涂料中溶劑的揮發(fā)
涂料中溶劑的揮發(fā)一般分為兩個階段：
第一階段，濕態(tài)揮發(fā)：
涂料施工后，在初始濕膜狀態(tài)下混合溶劑的揮發(fā)速度主要受各溶劑揮發(fā)性能的影響，揮發(fā)速度與純?nèi)軇r近似，可查閱各種溶劑的相對揮發(fā)速率文獻(xiàn)參考。隨著溶劑的揮發(fā)，涂層的粘度愈來愈大，溶劑的揮發(fā)速度逐漸變慢，濕態(tài)揮發(fā)趨于結(jié)束。
溶劑的濕態(tài)揮發(fā)速率與四個變量的密切相關(guān)：溫度、蒸氣壓、表面積和體積之比、以及流過表面的空氣流速；水性涂料以水作為揮發(fā)性組分，相對濕度也是具有重要影響的變量。
在高溫高濕環(huán)境下，自干型涂料所采用的低沸點/高蒸發(fā)潛熱溶劑會快速揮發(fā)，使涂層表面溫度急劇下降達(dá)到露點溫度以下，水汽凝結(jié)成小滴滲入漆膜中，使涂層表面發(fā)白、失光。而噴涂施工較浸涂施工時的溶劑揮發(fā)速率更快，是因為噴涂霧化的漆霧顆粒表面積與體積比很大，各溶劑更容易逃逸； 這就是為什么有時不同的施工方法需要添加不同的稀釋劑或選擇不同稀釋比例的原因。
在水性工業(yè)涂料配方中一般同時存在水和乙二醇單丁醚，在低濕度時，水的揮發(fā)速率比乙二醇單丁醚要高得多；而在高濕度如100%時，水的揮發(fā)速率為0，而乙二醇單丁醚的相對揮發(fā)速率仍為0.08沒有變化。因此，噴涂水性涂料，在低濕度時流平性很好，而防流掛性不好；在高濕度時，抗流掛好，但流平性不好。對此，可酌情調(diào)整溶劑以求適應(yīng)，即在高濕度施時要用揮發(fā)速度慢的溶劑；而在低濕度施工時，為跟上水的揮發(fā)速度，可采用揮發(fā)速度快的溶劑。
第二階段，半干態(tài)/干態(tài)揮發(fā)：
此階段涂層處于觸干、壓干狀態(tài)，涂層中溶劑的揮發(fā)速度不再是由表面溶劑的揮發(fā)所控制，溶劑的揮發(fā)主要由溶劑在涂層中擴(kuò)散速度所決定，此時溶劑的揮發(fā)速度與膜厚的平方成反比。
溶劑的揮發(fā)由第一階段向第二階段轉(zhuǎn)化因涂料類型不同而異，一般認(rèn)為發(fā)生在固體含量達(dá)到60-80%以上。也有認(rèn)為當(dāng)溶劑揮發(fā)到只剩10%~20%時，即轉(zhuǎn)化為第二階段。
擴(kuò)散速度主要由可利用的自由體積所控制，溶劑分子通過涂膜由一個自由體積空穴跳躍到另一個自由體積空穴，而控制自由體積的最重要因素是(T-Tg)，當(dāng)溶劑的揮發(fā)發(fā)生在樹脂的Tg以上溫度時，擴(kuò)散速度不限制溶劑的揮發(fā)速度；當(dāng)溶劑的揮發(fā)發(fā)生在樹脂的Tg以下溫度時，溶劑的揮發(fā)被溶劑在涂層內(nèi)的擴(kuò)散速度控制。
隨著溶劑進(jìn)一步揮發(fā)，樹脂溶液的濃度增大，Tg增加，擴(kuò)散速度進(jìn)一步減慢。如樹脂的Tg遠(yuǎn)高于涂膜的溫度，則溶劑的揮發(fā)速度趨于零，這樣即使成膜數(shù)年后，涂膜內(nèi)仍含有少量殘留的溶劑，條件許可時可采用在Tg以上溫度烘干以完全除去溶劑。據(jù)宜家公司的長期跟測，快干如硝基涂層在放置50年后尚且可以檢測到微量的二甲苯，說明溶劑在干涂層中的擴(kuò)散實際上是一個極緩慢的過程，當(dāng)然這個也與二甲苯溶劑在醇酸樹脂中的保留能力和相容/相溶作用相關(guān)。如同太陽光子是在太陽內(nèi)核通過核聚變產(chǎn)生，但它要逃逸到太陽表面因有無數(shù)高密度質(zhì)子吸收和阻擋，要經(jīng)歷10多萬年的曲折遠(yuǎn)征，才能到達(dá)太陽表面并實現(xiàn)真正的“光速自由”--我們已知，太陽表面的光到達(dá)地球僅需8分多鐘。
在聚氨酯清漆及其稀釋劑中如添加過量的三甲苯，施工后實干將變慢、會利于高溫高濕環(huán)境施工，但其透明干膜很可能在數(shù)月后出現(xiàn)發(fā)白問題，此種發(fā)白與前述漆膜表面發(fā)白本質(zhì)上不同，這是因為其干膜初始反應(yīng)固化尚未充分，殘留的多量的三甲苯還有相容空間，隨著聚氨酯干膜反應(yīng)固化深入，三甲苯變得無法相容而使透明干膜逐漸喪失透明性、以致發(fā)白。
近年來干膜中溶劑的釋放越來越受到關(guān)注，雖然相關(guān)基礎(chǔ)研究較少，但相關(guān)應(yīng)用研究很多、尤其是在安全健康環(huán)保及測試方面。
例如Total Volatile Organic Compounds，簡稱TVOC，是總揮發(fā)有機(jī)化合物，涂層是TVOC的主要來源之一；國家頒布的《民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50325-2020）規(guī)定住宅的TVOC應(yīng)小于等于0.45mg/m3。研究好TVOC控制技術(shù)，對開發(fā)干膜超凈味聚氨酯PU木器家具漆及超凈味墻面漆十分有益。
Semi-Volatile Organic Compounds，簡稱SVOC，按世衛(wèi)組織（WHO）的分類原則，是指沸點在240～400℃范圍內(nèi)的有機(jī)物，在常溫下可以在氣態(tài)和顆粒物中同時存在，而且隨著溫度變化在兩相中的比例會發(fā)生改變；SVOC是在所處環(huán)境的正常溫度和壓力下，能自然蒸發(fā)，但是與VOC相比，蒸發(fā)速率較慢的有機(jī)液體或固體。SVOC主要包括鄰苯二甲酸酯類、短鏈氯化石蠟、二噁英類、多環(huán)芳烴、有機(jī)農(nóng)藥類、氯代苯類、多氯聯(lián)苯類、吡啶類、喹啉類、硝基苯類、亞硝基胺類、苯胺類、苯酚類、多氯萘類和多溴聯(lián)苯類等化合物。ISO/TC35 色漆和清漆技術(shù)委員會在修訂11890-2:2020《色漆和清漆揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)和/或半揮發(fā)性有機(jī)化合物(SVOC)含量的測定第2 部分：氣相色譜法》時增加了SVOC的測定，其主要原因是國際上控制SVOC 的呼聲越來越高，其具有難降解、強(qiáng)吸附性、生物毒性等特性，常存在于室內(nèi)、車內(nèi)，對人體健康具有持久性危害。其龜速遷移、緩慢蒸發(fā)、毒若蛇蝎的本性，值得我們深入研究環(huán)?；娲夹g(shù)。
掌握好溶劑揮發(fā)遷移的規(guī)律，對開發(fā)溶劑型涂料以及水性涂料配方均關(guān)系重大。
