在涂料工业中,我们不仅关心树脂能否溶解在溶剂中,形成均匀的溶液,同时也关心所形成的树脂溶液粘度,即希望相同浓度(或固体含量)的树脂溶液粘度越低越好。这样,当达到相同的施工粘度时,漆液的固体含量较高,从而使施工效率提高,而挥发到大气中的溶剂量较少,对环境的污染较轻。
溶剂通常是以如下两种方式影响着树脂溶液的粘度:
①溶剂对高聚物的溶解力;
②溶剂自身的粘度。
前者的作用为人们所普遍认识,而后者的作用往往为人们所忽视。
对于高聚物的浓溶液(涂料工业所用的树脂溶液均为此类型),溶剂的溶解力越强,所形成的树脂溶液粘度越低。
惊人的事实是:往往被人们所忽视的溶剂自身的粘度,对树脂溶液粘度的影响十分显著,溶剂自身粘度相差不大于1mPa·s时,会使树脂溶液的粘度相差几百甚至上千个mPa·s。
下表为3种分子量范围十分接近的烃类溶剂。
指标
脂肪烃
芳香烃
环烷烃
正庚烷
甲苯
甲基环己烷
分子量
1009298
25℃下的粘度,mPa·s
0.390.56
0.69
粘度比
1.001.441.77
沸点,℃
98110
101
KB值2510550
混合苯胺点,℃
701154
分析表中的数据可见,甲苯(KB值105,混合苯胺点11℃)的溶解力优于甲基环己烷,甲基环己烷又优于正庚烷。但是从最低的溶液粘度的角度来看,正庚烷则是优选的溶剂。因为它的粘度最低。确实,上述3种溶剂的粘度相差不大(最大相差0.3mPa·s),而溶液的粘度却相差甚大。
如它们的石灰松香溶液(固体含量为50%)粘度正庚烷溶液最低、甲苯溶液中间、甲基环己烷溶液最高。溶剂自身粘度对溶液粘度的影响是明显的,溶液粘度N/溶剂粘度N0=75。而溶剂溶解力的影响仅为次要作用,如甲苯虽然溶解力大大优于正庚烷,但是,由于其自身粘度较高,致使树脂溶液的粘度仍然比以正庚烷作溶剂的树脂溶液高。
因此,我们在配制任何一种涂料用树脂溶液(漆料)或涂料产品时,为使其粘度能满足指定的要求指标,在选择溶剂时,必须同时考虑溶剂的溶解力和溶剂的自身粘度这两个重要因素。
但是涂料产品中往往使用的是混合溶剂。理想的(即不相互作用的)混合溶剂的粘度可由下式精确地求得。即:
lgN=Σ(wilgNi)
式中N—混合溶剂粘度,mPa·s;
w1—第i组分的质量分数,%;
Ni—第i组分的自身粘度,mPa·s。
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