碳酸二甲酯在涂料中的應(yīng)用

隨著人類環(huán)保意識的提高，傳統(tǒng)有機溶劑對環(huán)境和健康的危害越來越受到人們的重視。涂料行業(yè)逐漸向無溶劑和水性方向發(fā)展，但目前無溶劑涂料的施工性能受到很大限制；水性涂料在涂層性能和施工性能方面難以取代溶劑涂料。溶劑型涂料在未來很長一段時間內(nèi)仍將處于重要地位，其絕對用量仍在增加。因此，開發(fā)低毒性、低氣味的環(huán)保溶劑涂料尤為重要。

碳酸二甲酯(簡稱DMC)近年來，作為一種新型溶劑，在業(yè)內(nèi)備受關(guān)注。它有幾個優(yōu)點：一是綠色環(huán)保。DMC毒性很低，1992年DMC非毒性化學(xué)品在歐洲通過(Non

substance)注冊為無毒或微毒化工產(chǎn)品，是符合現(xiàn)代清潔工藝要求的環(huán)保化工原料。二是涂料應(yīng)用性能優(yōu)異。它可以與幾乎任何有機溶劑混合，大多數(shù)常用樹脂可以單獨溶解或與其他溶劑一起溶解；揮發(fā)率適中，不影響涂膜性能，提高涂膜干燥速度。第三，有價格優(yōu)勢。它可以低價使用CO生產(chǎn)合成，在有效利用碳資源的同時，生產(chǎn)成本低。在涂料中的應(yīng)用可以消除或顯著降低傳統(tǒng)有機溶劑對環(huán)境和健康的危害，降低原料成本，因此受到國內(nèi)外化工行業(yè)的廣泛關(guān)注。

1　DMC涂料的應(yīng)用性能

1.1　DMC的物理性能

DMC物理性能見表1。

DMC物理性能

DMC物理性能

1.2　碳酸二甲酯對幾種常常用樹脂

DMC溶解度見表2。

DMC溶解幾種常用液體樹脂

DMC溶解幾種常用液體樹脂

DMC幾種固體樹脂的溶解性見表3。

DMC幾種固體樹脂的溶解性

DMC幾種固體樹脂的溶解性

實驗表明，DMC上述液體樹脂和部分固體樹脂具有良好的溶解性能，不能溶解幾種固體樹脂，但與其他溶劑混合后，樹脂可以溶解為透明樹脂液體。因此，從溶解的角度來看，DMC涂料中可以完全替代一些傳統(tǒng)溶劑。

1.3　DMC的揮發(fā)速率

DMC與幾種傳統(tǒng)有機溶劑相比，揮發(fā)率適中，見表4。

DMC與幾種傳統(tǒng)有機溶劑的揮發(fā)率相比

DMC與幾種傳統(tǒng)有機溶劑的揮發(fā)率相比

從表4可以看出，DMC揮發(fā)速率比大多數(shù)傳統(tǒng)溶劑略快，但比醋酸乙酯慢。溶劑揮發(fā)速率主要影響涂層的平整度和干燥性能DMC以環(huán)氧面漆為例，見表5。

實驗表明，從揮發(fā)率的角度來看，DMC傳統(tǒng)溶劑可以部分替代，但在某些系統(tǒng)中可能會出現(xiàn)表觀狀態(tài)差的問題。

1.4　DMC更換傳統(tǒng)溶劑后的涂層性能

用DMC、分別溶解60%的環(huán)氧溶劑E-20環(huán)氧樹脂，測量其旋轉(zhuǎn)粘度，見表6。

實驗表明，DMC溶解E-環(huán)氧樹脂溶解速度比環(huán)氧溶劑快，粘度低。

分別使用50%、60%、70%和100%的環(huán)氧溶劑DMC更換，制作環(huán)氧厚涂面漆，測量其各方面性能，與未更換的漆樣進行比較，見表7。

可見，當(dāng)DMC涂膜干燥速度提高，系統(tǒng)粘度降低，對涂膜的表觀狀態(tài)有輕微影響，但基本不影響產(chǎn)品的使用性能。

DMC取代環(huán)氧溶劑50%時，所有性能均可達到技術(shù)指標(biāo)，見表8。

實驗證明，DMC取代原配方中環(huán)氧溶劑50%后，油漆樣品的性能達到技術(shù)指標(biāo)。

1.5　DMC低溫凝固問題

DMC熔點較高，為2~4 ℃，當(dāng)氣溫降到4 ℃左右時，即結(jié)為固體，因此存在低溫凝固問題，給其使用和儲存帶來不便。

當(dāng)溫度為4 ℃時，DMC低溫凝固與其他常用溶劑混合見表9。

當(dāng)溫度為-9 ℃時，DMC與其他常用溶劑混合后，低溫凝固見表10。

實驗表明，當(dāng)溫度為4時 ℃加入10%其他溶劑與其混合，即可解決DMC當(dāng)溫度降至-9 ℃在保持液體狀態(tài)之前，至少需要添加一半的其他溶劑。

1.6　DMC的安全性能

DMC易燃，遇明火、高熱易燃，其蒸汽與空氣混合，可形成爆炸性混合物，其閃點與爆炸風(fēng)險與傳統(tǒng)溶劑相比見表11。

注：爆炸風(fēng)險=(爆炸上限濃度-爆炸下限濃度)/爆炸下限濃度。

從表11可以看出，DMC屬于中閃點液體，其閃點略低于一些常用溶劑，但高于甲苯、乙苯、乙醇等常用溶劑。與傳統(tǒng)溶劑相比，其爆炸風(fēng)險處于中等水平。因此，在符合安全規(guī)范的條件下，DMC可安全使用。

2　結(jié)　語

碳酸二甲酯是一種綠色環(huán)保溶劑，可替代涂料生產(chǎn)中的傳統(tǒng)溶劑，無論從環(huán)保、專業(yè)健康、提高涂料性能、降低原材料成本等方面都值得大力推廣。