表面处理 [表面处理]硝基漆配方因素分析

[Tony]

1 黏度
挥发分的配方不同程度上影响着漆的粘度，溶剂溶解力强溶液的粘度低，溶解力差溶液的粘度高。此外，多用稀释剂固然可以降低成本，但用量高到一定限度，接近稀释比值的容忍度时，溶解力明显下降，硝酸纤维素溶液的粘度就会急骤增高。如果继续增加稀释剂，则黏度还会增高，以至于影响施工和漆膜性能。
对多数溶剂，甲苯用量到40％时，溶液粘度变化极微，但增至50-60％以后，粘度就很快上升。若用汽油在20-30％时粘度变化不大，30％以上粘度显著增高。
由此可知稀释剂的加入量有一定的限度，在处理配方时为降低成本加入稀释剂。但其最大用量不应达到引起粘度升高的程度。
助溶剂对稀释剂粘度的影响：无醇或含丁醇量极少时粘度变化快，当甲苯量为40％时已明显增高，50-70％时几乎直线上升。加入适量丁醇后粘度变化趋慢，至甲苯用量为50％时粘度尚未明显增高，这个现象说明助溶剂的潜在溶解能力。含醇量≥50％时其最初的溶解力已不及纯溶剂。因此，在处理配方时潜溶剂的用量只宜少于真溶剂。乙醇的潜溶解力较丁醇为大。因为它们的精度低了很多，即使在甲苯含量高达60％的情况下，其粘度仍是很低的。这说明配方中多用些乙醇是不会过分影响溶解力的，但是一般配方中并不大量使用乙醇主要出于它有较高的吸潮性以及挥发太快，用量大多时将引起漆膜泛白。
2 挥发速度
挥发速度影响漆膜干燥的快慢，但它对漆膜外观也有极大的影响，就如硝酸漆以喷涂为施工工艺时，漆自离*口分散成雾状小颗粒洒落到物件表面时溶剂己开始挥发，如果混合溶剂的挥发速率较快的话，那么落到物面前溶剂可能已挥发掉30％以上，落到物面的小颗粒的粘度就大大提高，流动性大大下降。严重地影响漆膜的流平性，而产生“桔皮”现象，为了得到光洁严整的漆膜，就不能片面地追求快干，而要有一定比例的慢挥发溶剂以保证流平。
另外，喷漆施工过程中常常碰到所谓“发白”的现象，这层白膜是由于水分与漆混合造成的，当水分不能全溶于挥发分时就与成膜物构成一层白色的乳状体，水分逐步挥发如乳状体被残留的溶剂所溶解则白色漆膜层消失，但如果溶剂不足以消除白膜，则漆膜的连续相被破坏出现“发白”现象，水分的来源，一方面是由于原料中含水量过高或是挥发分中有如乙醇、丙酮等易吸水原料。另一主要原因就是挥发速率的影响。溶剂的挥发是一个吸热反应，快速的挥发使喷漆的雾粒及物件的表面上被带走很多热量，一般使用快挥发溶剂时，可使喷物表面温度下降15-20℃，这就足够使周围空气中的水分凝结于物件表面与漆膜相遇。所以，每当气候湿热，空气中水分含量高时，“发白”现象格外严重。因此，挥发分的配方应适当地控制勿使挥发过快，减少表面降温水分凝结，而当稍有“发白”现象发生时，又可在挥发后期重新溶解于存留的溶剂中，消除白膜并增加光泽。
所以，从挥发速度方面来考虑，在喷漆及流平的初阶段，挥发过快对质量是不好的，一切桔皮、麻点、“发白”等缺点往往由此产生。在后阶段中，有一些低挥发性溶剂在漆膜中还可以改善一些“发白”现象及提高光泽；但最终阶段漆膜中若仍存留少量挥发分，则将引起漆膜发软、发粘等不良现象。为克服这种现象发生要控制高沸点溶剂的用量，希望它不要残留在漆膜中。
3 溶剂平衡
混和溶剂中有真溶剂、助溶剂及稀释剂，这三种组分中又有快挥发、中挥发、慢挥发之别。所以当一种混合溶剂配成之后由于这些原料的挥发速率不一样，总是挥发快的原料首先逸去，所以自漆雾喷出后溶剂的成分即开始变化，如不能正确地平衡用料，则将出现各种漆膜缺陷。
（1）溶剂的挥发应均衡，混合溶剂的蒸馏曲线应成平缓上升的形状。否则将引起多种漆膜表面缺陷，甚至使漆膜产生应力而影响漆膜寿命。为此，就要在配方中考虑到不同组分的挥发速率。快、中、慢的组分用量要平衡，例如配方中快挥发溶剂及慢挥发溶剂的使用量都较大，而没有适量中挥发溶剂加以平衡的话，那么其蒸馏曲线必将是前阶段直线上升，然后突然转折形成一个钝角改为低斜率上升，这样的溶剂配方缺点较大。喷涂初期可能因膜层粘度较低而出现垂直团上流挂的现象，到了后期则漆膜干燥很慢，失去了硝基漆的快干持点。
（2）溶剂、助溶剂与稀释剂之间的平衡也是-个很重要的问题。溶剂、助溶剂及稀释剂的比例对漆的粘度影响很大，较高含量的稀释剂或过高含量的助溶剂都会明显地提高漆的粘度。在挥发过程中不挥发分含量逐步增加，漆的粘度已经增高，假使此时真溶剂大量挥发则稀释剂的比例相对地增高，就会促使漆的粘度突然变稠而丧失流动性，引起气泡、桔皮等漆膜缺点。另外，溶剂的主要作用在于干燥成膜之前保持全部不挥发分处于溶液状态，不使其中任一组分不溶析出，否则造成漆膜连续相破坏以及表面粗糙失光等现象。在硝酸纤维素漆中，总含有一些合成树脂。醇、酮等溶剂既能溶解硝酸纤维素，也能溶解合成树脂。醇类常是合成材脂的非溶剂，它可以作为硝酸纤维素的助溶剂。芳烃等稀释剂是合成树脂的溶剂，硝酸纤维素的非溶剂。为了在干燥过程中防止沉析现象，必须根据不挥发分的组分对溶剂的组分加以很好地平衡，既要节约真溶剂，又不能过量使用稀释剂。如开始时真溶剂比例虽高但多属快挥发剂，到了干燥后期大部分挥发逸去，此时挥发较慢的稀释剂及助溶剂占了主位就会导致硝酸纤维素的析出。所以，在考虑溶剂配方时不仅要有足够的真溶剂，还必须根据不同挥发速率加以平衡，以达到残余在漆膜小的溶剂能保持不低于原来的溶剂比例。
（3）硝酸纤维素漆的不挥发分主要为硝酸纤维素，所以挥发分配方首先要考虑对硝酸纤维素的溶解力。但是，漆中还有其他树脂，如果挥发分的配方不能适应它们的持点，在干燥成膜的过程中将会出现漆膜弊病。
硝酸纤维素漆中所用的合成树脂品种很多，其中用得较多的是醇酸树脂及松香树脂，其用量常为硝酸纤维素量的50-250％，个别特殊品种可以多于硝酸纤维素量的5-6倍以上。按树脂的特点及用量，挥发分的配方都要考虑与之适应。
醇酸树脂持别是短油度的醇酸树脂，对漆的粘度影响很大，用量愈大，粘度愈高；芳烃虽是醇酸树脂的溶剂，但芳烃用量偏高使漆粘度升高。所以在含有醇酸树脂的漆中，特别是短油度的用量较大时更应减少稀释剂的比例，否则粘度会剧增，漆膜流平性差，并会出现桔皮现象。松香树脂对粘度的影响较小；顺丁烯二酸酐改性松香树脂对粘度影响稍大，所以稀释剂的用量可比用醇酸树脂时稍多。使用丙烯酸树脂，也易导致漆粘度的增高，特别是分子量较大的丙烯酸树脂更要多用处强溶剂。
（4）混合溶剂的配方处理。为了保证漆的贮藏性能，制漆时所用混合溶剂的质量要高于施工稀释时用的混合溶剂。由于成品漆中的混合溶剂有较大的溶解力，所以稀释用的混合溶剂中含有较多的稀释剂，其溶解力不足可在漆中的多余溶剂中得到补偿。确定漆中混合溶剂比例时，按不挥发分的情况、参考资源及成本，先决定稀释剂的品种及数量。苯的毒性较大，并且挥发太快，除特殊品种外一般不使用，二甲苯挥发较慢，多用时与一般溶剂不易平衡，所以仅适量使用，是由溶剂毒性较小，但其稀释比值太小，一般也不采用。甲苯作稀释在挥发率、稀释比值、价格等多方面都较理想，最方常用。在考虑漆的质量及成本之后，甲苯的用量最好在挥发分比例中占40-60％，使用醇酸树脂时为40-50%，使用松香树脂时则可高于50-60%。稀释剂决定后，再考虑溶剂和助溶剂的比例，相同碳原子数的醇比酯的挥发速率要慢1-2倍以上。而助溶剂离了真溶剂也就丧失了溶解力，所以助溶剂的含量高于真溶活剂是行不通，因此，配方中助溶剂与真溶剂用量之比通常为1：1.5到1：2之间，另外还要考虑快挥发与慢挥发助溶剂间的比例。尽管希望干燥越快越好，但也要兼顾全面性能，类似乙酸丁酯及丁醇的挥发速度可以获得较理想的漆膜，消剂部分这类曼挥发溶剂英不少于一半，最好能达60-80%。根据上述这些情况所拟订的配方适用与-般喷涂用硝酸纤维素漆，至于特殊要求的漆，则需按技术条件要求另行处理。作为冲稀用的溶剂的配方可稍差一些，但也不应相差太大。