Tất cả các dung môi, chất pha loãng, dung dịch pha loãng được sử dụng trong chất phủ bề mặt là các hợp chất hữu cơ của trọng lượng phân tử thấp. Có hai loại dung môi chính là hợp chất hydrocacbon và các hợp chất oxy hóa.
Hợp Hydro- cacbon bao gồm cả hydro cacbon béo và các loại nhân thơm. Phạm vi của các dung môi oxy hóa được sử dụng rộng hơn nhiều trong dung môi pha loãng các lớp phủ bề mặt như:
ete, xeton, este, ether rượu và rượu đơn.
Mục đích của việc dử dụng các vật liệu có trọng lượng phân tử thấp được ngụ ý bằng tên của nó.
Là dung môi hòa tan các chất kết dính trong sơn. Chất pha loãng và dung dịch pha loãng có thể được thêm vào sơn để giảm độ nhớt của sơn để đáp ứng yêu cầu ứng dụng. Mục đích là tạo ra một loại dung môi, giúp sơn có những tính chất kép thỏa đáng các điều kiện như màng có độ mỏng và về mặt mịn theo yêu cầu sản xuất đã đề ra và khô trong một thời gian định trước
4.1 Năng lượng solvent của dung môi. [56]
Việc cắt đứt mạch của một polymer hoặc nhựa trong một chất lỏng được chi phối bởi độ lớn của các lực liên kết giữa các phân tử tồn tại của các phân tử trong chất lỏng và các phân tử của polyme hoặc nhựa. Nó cũng là cùng các lực lượng trộn lẫn của chất lỏng và thu hút giữa các hạt keo lơ lửng trong một chất lỏng. Lực liên phân tử mang vai trò quan trọng kiểm soát các yếu tố của thuộc tính sơn.
Có ba loại lực liên kết giữa các phân tử: lực phân tán hoặc lực London, lực lưỡng cực, và lực liên kết hydro. Lực phân tán phát sinh như là một kết quả của sự chênh lệch năng lượng tạo ra sự lưỡng cực dẫn đến một điểm thu hút giữa các phân tử. Trong trường hợp của hydrocarbon này là chỉ nguồn thu hút phân tử. Lực lượng cực bắt nguồn từ sự tương tác vĩnh cửu giữa các lưỡng cực (Keesom hiệu lực) hoặc giữa lưỡng cực và lưỡng cực tác động (Debye hiệu lực).Lực liên kết Hydrogen, phần lớn chịu trách nhiệm cho các điểm sôi cao bất thường của nước, nhưng cũng được biết đến trong hóa học hữu cơ.Khi một nguyên tử hydro được đính kèm một nguyên tử có độ âm điện cao như oxy hoặc nitơ, thì có một sự thay đổi trong điện tử mật độ từ của nguyên tử hydro có độ âm điện thấp hơn.Vì vậy, hydro có diện tích dương và nguyên tử âm điện trở nên càng âm diện hơn.Hydro sau đó có thể tương tác với các nguyên tử có độ âm điện khác trong
thuộc tính cơ bản như nhiệt độ của điểm bay hơi sôi,, sức căng bề mặt, sự trộn lẫn, và tất nhiên là cũng ảnh hưởng đến giá thành của sản phẩm.
4.2 Ảnh hưởng của độ nhớt lên dung môi [57]
Thiết lập một hỗn hợp dung môi hoặc các dung môi có khả năng hòa tan thành phần nhựa hoặc sơn mới chỉ là bước đầu tiên trong lựa chọn dung môi. Khái niệm tham số tính hòa tan có thể hỗ trợ trong các dung môi được chọn cho một hệ thống, nhưng nó không cho chúng tôi biết bất cứ điều gì về tình trạng của polyme hoặc nhựa trong dung dịch, tức là lực giữa mô tả trước đây cũng có thể kiểm soát sự va chạm và phần mở rộng của các chuỗi polymer. Dung môi "tốt" sẽ có xu hướng tối đa hóa (ở nồng độ polymer tương đối thấp) độ nhớt của giải pháp ở nồng độ nhất định.
Đối với dung môi của điện dung môi tương tự độ nhớt của một polymer đặc biệt ở cùng nồng độ trong mỗi sẽ được tỷ lệ của dung môi độ nhớt. Điều này ngụ ý rằng các dung môi / polymer tương tác trong cả hai cách thức bằng nhau. Tuy nhiên không phải dung môi tốt là làm giảm độ nhơt tốt cho polymer, mặc dù nó được công nhận rằng việc bổ sung của một dung môi cho một polymer là một giải pháp làm giảm độ nhớt của polymer đó.
Nếu dung môi là chất lỏng Newton thì độ nhớt của nó là độc lập với tốc độ chảy. Tương tự như vậy, hầu hết các dung dịch polymer là một dạng của chất lỏng Newton, mặc dù một số có thể là không phải là chất long Newtonkhi dung dịch ở nồng độ cao. Polyme như polyamit là một polymer khi hòa tan trong dung môi thì không tuân thủ theo chất lỏng Newton, nhưng điều đó còn gây rất nhiều tranh cãi, và người ta tin rằng các chất phi-Newton là do cấu trúc phát triển thông qua một hạt vi phân tán pha. Đó là thuận lợi để so sánh độ nhớt của polymer theo các điều kiện tiêu chuẩn, vì điều này cho phép so sánh trực tiếp các dung môi trong cùng một điều kiện, hoặc so sánh được thực hiện giữa các polymer với khối lượng phân tử khác nhau. Các công thức đã được sử dung:
Hình 4.2 Công thức tính độ nhớt [63]
Độ nhớt riêng và độ nhớt đặt trưng là sốthứ nguyên.Độ nhớt nội tại của một loại polymer liên
dịch. Với copolyme khối hoặc ghép có thể cho polymer phân tántrong một dung môi theo dạng khối thành phần hoặc ghép, các thành phần còn lại cònkhông hòa tan và bị lắn xuống. Trong những trường hợp này, polymer có khả năng là trong trạng thái keo, trong dung dịch Micellar.
Như một dung môi được mô tả là dung môi Hemi cho các polymer. Những ảnh hưởng của dung môi trên cấu hình polymer được mô tả chi tiết hơn trong kết nối với việc sử dụng các chất ổn định polymer phân tán.
4.3 Sự bay hơi của dung môi từ lớp phủ [58]
Để pha trộn một dung môi thích hợp cho một bề mặt lớp phủ, người ta phải xem xét tỷ lệ bay hơi của dung môi từ sơn, có liên quan đến các điều kiện của ứng dụng và có ảnh hưởng đến sức khỏe của con người hay không. Quá trình bay hơi diễn ra chủ yếu trong hai giai đoạn. Ban đầu, mất dung môi là sự phụ thuộc vào áp suất hơi của dung môi và không đáng kể, không ảnh hưởng qua sự hiện diện hòa tan của polymer. Màng polymer được hình thành, dung môi được giữ lại trong màng và bị mất sau đó nhờ vào quá trình kiểm soát, khuếch tán chậm,. Điều này,có nghĩa là sau giai đoạn trên, 20% dung môi được giữ lại trong màng.
Bảng 4.3 Khả năng giữ dung môi của các chất [59]
Giá trị bốc hơi ban đầu có thể được dự đoán từ một định luật Raoult, hệ số hoạt động của các thành phần của một hỗn hợp dung môi và các thành phần của nó. Đo lường tỷ lệ bốc hơi được
Hai phương pháp thường được sử dụng là sự bay hơi từ một lớp màng mỏng chất lỏng hoặc từ một giấy lọc, bằng cách sử dụng khối lượng chất lỏng bằng nhau trong mỗi trường hợp. Các kết quả thu được có thể so sánh cho tất cả dung môi ngoại trừ những dung môi dễ bơi hơi. Phương pháp giấy lọc được sử dụng nhiều hơn. Newman và Nunn đưa ra tỷ lệ bốc hơi tương đối cho một số dung môi phổ biếng và được ghi nhận ở bảng 5.3
4.4 Điểm nóng chảy [60]
Điểm nóng chảy của một hỗn hợp dung môi là rất quan trọng đối với những người quan tâm đến việcsản xuất, xử lý, lưu trữ, vận chuyển, và sử dụng các sản phẩm có chứa dung môi. Một số lượng đáng kể các quy định đã được ban hành để kiểm soát việc sử dụng chất lỏng dễ cháy vì nguy cơ cháy mà nó có thể gây ra, và các phương pháp tiêu chuẩn đã được được thành lập cho việc xác định các điểm nóng của dung môi.
Bảng 4.4 Điểm sôi (BP), điểm nóng chảy (FP), (TLV) của một số dung môi [61]
Điểm nóng của một chất lỏng có thể được định nghĩa là nhiệt độ thấp nhất mà tại đó chất lỏng, tiếp xúc với không khí, có khả năng bị đánh lửa bằng một tia lửa hoặc ngọn lửa theo điều kiện quy định. Hai phương pháp xác định điểm nóng được sử dụng phổ biến là phương pháp Abel (Viện Dầu khí, Phương pháp Thử nghiệm 170) và phương pháp Pensky-Marten (ASTM D93).Tuy nhiên việc xác định điểm nóng chảy là rất khó khăn. Những để đáp ứng hầu hết các quy định liên quan đến vận chuyển và lưu trữ, một thực nghiệm xác định giá trị điểm chảy bằng một phương pháp quy định gần như làluôn luôn cần thiết.Trong thực tế việc xác định diểm chảy là vô cùng cần thiết để biết liệu một sản phẩm có điểm nóng vượt trên giới hạn quy định hay không. Dưới đây là bảng số liệu thể hiện điểm nóng chảy, điểm sôi và gia trị giơi hạn của một số dung môi (Bảng 5.4)
4.5 Độc tính và ô nhiễm môi trường [62]
Trong những năm gần đây vấn đề về ô nhiễm môi trường được rất nhiều người quan tâm vì vậy các dung môi độc hại gây ảnh hưởng đến sức khỏe và ô nhiễm môi trường thì được hạn chế và được kiểm soát chặt chẽ
Hình 4.5.1 Quá trình sản xuất được kiểm soát chặc chẽ [64]
Ngoài ra, ngay cả với các dung môi có độc tính thấp, mùi của nó có thể là không thể chấp nhận được cả hai trong môi trường làm việc và trong vùng lân cận của nhà máy sản xuất và người sử dụng.
Hình 4.5.2 Hoạt động của nhà máy ảnh hưởng đến môi trường xung quanh [65]
Như đã đề cập trước đó, dung môi thải vào bầu khí quyển có thể kiểm soát bằng cách sử dụng của buồng đốt hai lần trên hệ thống khai thác hoặc tái chế. Các nghiên cứu về độc tính của dung môi (như với bất kỳ hợp chất hóa học) bao gồm các thủ tục kiểm tra tiêu chuẩn, thử nghiệm trên động vật.... Dữ liệu cũng đã được thu thập trong nhiều năm qua, về những ảnh hưởng mà người lao động phải chịu khi tiếp xúc vơi các hóa chất trong quá trình làm việc.Những dữ liệu này liên tục được sửa đổi khi có thêm thông tin, và được sử dụng để xác định các điều kiện mà người công nhân có thể làm việc ở đó. Các giới hạn phổ biến nhất được áp dụng vào nồng độ dung môi trong khí quyển là ngưỡng giới hạn giá trị(TLV). Điều này thường được áp dụng như một thời gian trung bình,các giá trị thời gian mà một cá nhân có thể được tiếp xúc trong quá trình làm việc của mình.Vì vậy TLV cho các nồng độ trung bình (ppm), đây là nồng độ không nên được vượt quá trong một ngày làm việc.Quá trình tiếp xúc ít hơn nồng độ trung bìnhthì không đủ để gây nguy hiểm đếnsức khỏe.