催干剂

催干剂有金属氧化物,金属盐,金属皂三类使用形式。金属氧化物和金属盐都是在熬漆过程中加入,形成油脂皂后才呈现催干作用。目前使用最多的是金属皂这种形式,金属皂是有机酸和某些金属反应而成的,她的通式是RCOOM(M——金属部分,RCOO——有机酸部分),催干剂的特性决定于金属部分,而有机酸部分使其发乎催干效果。事实上每种金属的催干性能是不一样的,同种金属皂对不同涂料品种的催干作用也不相同。实际使用最多的为钴,锰,铅,锌,钙,铁,锆,铈,稀土是新型的催干剂。
具有催干性能的金属,必须在“活性状态”下才能发挥其催干作用。若将钴,锰,铅等变价金属以胶体状态很细地分散在油中,并无催干作用。例如四乙基铅【Pb(C2H54】在油中能很好地混溶,但仍无催干作用。因此具有催干性能的金属必然形成金属皂而溶于油中,其有机酸作为阴离子,金属部分为阳离子,才能呈现催干作用。
一,催干剂的阴离子部分——有机酸
催干剂的有机酸决定金属皂皂涂料中的溶解性和相容性。催干剂中有机酸虽不相同,但其呈
现的催赶特性都相同,如环烷酸铅和亚油酸铅都以催底干为主,但亚麻油酸皂因其溶解性差而降低其催干活性。有机酸的种类很多,但用于催干剂的有机酸需符合以下条件。
1形成的金属皂在连接料及有机溶剂中溶解度好。有机酸的不饱和性越大,其金属皂的溶解性越好。如亚麻油酸皂的溶解性要比硬脂酸皂好。
饱和有机酸的适宜链长为6-10碳,碳链上具有侧链,特别是α碳上连有支链,具有较好的溶解性,如2-乙基乙酸的金属皂要比正辛酸金属皂的溶解性更佳。
2在水中的溶解度小。苯甲酸的额金属皂在有机溶剂中的溶解度好,泽淡,价格低,酸价高,但对水敏感而影响漆膜的抗水性。
3贮存性好,不易氧化及分解。松香酸和亚麻油酸等不饱和脂肪酸本身在贮存过程中氧化,引起颜变深,溶解性降低而析出,影响其催干性。
饱和有机酸如环烷酸,2——乙基乙酸,新葵酸,异壬酸的金属皂具有优良的贮存稳定性。
4泽浅,气味小而杂质少。浅漆不能用深金属皂,以免影响其泽,故采用的有机酸
需精制。环烷酸皂有特殊气味,不宜用于食品工业用涂料。有机酸不能含有对涂膜有影响的有害物质如硫化物等。2-乙基乙酸,新葵酸等合成脂肪酸具有高的纯度和极浅的泽,而且无特殊气味。
5来源广,价格低廉。天然有机酸如亚油酸,焦油酸,环烷酸的来源较广而且价格低,但由于其天然脂肪酸质量不稳定,仅焦油酸及环烷酸被普遍使用。表6-1是常用于催干剂的有机酸及特性
表6-1用于催干剂的有机酸及其特性
点火模块
有机酸
鞋楦机
酸值/(mgKOH/g)
相对密度
外观
环烷酸
188-200
0.953
暗棕液体
精制环烷酸
225
0.970
浅琥珀液体
焦油酸
195
0.902
黏状黄液体
2-乙基乙酸
385
0.905
水白到浅黄液体
新葵酸
326
不锈钢抛光轮
0.910
水白清晰液体lrx
异壬酸
345
0.899
水白清晰液体
近年来,由于环烷酸的资源日益减少,而合成脂肪酸的化学纯度要比天然脂肪酸好得多,因而以合成羧酸皂混合物为基础的催干剂在市场上普遍供应,生产厂常以其羧酸来命名其催干剂牌号,合成羧酸的高酸值使其金属皂具有较高的含量,黏度亦低。由于其耗酸量低,成本与环烷酸皂相近
石蜡氧化制取的哼唱脂肪酸都为直链酸,其泽较浅,价格低,但其金属皂的溶解性差,可将其C6-9合成脂肪酸与环烷酸或支链脂肪酸拼合使用,以降低成本
二,催干剂的阳离子部分——金属离子
催干剂可分为活性和辅助两种,其中活性催干剂又可分为氧化型和聚合型,见表6-2
表6-2催干剂的分类
活性催干剂
氧化型(表干型),Co2+,Mn2+,Ce3+,Fe2+
钴是最活泼的氧化型催干剂,促使氧的吸收,过氧化物的形成和分解;锰,铈,铁亦为氧化型催干剂,其活性比钴小得多;铈及铁为烘烤型催干剂;锰为氧化型及聚合型双功能催干剂
聚合型(底干型),Pb2+,Zr4+
Re3+
铅是最早使用的聚合型催干剂;锆用在不能用铅催干剂的配方中;稀土催干剂用于低温及高湿度环境
辅助催干剂
辅助型(助催干型),Ca2+,Zn2+
钙能提高表干及底干催干剂的效果;锌能改善钴催干剂干性,防止皱皮
催干剂的作用决定于其中金属离子部分,因此,涂料催干剂的用量都是以其所含的金属量来计算的,各种催干剂都规定其金属离子浓度。在实际应用时,油基清漆是以植物油中的金属含量来表示的,各种合成树脂涂料则以树脂固体分钟的金属含量来表示。
1钴催干剂
钴催干剂是催干活性最强的氧化型催干剂,因氧化作用是从漆膜表面开始的,因而她使漆膜表面干燥加速,常作面催干剂。
钴催干剂一本与铅,锰,钙等催干剂配合使用,使涂层表里平衡干燥,如单独使用或使用量过多,会使涂膜表面很快干结而收缩,产生皱皮和因底干而发软的各种漆膜缺陷。特别是其强烈的催化氧化性,促使漆膜过早老化并发脆,因此,漆膜的干性在达到施工要求的前提下,以少用为宜,其适合用量为0.02%—0.06%。以钙,锌等助催干剂配合使用,可有效地调节其表面干燥速度,用量超过0.08%则需注意,必须仔细进行试验评价。
钴催化剂也可用于热固型涂料如氨基烘漆中以提高其硬度,用量为0.00%—0.02%,与铁,锰催干剂相比,不易变,但硬度和坚韧性不及后者,在油墨中听涂膜极薄,故可用钴催干剂。
钴皂是呈蓝紫的黏稠液体,高价钴态时则呈绿。在涂料,油料与钴皂拼混后的贮存过程中,过氧化物与钴皂作用而产生绿。一般认为钴皂在高价状态才呈现催干作用。
钴皂与类抗结皮剂混用会形成金属—配合物而呈现红至红紫,各种?产生不同的颜,但漆膜干燥后颜即消失。
钴催干剂常使用的金属含量在4%-12%
2铅催干剂
铅催干剂为聚合型催干剂,在大多数醇酸漆中能促使漆膜底层干燥而得到坚韧而英的漆膜,。并能提高漆膜的附着力及耐候性。但其氧化催干性低,必须与钴,锰,催干剂配合使用,一般用量为钴用量的10倍,正常用量的金属含量在0.5%-1%
铅皂与醇酸树脂中游离的苯二甲酸酐形成溶解度较小的铅盐而析出,使清漆发浑。铅皂与空气中的里硫化物作用而变,因而使漆膜玷污而变暗,铅皂有一定毒性,在玩具及儿童用品的涂料中严禁用铅皂做催干剂,铅粉漆中若使用铅皂,铅粉表面的硬脂酸膜为铅皂取代而失去漂浮性,因而使铅粉漆膜亮度差而发灰,在补能用铅催干剂的涂料中,常以铈或
锆催干剂代之。
铅皂对颜料有润滑分散作用,颜料分较多的漆浆,在轧制前加入以降低其粘稠度,并能改善其失干倾向,铅皂具有抗腐蚀作用,在,润滑油或润滑脂中使用有防老化及腐蚀性。
铅皂的泽较浅,一般为浅黄液体,还可值得近乎于无的精制品而用于白漆中,
铅催干剂的使用浓度为12%—36%
3锰催干剂
其催赶特性在铅与钴皂之间,催干性较钴催干剂弱,具有良好的催底干性能,一般与钴,铅皂配合,用量为0.02%-0.08%
锰催干剂在热固型涂料中使用可提高漆膜的坚韧性与硬度,其效果要比钴皂好,但深并易泛黄,不宜用于白漆中,用量为0.005%-0.02%
锰催干剂在使用时会使涂膜出现一些反常现象,如皱皮,发霜等,需特别注意;特别是在铅存在下,锰催干剂的缺陷更为显著,配合钙催干剂可改善清漆发浑,漆皱皮。
在低温时影响干性较小,在表干要求不高时,可用锰催干剂取代钴催干剂,但锰催干剂易变,特别是在烘烤时更为严重
锰催干剂虽能有效地催底干,但仍须与助催干剂拼合使用。
钙催干剂
钙催干剂没有显著的催干作用,但与钴催干剂配合使用,可以提高其催干效果,还可以使表干与底干平衡,消除起皱,属助催干剂。
钙催干剂常与钴/铅催干剂系统配合,在有殊的辅助作用,能和钴催干剂形成复合物而阻止他被颜料吸收而失去催干性,能改进在低温及高湿度下的干燥性能。在醇酸漆中调整钴催干剂在醇酸树脂中析出而使清漆发浑,泽发雾失光等毛病。在补能使用铅催干剂的场合如玩具漆,可以钙催干剂代替铅催干剂,因其催干性能较差而用量过多,使漆膜的抗水性不良,与环烷酸铅 一样,环烷酸钙可用作颜料分散使得润湿剂,能防止起霜,并改善失干性。
钙催干剂因环烷酸的用量不同而呈酸性或中性,酸性环烷酸钙具有良好的溶解性,但催干
性差,而中性或碱性钙催干剂具有较好的催干性。
钙催干剂的使用浓度为4%,6%,10%1用量为0.05%-0.20%
5锌催干剂
锌催干剂为助催干剂,她能保持漆膜有较长的开放时间,使漆膜能较彻底的干燥,故在默写涂料中涂膜具有较好的硬度,锌催干剂在很多涂料中使用,能延迟其表干,她与环烷酸铅及钙一样,是又来那个的颜料润湿剂,因而在研磨阶段加入,能改进颜料的分散性,并能降低其失干性,有报道称,锌催干剂能消除活性金属复合物得形成而产生的变现象,因为先形成的锌复合物是无的。
锌催干剂的使用浓度为6%,8%,16%及18%,用量为0.03%-0.2%。
6铁催干剂
铁催干剂在室温时无明显的催干作用,高温则具有强烈的聚合催干作用,使漆膜具有更大的硬度和韧性,主要用于热固型涂料。铁催干剂的颜深,使漆膜具有棕红相,因而用
于沥青烘漆,黑氨基烘漆以及其他神的氧化型烘干漆中,她不但具有高温催干性,而且对炭黑有分散湿润作用,并能防止炭黑吸附钻、锰催化干剂而产生阻力作用。有报道称,铁催干剂能改善黑烤漆的橘皮现象
7钒催干剂
钒催干剂的活性很高,但由于其高价的化合态,贮存极不稳定。并且由于其颜深以及有失干的倾向,故其应用受到了很大的限制
8铈,混合稀土催干剂
稀土元素由位于元素周期表B族中的15个镧系原加上钪,臆所组成。其4f电子层上空轨道较多,处于不稳定状态,易失去电子和接受电子,使稀土元素具有变价和配位性质
稀土混合催干剂是铈,,铕,钇羧酸皂的混合物,其主要组分为铈羧酸皂,其催赶特性与铈催干剂一致,而镧,铕,钇的羧酸皂没有明显的催干作用,因而稀土混合催干剂中的组分及含量的控制极为重要。miankongqu
稀土,铈催赶就兼具表干及底干的催干性能,而且具有配位性,能促进醇酸树脂等涂料的实干,稀土,铈,催干剂可取代锰,锌,钙等催干剂。并且其活性比铅,钴要高,其用量之相当于铅,锰,锌,钙等催干剂总量得40%-80%可以降低涂料成本
在低温和高湿度干燥的涂料中,稀土,铈催干剂尤为有效,稀土,铈催干剂用于烘漆中,具有铁催干剂的高温催干性,能使漆膜交联度增加而提高硬度和韧性,且能改进光泽和保光性但易使漆膜泛黄,不宜用于浅漆中。在微小变能够接受的涂料中,铈和稀土是常被选用的对象。
与钴催干剂混合使用于油基漆、醇酸树脂漆及环氧酯涂料中,稀土、铈具有以下优点:①能全部取代铅、锰、锌、钙等催干剂,将传统的5种混合催干剂简化为2种混合催干剂系统,利于生产管理及控制;②用量可按传统的催干剂减少30%~50%(以金属含量计),并可降低制漆成本;③能改善其底干,因而可提高漆膜附着力、耐水性及耐汽油性;④无铅毒,可用于玩具漆及其他无铅涂料。

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