溶剂型涂料是以有机溶剂作为成膜物分散介质的涂料,在涂料发展的历史长河中一直雄踞首位。为了与现代液态涂料相区别,有些文献把一般溶剂型涂料称为传统溶剂型涂料(conventional solvent based coatings)。溶剂型涂料中的成膜物质是油脂和用油作为其中一种原料的合成树脂,一些涂料经销商和管理人员把溶剂型涂料又叫作“油性涂料”或“油性漆”,显然这种叫法是不确切的。
分类
大多数涂料含有挥发物,它们在施工和成膜时会挥发。一般将挥发性有机物称为溶剂,不管它是否能溶解树脂。所用的溶剂大多是烃类,其余是酮、醇、乙二醇、醚、酯等。溶剂有利于薄膜形成,溶剂蒸发聚合物就会互相结合。当溶剂保持一个适当的蒸发速率,会形成平滑和连续的薄膜。对于溶剂型涂料中所用溶剂可以分为三类:真溶剂:溶解涂料中聚合物的溶剂;助溶剂:在一定量内可与真溶剂混合使用,除能改善溶解能力,还能改善涂料的其他性能;稀释剂:无溶解聚合物的能力,也不能助溶,但它价格较低,与真溶剂、助溶剂混合使用可降低成本。但这种分类是相对的,三种溶剂必须搭配合适。在整个过程中要求挥发速率均匀又有适当溶解能力,又要避免某一组分不溶而产生析出现象。溶剂的挥发速率会随涂膜干燥而匀速减少,不可忽高忽低。湿涂料膜的黏度应缓慢增加,不可突然增加,避免表面不平或出现缺陷。所以对溶剂型涂料而言选择合适的溶剂是非常关键的。
发展史
最早期的涂料是不用有机溶剂的。大漆是我国的特产,也是我国使用最早的一种无溶剂涂料,可以追溯到4000多年以前。随后大量使用的我国另一特产桐油也是如此。随着经济的发展和社会的进步,对涂料品种颜色要求越来越多、性能要求越来越高,逐步发展了改性天然产品、早期合成产品的涂料。农副产物加工业发展,以及煤化工的进步,为涂料合成树脂提供了众多的原料,加上科技的进步,促进了涂料合成树脂的发展。涂料中的溶剂使用也逐步增多。1927年,醇酸树脂问世,使涂料工业开始向现代化工发展,涂料制造者从手工作坊的生产方式向现代化工企业模式过渡。20世纪50年代后期石油化工大发展,为合成树脂提供了丰富原料,促进了涂料合成树脂的蓬勃发展。工业涂料、建筑涂料、特种功能性涂料品种层出不穷,满足了国民经济、国防工业和高科技产业发展的要求,使涂料工业发展成为重要的精细化工行业,这个时期涂料工业的发展可说是溶剂型涂料“执牛耳”。
但随着经济的发展、社会文明的进步,一些先进工业国从“先污染、后治理”的沉痛教训中觉醒,认识到在发展经济的同时,保护环境的重要性。1966年,美国洛杉矶率先颁布限制有机溶剂挥发的环保法令,规定溶剂型涂料中有机溶剂(尤其是易产生光化学烟雾的溶剂)含量要低于17%(体积分数),这是很严格的。其他先进的工业国陆续效仿,相继出台环保法规,规定有机挥发物(VOC)限值。环保法规颁布促进了环境友好型涂料的发展,使涂料中有机溶剂用量逐渐减少,因此涂料经历了“无溶剂-有溶剂-无溶剂”的循环发展过程。
当然,这种历史的循环发展不是机械地重复,而是质的不断飞跃的发展过程。现在涂料工业是站在历史的新起点,要在保持和提高传统溶剂型涂料优点的前提下,发展省资源、省能源的环境友好型涂料,跟上建设环境友好型和资源节约型社会的步伐。
溶剂型涂料高、中、低档品种已系列化,配套条件齐全,生产与应用技术成熟,性价比早已为市场所接受。尤其是国防工业、高科技产业、一些重要工业涂装要求性能较高的特种功能性涂料、专用涂料,一般仍选用溶剂型涂料。美、欧等先进国家的溶剂型涂料仍占30%左右,主要是为了满足特种涂料和重要工业专业用涂料的需要。这些国家的特种涂料一般占涂料总量的15%~20%,有的工业专用涂料如卷材涂料,其涂装的流水线挥发的溶剂可以集中回收焚烧,热量可综合利用,故现在仍以溶剂型涂料居多。即使到了21世纪,欧洲的卷材涂料中水性涂料仍只占0.8%。汽车尤其是轿车,现在也多采用溶剂型面漆或罩光清漆。
美国在最早的“66法规”中规定,涂料中有机溶剂(VOC)含量不得超过17%(体积分数),如执行这个标准,美国的涂料企业基本都要倒闭,因为生成技术跟不上。所幸该法规不是强制性标准。“66法规”公布以后,对涂料中有机溶剂限量的强制性标准美国是几年一修订,逐步提高要求的。1999年,美国公布实施的《建筑涂料挥发性有机化合物释放》国家标准,对几十类产品(其中也有工业涂料)的VOC限值做了规定,最低VOC为250g/L,一般在400g/L左右,最高VOC允许值>700g/L,远低于“66法规”的限定。足见美国也是根据国内生产和技术发展实际,使标准逐步变严格,给行业发展留有足够的缓冲时间。2001年,我国也制定了有关溶剂型木器涂料中有机溶剂限量标准GB 18581—2001,它是国内溶剂型涂料第一个VOC限值的强制性标准。涂料VOC限量的标准逐步趋严的过程,也给了溶剂型涂料自身不断减少VOC、减少污染的发展时间,也是它进一步增强生命力的缓冲时间。提高溶剂型涂料生命力的方法主要有:(a)提高固体含量:固体含量是指涂料在正常施工黏度下的固体含量,传统溶剂型涂料的固体含量一般在40%~50%,在此基础上,每提高10%的固体含量,就可以节省10%的有机溶剂,这是溶剂型涂料不断降低VOC的途径;(b)选择合适有机溶剂:选用低毒无毒溶剂代替有毒有害溶剂,减少污染,符合国家环保法规,可能更现实些。