CN103146243B - 涂料用无苯稀释剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及涂料用稀释剂技术领域,是一种涂料用无苯稀释剂及其制备方法;该涂料用无苯稀释剂原料按重量份数含有碳酸二甲酯38份至42份、DBE高沸点溶剂30份至35份、丙二醇甲醚醋酸酯14份至18份、醋酸丁酯4份至8份、高沸点芳烃S-150溶剂4份至8份。本发明通过碳酸二甲酯、DBE高沸点溶剂、丙二醇甲醚醋酸酯、醋酸丁酯和高沸点芳烃S-150溶剂混均后静置得到涂料用无苯稀释剂,具有适用性广、稀释能力强、少量加入就可以达到适合的施工粘度、环保和对人体伤害极少的特点,方便了操作,提高了工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及涂料用稀释剂技术领域,是一种涂料用无苯稀释剂及其制备方法。
背景技术
随着我国工业的发展,一个个崭新的大型工业企业迅速建设,同时对工业用涂料需求越来越大,工业用涂料品种较多,包括环氧涂料、聚氨酯涂料、丙烯酸涂料、氯化橡胶涂料、高氯化聚乙烯涂料等等,而这些工业涂料大多数采用二甲苯为主的稀释剂来进行稀释涂装,这些稀释剂都是配套使用的,二甲苯为主的稀释剂占涂料总体积的40%左右,也就是说,涂料干燥过程中要释放总体积约40%以二甲苯为主的溶剂,对大气环境保护以及人体健康不利。
发明内容
本发明提供了一种涂料用无苯稀释剂及其制备方法,克服了上述现有技术之不足,其能有效解决现有涂料中的稀释剂需要配套使用、干燥过程中涂料中的稀释剂大量释放造成环境污染和对人体健康不利的问题。
本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的:一种涂料用无苯稀释剂,原料按重量份数含有碳酸二甲酯38份至42份、DBE高沸点溶剂30份至35份、丙二醇甲醚醋酸酯14份至18份、醋酸丁酯4份至8份、高沸点芳烃S-150溶剂4份至8份;该涂料用无苯稀释剂按下述步骤得到:第一步,将所需量的碳酸二甲酯和DBE高沸点溶剂混合均匀成第一混合物;第二步,把所需量的丙二醇甲醚醋酸酯、醋酸丁酯和高沸点芳烃S-150溶剂混合均匀成第二混合物;第三步,将第一步得到的第一混合物和第二步得到的第二混合物混合均匀后静置20分钟至25分钟后得到涂料用无苯稀释剂。
下面是对上述发明技术方案之一的进一步优化或/和改进:
上述将得到的涂料用无苯稀释剂进行过滤,过滤后的滤液进行包装处理。
上述将得到的涂料用无苯稀释剂通过120目筛或200目筛进行过滤,过滤后的滤液进行包装处理。
本发明的技术方案之二是通过以下措施来实现的:一种涂料用无苯稀释剂原料按重量份数含有碳酸二甲酯38份至42份、DBE高沸点溶剂30份至35份、丙二醇甲醚醋酸酯14份至18份、醋酸丁酯4份至8份、高沸点芳烃S-150溶剂4份至8份;该涂料用无苯稀释剂的制备方法按下述步骤进行:第一步,将所需量的碳酸二甲酯和DBE高沸点溶剂混合均匀成第一混合物;第二步,把所需量的丙二醇甲醚醋酸酯、醋酸丁酯和高沸点芳烃S-150溶剂混合均匀成第二混合物;第三步,将第一步得到的第一混合物和第二步得到的第二混合物混合均匀后静置20分钟至25分钟后得到涂料用无苯稀释剂。
下面是对上述发明技术方案之二的进一步优化或/和改进:
上述将得到的涂料用无苯稀释剂进行过滤,过滤后的滤液进行包装处理。
上述将得到的涂料用无苯稀释剂通过120目筛或200目筛进行过滤,过滤后的滤液进行包装处理。
本发明的技术方案之三是通过以下措施来实现的:一种涂料用无苯稀释剂原料按重量份数含有碳酸二甲酯38份至42份、DBE高沸点溶剂30份至35份、丙二醇甲醚醋酸酯14份至18份、醋酸丁酯4份至8份、高沸点芳烃S-150溶剂4份至8份;该涂料用无苯稀释剂按下述步骤得到:第一步,将所需量的碳酸二甲酯、DBE高沸点溶剂、丙二醇甲醚醋酸酯、醋酸丁酯和高沸点芳烃S-150溶剂混合均匀成混合物;第二步,把第一步得到的混合物静置20分钟至25分钟后得到涂料用无苯稀释剂。
下面是对上述发明技术方案之三的进一步优化或/和改进:
上述将得到的涂料用无苯稀释剂进行过滤,过滤后的滤液进行包装处理;或,将得到的涂料用无苯稀释剂通过120目筛或200目筛进行过滤,过滤后的滤液进行包装处理。
本发明的技术方案之四是通过以下措施来实现的:一种涂料用无苯稀释剂原料按重量份数含有碳酸二甲酯38份至42份、DBE高沸点溶剂30份至35份、丙二醇甲醚醋酸酯14份至18份、醋酸丁酯4份至8份、高沸点芳烃S-150溶剂4份至8份;该涂料用无苯稀释剂的制备方法按下述步骤得到:第一步,将所需量的碳酸二甲酯、DBE高沸点溶剂、丙二醇甲醚醋酸酯、醋酸丁酯和高沸点芳烃S-150溶剂混合均匀成混合物;第二步,把第一步得到的混合物静置20分钟至25分钟后得到涂料用无苯稀释剂。
下面是对上述发明技术方案之四的进一步优化或/和改进:
上述将得到的涂料用无苯稀释剂进行过滤,过滤后的滤液进行包装处理;或,将得到的涂料用无苯稀释剂通过120目筛或200目筛进行过滤,过滤后的滤液进行包装处理。
本发明通过碳酸二甲酯、DBE高沸点溶剂、丙二醇甲醚醋酸酯、醋酸丁酯和高沸点芳烃S-150溶剂混均后静置得到涂料用无苯稀释剂,具有适用性广、稀释能力强、少量加入就可以达到适合的施工粘度、环保和对人体伤害极少的特点,方便了操作,提高了工作效率。
具体实施方式
本发明不受下述实施例的限制,可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。
实施例1,该涂料用无苯稀释剂原料按重量份数含有碳酸二甲酯38份至42份、DBE高沸点溶剂30份至35份、丙二醇甲醚醋酸酯14份至18份、醋酸丁酯4份至8份、高沸点芳烃S-150溶剂4份至8份;该涂料用无苯稀释剂按下述步骤得到:第一步,将所需量的碳酸二甲酯和DBE高沸点溶剂混合均匀成第一混合物;第二步,把所需量的丙二醇甲醚醋酸酯、醋酸丁酯和高沸点芳烃S-150溶剂混合均匀成第二混合物;第三步,将第一步得到的第一混合物和第二步得到的第二混合物混合均匀后静置20分钟至25分钟后得到涂料用无苯稀释剂。
实施例2,该涂料用无苯稀释剂原料按重量份数含有碳酸二甲酯38份或42份、DBE高沸点溶剂30份或35份、丙二醇甲醚醋酸酯14份或18份、醋酸丁酯4份或8份、高沸点芳烃S-150溶剂4份或8份;该涂料用无苯稀释剂按下述步骤得到:第一步,将所需量的碳酸二甲酯和DBE高沸点溶剂混合均匀成第一混合物;第二步,把所需量的丙二醇甲醚醋酸酯、醋酸丁酯和高沸点芳烃S-150溶剂混合均匀成第二混合物;第三步,将第一步得到的第一混合物和第二步得到的第二混合物混合均匀后静置20分钟或25分钟后得到涂料用无苯稀释剂。
实施例3,该涂料用无苯稀释剂原料按重量份数含有碳酸二甲酯38份至42份、DBE高沸点溶剂30份至35份、丙二醇甲醚醋酸酯14份至18份、醋酸丁酯4份至8份、高沸点芳烃S-150溶剂4份至8份;该涂料用无苯稀释剂按下述步骤得到:第一步,将所需量的碳酸二甲酯、DBE高沸点溶剂、丙二醇甲醚醋酸酯、醋酸丁酯和高沸点芳烃S-150溶剂混合均匀成混合物;第二步,把第一步得到的混合物静置20分钟至25分钟后得到涂料用无苯稀释剂。
实施例4,该涂料用无苯稀释剂原料按重量份数含有碳酸二甲酯38份或42份、DBE高沸点溶剂30份或35份、丙二醇甲醚醋酸酯14份或18份、醋酸丁酯4份或8份、高沸点芳烃S-150溶剂4份或8份;该涂料用无苯稀释剂按下述步骤得到:第一步,将所需量的碳酸二甲酯、DBE高沸点溶剂、丙二醇甲醚醋酸酯、醋酸丁酯和高沸点芳烃S-150溶剂混合均匀成混合物;第二步,把第一步得到的混合物静置20分钟至25分钟后得到涂料用无苯稀释剂。
实施例5,作为上述实施例的优化,实施例5将得到的涂料用无苯稀释剂进行过滤,过滤后的滤液进行包装处理。
实施例6,作为上述实施例的优化,实施例6将得到的涂料用无苯稀释剂通过120目筛或200目筛进行过滤,过滤后的滤液进行包装处理。
上述实施例中所得的涂料用无苯稀释剂及其原料的物化性质:
1、本发明所得涂料用无苯稀释剂所采用原料的物化性质
1.1本发明所得涂料用无苯稀释剂所采用原料的物理性质
本发明的原料为碳酸二甲酯、DBE高沸点溶剂、丙二醇甲醚醋酸酯、醋酸丁酯和高沸点芳烃S-150溶剂,本发明原料的物理性质见表1。
表1
名称 | 溶解度参数(cal/cm3)1/2 | 相对挥发速率 | 分子量 | 沸点(℃) | 密度(g/cm3) |
碳酸二甲酯 | 10.4 | 3.35 | 90.08 | 90.1 | 1.07 |
DBE高沸点溶剂 | 10.5 | 0.03 | 137.2 | 215.2 | 1.085 |
丙二醇甲醚醋酸酯 | 9.2 | 0.14 | 132.16 | 149 | 0.965 |
醋酸丁酯 | 8.6 | 1 | 116.16 | 126.1 | 0.88 |
高沸点芳烃S-150溶剂 | 8.6 | 0.04 | - | 188至210 | 0.875 |
从表1可以看出碳酸二甲酯和DBE高沸点溶剂的溶解度参数相差不大,碳酸二甲酯和DBE高沸点溶剂的密度相近;丙二醇甲醚醋酸酯、醋酸丁酯和高沸点芳烃S-150溶剂的溶解度参数相差不大,丙二醇甲醚醋酸酯、醋酸丁酯和高沸点芳烃S-150溶剂的密度相近。
本发明所得涂料用无苯稀释剂所采用原料的化学性质
碳酸二甲酯
碳酸二甲酯分子式:C3H6O3;结构式:CH3O-COOCH3;碳酸二甲酯是重要的化工原料、绿色的甲基化和羰基化试剂,是2l世纪有机合成的“新基块”。分子含有-C0-、-CH3、-C00CH3等官能团,其化学反应涉及广泛,是重要的甲基化和羰基化试剂,是一种环境友好的新型绿色有机化学品,可替代光气、硫酸二甲酯、卤代甲烷等剧毒物质,碳酸二甲酯在农药、医药、香料、燃料添加剂、溶剂及电子工业等领域也有广泛用途。
碳酸二甲酯外观无色透明液体,有特殊的芳香气味;能与酯、醇、烃类有机溶剂混溶;为甲级易燃液体,属于微毒性,对皮肤有刺激作用,其蒸气或烟雾对眼睛、粘膜和呼吸道有刺激作用。
高沸点溶剂
DBE高沸点溶剂分子式:CH3OOC(CH2)nCOOCH3;外观:无色透明液体;气味小、蒸汽压低等显著特点,沸点高、溶解能力强、挥发速率均匀;是性能优良的低毒高级工业溶剂;与烃类、酯类、醇类等多种有机溶剂混溶性好。
丙二醇甲醚醋酸酯
丙二醇甲醚醋酸酯分子式:CH3COOCH(CH3)CH2OCH3;结构式 ;无色透明液体,是一种高级溶剂,其分子中有醚键、羧基、烷基。在同一个分子中既有非极性部分,又有极性部分。PMA是性能优良的低毒高级工业溶剂,能与烃类、酯类、醇类有机溶剂混溶。
醋酸丁酯
醋酸丁酯分子式:C6H12O2;结构式:CH3COOC4H9;外观无色透明液体,有水果香味;微溶于水、能与醚、醇、芳香烃类等有机溶剂混溶;醋酸丁酯为二级易燃液体,属于微毒性,对眼粘膜有刺激作用,对金属没有腐蚀性。
高沸点芳烃S-150溶剂
高沸点芳烃S-150溶剂具有溶解能力强、毒性小、气味小、沸点高、挥发慢;S-150不含水和烯烃,不含氯和重金属,性能稳定及辅助流平性好等特点,其溶解性能优良;能与烃类、酯类、醇类等多种有机溶剂混溶。
、本发明所得涂料用无苯稀释剂及其所用原料
2.1本发明所采用原料
本发明中的原料碳酸二甲酯、DBE高沸点溶剂、丙二醇甲醚醋酸酯(PMA)、醋酸丁酯和高沸点芳烃S-150溶剂都不含苯、毒性小、气味小,属于环保型溶剂,碳酸二甲酯、DBE高沸点溶剂、丙二醇甲醚醋酸酯(PMA)、醋酸丁酯和高沸点芳烃S-150溶剂完全可以互溶,本发明所得涂料用无苯稀释剂外观无色透明、无明显杂质;本发明所采用原料碳酸二甲酯、DBE高沸点溶剂、丙二醇甲醚醋酸酯(PMA)、醋酸丁酯和高沸点芳烃S-150溶剂都是市场上现有公开销售的。
本发明所得涂料用无苯稀释剂的溶解度参数
根据赫尔德布兰德(Hildebrand)的定义,溶解度参数是内聚能密度(CED)的平方根。
其数学表达式为:δ=(△E/V)1/2
式中 δ—溶解度参数
△E—每摩尔物质的内聚能
V—摩尔体积
为了获得涂膜比较理想的溶解和挥发成膜效果,本发明以碳酸二甲酯、DBE高沸点溶剂、丙二醇甲醚醋酸酯、醋酸丁酯和高沸点芳烃S-150溶剂为原料制备涂料用无苯稀释剂,本发明所得的涂料用无苯稀释剂的溶解度参数可近似地用各原料的溶解度参数(本发明中各原料的溶解度参数见表1)及其体积分数的乘积之和来表示:其数学表达式及计算结果如下所示:
δmix=ф1δ1+ф2δ2+....фnδn=∑n1фiδi
式中 ф—各原料的体积分数
δ—各原料的溶解度参数
通过计算得出本发明所得涂料用无苯稀释剂的溶解度参数δmix=10.07。
本发明所得涂料用无苯稀释剂的通用性
本发明所得涂料用无苯稀释剂是一种通用型的稀释剂,可以用在多种工业涂料之中,根据溶解度参数相同或相近可以互溶的原则,可以判断树脂在溶剂(或混合溶剂)中是否可以溶解;所以进一步验证此稀释剂在各种涂料中的应用状况,表2为各现有涂料用树脂的溶解度参数与本发明所得涂料用无苯稀释剂的差值。
表2
高分子物质(涂料树脂)均为高分子材料,它们与溶剂之间的相容性或发生扩散的必要条件是—自由能△G。
△G =△H-T△S
△G 越负值,越有利于相容和扩散。
△H= Vφ1φ2(δ1-δ2)1/2
式中 V—平均摩尔体积
φ—摩尔分数
δ1,δ2—分别为溶剂和树脂的溶解度参数
当δ1=δ2时,△H=0,相容性极好;当(δ1-δ2)很大时,只有温度高时,才有可能相容。
一般稀释剂的溶解度参数和树脂的溶解度参数差值范围小于2时才能相容、溶解。从表3可以看出氯化橡胶树脂、醇酸树脂、聚氨酯、聚酯树脂、丙烯酸树脂、氨基树脂和环氧树脂与本发明所得涂料用无苯稀释剂的溶解度参数的差值分别为-0.53至1.57、-0.93至1.07、0.07、0.93至1.07、-0.93至1.07、-1.03至1.57、-1.03至0.07;本发明所得涂料用无苯稀释剂的溶解度参数与氯化橡胶树脂、醇酸树脂、聚氨酯、聚酯树脂、丙烯酸树脂、氨基树脂和环氧树脂的差值都小于2,说明本发明所得涂料用无苯稀释剂可以用在现有涂料用树脂的涂料制备中,本发明所得涂料用无苯稀释剂具有通用性。
本发明所得涂料用无苯稀释剂的挥发速率
溶剂的挥发速率有高有低,选择不同挥发速率的溶剂组成的稀释剂才能达到较理想的涂膜外观,稀释剂的作用是控制涂膜形成时的流动特性,稀释剂挥发速度太快会导致涂膜不能很好的流平,涂料也不会对底材有良好的润湿,因而不能产生很好的附着力。如果稀释剂的挥发速率太慢,不仅会延长涂膜干燥时间,同时涂膜会流挂而变得很薄。
纯溶剂的挥发性最好的依据是其蒸汽压,蒸汽压和挥发速率的关系由拉乌尔定律来确定,其数学表达式如下所示:P=P01·X1
式中 P—混合物中组份的分压,Pa;
P0 1—纯组分的蒸汽压
X1—液体组分的摩尔数
本发明中原料的挥发速率按照ASTMD3539-81规定方法,用Shell薄膜挥发仪进行测定而出。
本发明所得涂料用无苯稀释剂的挥发速率的计算数学表达式及计算结果如下所示:
V=∑Vi×Wi/W=1.43
本发明所得涂料用无苯稀释剂与现有各种涂料配套稀释剂在涂料中的平均漆膜性能对比见表3所示。
表3
涂料名称 | 使用配套稀释剂后的漆膜干燥时间(h) | 使用本发明后的漆膜干燥时间(h) | 使用配套稀释剂后的漆膜光泽(°) | 使用本发明后的漆膜光泽(°) | 使用配套稀释剂后的涂料粘度(涂-4杯)S | 使用本发明后的涂料粘度(涂-4杯)S |
环氧涂料 | 16 | 15 | 86 | 86 | 80 | 74 |
聚氨酯涂料 | 8 | 8 | 92 | 93 | 86 | 70 |
氯化橡胶涂料 | 3 | 2 | 71 | 75 | 88 | 69 |
丙烯酸涂料 | 3 | 3 | 90 | 92 | 85 | 75 |
醇酸涂料 | 18 | 16 | 88 | 86 | 88 | 70 |
表3中,“涂料粘度”是涂料粘度在120S时,分别添加10%的配套稀释剂和本发明所得涂料用无苯稀释剂的检测结果。
从表4可以看出,本发明所得涂料用无苯稀释剂与现有各种涂料配套稀释剂在涂料中的漆膜干燥时间、漆膜光泽和涂料粘度相差不大,说明本发明所得涂料用无苯稀释剂使用在环氧、聚氨酯、丙烯酸、醇酸、氯化橡胶等类涂料体系中,体现出优良的漆膜光泽和漆膜流平性,干燥时间适中。
以上技术特征构成了本发明的实施例,其具有较强的适应性和实施效果,可根据实际需要增减非必要的技术特征,来满足不同情况的需求。
Claims (2)
1.一种涂料用无苯稀释剂的制备方法,其特征在于原料按重量份数含有碳酸二甲酯38份至42份、DBE高沸点溶剂30份至35份、丙二醇甲醚醋酸酯14份至18份、醋酸丁酯4份至8份、高沸点芳烃S-150溶剂4份至8份;该涂料用无苯稀释剂的制备方法按下述步骤进行:第一步,将所需量的碳酸二甲酯和DBE高沸点溶剂混合均匀成第一混合物;第二步,把所需量的丙二醇甲醚醋酸酯、醋酸丁酯和高沸点芳烃S-150溶剂混合均匀成第二混合物;第三步,将第一步得到的第一混合物和第二步得到的第二混合物混合均匀后静置20分钟至25分钟后得到涂料用无苯稀释剂;其中:将得到的涂料用无苯稀释剂通过120目筛或200目筛进行过滤,过滤后的滤液进行包装处理。
2.一种涂料用无苯稀释剂的制备方法,其特征在于原料按重量份数含有碳酸二甲酯38份至42份、DBE高沸点溶剂30份至35份、丙二醇甲醚醋酸酯14份至18份、醋酸丁酯4份至8份、高沸点芳烃S-150溶剂4份至8份;该涂料用无苯稀释剂的制备方法按下述步骤进行:第一步,将所需量的碳酸二甲酯、DBE高沸点溶剂、丙二醇甲醚醋酸酯、醋酸丁酯和高沸点芳烃S-150溶剂混合均匀成混合物;第二步,把第一步得到的混合物静置20分钟至25分钟后得到涂料用无苯稀释剂;其中:将得到的涂料用无苯稀释剂通过120目筛或200目筛进行过滤,过滤后的滤液进行包装处理。
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