和旱季表现不同,是常见的情况。

漆膜厚度和施工方式。 空气喷涂、静电喷涂和浸涂所形成的湿膜,其厚度和挥发时间各不相同。厚膜需要适度的慢挥发尾段:过短,则溶剂被困在已成膜的表层之下并引起针孔;过长,则漆膜滞留溶剂而发软。静电喷涂还要求混合溶剂具有合适的导电性,这一信息设备供应商和涂料供应商通常都有。

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纯度、水分含量和杂质。 化学品名称相同,但不同批次在纯度、水分含量和杂质上可能存在差异。这些指标应查阅每个批次的 TDS 和 COA,用于双组分异氰酸酯体系时尤其要看水分含量。含羟基的杂质或慢挥发的残留物,也会使挥发曲线偏离最初的试样结果。按树脂体系选择稀释剂时,还应对照文章按树脂体系选用的工业涂料稀释剂中的指引。

何时应调整稀释剂成分,何时不应调整

应当调整的情形:换季、更换树脂体系或喷涂线改用其他施工方式,因为这三种变化都会改变湿膜所需的挥发曲线。涂料稀释溶剂中的各类化学品分别承担一种作用:

  • 芳香烃溶剂(aromatic)和脂肪烃溶剂(aliphatic):对树脂有中等程度的溶解力,并平衡成本;脂肪烃溶剂较弱,需要检查树脂的耐受极限。
  • 酯类和酮类:溶解力强,挥发速率为中等到较快,用于保持树脂溶解并调节曲线的前段。
  • 乙二醇醚和乙二醇醚酯:构成挥发尾段的慢挥发部分,延长流平时间,改善漆膜的平整度。

Vichem 分销 Maxone Asia 的溶剂,其中包括用于工业涂料的慢挥发溶剂。需要调整挥发尾段时,建议您提供树脂体系和喷涂条件,以便在试制前核对成分。

不应对双组分体系使用成分不明的廉价稀释剂,因为水分含量和羟基失去控制,会消耗固化剂。不要自行向异氰酸酯涂料中加入含羟基的溶剂。也不要用调整稀释剂来掩盖根本缺陷:如果发雾、气泡或附着力差源自树脂、未处理的表面或固化剂,更换稀释剂只能在几个批次内掩盖症状,缺陷随后还会回来。

涂料稀释溶剂中的化学品:常见问题

涂料稀释溶剂由哪些化学品组成?

涂料稀释溶剂是多类溶剂的混合物,包括芳香烃溶剂、脂肪烃溶剂、酯类、酮类、乙二醇醚和乙二醇醚酯等。各类之间的比例随树脂体系和施工方式而变化。每种稀释剂的具体成分,应由供应商在 TDS 上公布。

一种稀释剂能用于所有涂料吗?

不能,因为每种树脂体系的极性和挥发需求都不同。适合这种树脂的稀释剂,可能使另一种树脂析出或使漆膜发雾。双组分异氰酸酯涂料还要求稀释剂不含水和游离羟基,通用稀释剂很难满足。

为什么加稀释剂之后涂料发雾或发白?

最常见的原因是溶解力强的溶剂先挥发,使树脂析出,或是喷涂房潮湿时水汽冷凝进入湿膜。需要核对稀释剂与树脂的相容性、喷涂房湿度,以及每个批次 COA 上稀释剂的水分含量。

稀释剂会影响漆膜光泽吗?

会。光泽取决于湿膜在成膜之前是否有足够时间流平,以及树脂在最后阶段是否仍处于溶解状态。适度的慢挥发组分使漆膜平整光亮,而溶剂挥发过快则使漆膜出现橘皮并发雾。

结论

漆膜质量取决于溶剂能否让树脂保持溶解并按正确顺序离开漆膜,稀释剂只负责降粘是不够的。需要结合生产线的实际施工条件,对整个混合溶剂作出评估。

  • 稀释剂是混合物,各类溶剂在溶解和挥发中各有作用。
  • 溶解能力与挥发速率必须取得平衡:防流挂与平整度、光泽之间存在取舍。
  • 应根据树脂体系、温度、喷涂房湿度和漆膜厚度来调整成分。
  • 检查每个批次的 TDS 和 COA,用于双组分异氰酸酯体系时尤其要看水分含量。

请提供树脂体系、喷涂方式和漆膜缺陷照片,Vichem 技术团队将与您一起核对适合贵公司生产线的溶剂成分。

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