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计算机程序在涂料混合溶剂配制中的应用
贾培培，刘永国，庞胜军，刘杰民，范慧俐
（北京科技大学化学系，100083）
选择配制涂料用混合溶剂，是一项非常复杂繁琐的工作，特别是在确定混合溶剂中各组分的相对比例时更需要进行复杂的实验。本文采用设计C 语言程序，用计算机来协助完成混合溶剂的配制，可大大减小溶剂配制过程中的工作量。下面以金属卷材聚酯涂料用混合溶剂的配制为例加以说明。
1 溶剂选择的依据
1.1 溶剂的溶解性
作为卷材涂料来说，良好的溶解性是很重要的。饱和聚酯的溶解参数为8.0～11.0，所用交联剂三聚氰胺甲醛树脂的溶解参数为8.5～11.1。根据相似相溶原理，溶解参数越相近，互溶性越好，因此混合溶剂的溶解参数应在8.5～11.0。而溶剂的溶解参数最好也在这个范围附近。
1.2 溶剂的沸点、挥发速度
溶剂的挥发速度必须与预涂卷材高温快速的烘烤工艺相匹配。预涂卷材涂料需高温快速成膜，刚涂好的湿漆膜经极短时间闪蒸后立即进入200℃的烘炉，如有大量溶剂逸出就会造成漆膜缩孔和流平性不好，也要防止漆膜接近完全固化时还有较多溶剂逸出而造成气泡和爆孔。因此选择混合溶剂时最好同时考虑所用溶剂的沸点和挥发速度，要求所用混合溶剂在烘烤过程中的逸出速度要与基板温度（PMT）变化和漆膜的固化过程相适应。一般在沸点(140～240)℃的挥发速度比较慢的溶剂中选择。
1.3 溶剂的表面张力
树脂溶液的表面张力低有利于颜料的湿润分散和漆浆的稳定，也有利于涂料对底材的湿润和流平。所以选用溶剂时，最好选用低表面张力的溶剂。
1.4 其 他
由于氨基聚酯涂料常用对甲基苯磺酸作为催化剂，为了使催化剂很好地分散也必须选用很好的溶剂，常用的有正丁醇等。另外安全和环保问题，也是在选择溶剂时必须要考虑的问题。
1.5 溶剂的选择
综合以上条件，参考常用溶剂的物理参数最后确定用正丁醇、二甲苯、环己酮、乙二醇丁醚、乙二醇乙醚乙酸酯五种溶剂来配制混合溶剂，其溶解参数见表1。
2 混合溶剂各组分比例的确定
混合溶剂的溶解参数可用下列公式计算：
式中，Xi、Vi 分别是混合体系中溶剂i 的物质的量分数和物质的量体积；di是溶剂i的溶解参数。对于大多数溶剂而言，物质的量体积相似，因此，上式可简化为：
式中，fi为混合体系中溶剂i的体积分数。
由式（2）可知：可以通过调节各组分溶剂的相对比例，使混合溶剂的溶解参数在8.5～11.0。这也是混合溶剂各组分比例确定的主要依据。
2.1 C语言程序的编制
2.1.1 条件确定
①根据计算公式计算混合溶剂的溶解参数，在溶解参数为8.5～11.1的前提下，界定在 9.55～9.95；②正丁醇（溶解催化剂）：设计用量（体积分数，下同）为5%～10%；③二甲苯和环己酮：设计用量为25%～60%；④乙二醇丁醚（高沸点、挥发慢，但毒性大）：设计用量为5%～10%；⑤乙二醇乙醚乙酸酯：设计用量为5%～10%。
2.1.2 程序说明
正丁醇、二甲苯、环己酮、乙二醇丁醚、乙二醇乙醚乙酸酯的体积百分数分别为v1、v2、v3、v4、v5(为了使用方便，设v1、v2、v3、v4、v5 为5% 的整数倍)，并且v1+v2+v3+v4+v5=100，它们的溶解参数分别为：rjcs1、rjcs2、rjcs3、rjcs4、rjcs5，混合溶剂的溶解参数为zrjcs。
2.1.3 C 程序
main()
{int v1,v11,v2,v22,v3,v33,v4,v44,v5,v55,x;
float rjcs1=11.3,rjcs2=8.7,rjcs3=9.6,rjcs4=
10.2,rjcs5=9.7,zrjcs;
x=0;
for(v11=1;v11<3;v11++)
{v1=v11*5;
for(v22=5;v22<13;v22++)
{v2=v22*5;
for(v33=5;v33<13;v33++)
{v3=v33*5;
for(v44=1;v44<3;v44++)
{v4=v44*5;
for(v55=1;v55<3;v55++)
{v5=v55*5;
zrjcs=(v1*rjcs1+v2*rjcs2+v3*rjcs3+v4*rjcs4+v5
*rjcs5)/100;
if(zrjcs>9.55 && zrjcs<9.95 &&
v1+v2+v3+v4+v5==100)
{x=x+1;
printf("v1=%d,v2=%d,v3=%d,v4=%d,
v5=%d ",v1,v2,v3,v4,v5);
if(x%2==0)printf("\n");
}
}
}
}
}
printf("\nx=%d\n",x);
}
2.1.4 输出结果（见表2）
2.2 实验验证
分别用(1～6)号混合溶剂来配制聚酯清漆，所得漆膜性能见表3。通过比较可以看出5号混合溶剂所得漆膜具有更好的表观性能，故最后确定选用5 号混合溶剂，即：正丁醇∶二甲苯∶环己酮∶乙二醇丁醚∶乙二醇乙醚乙酸酯=10∶30∶40∶10∶10。
3 结 语
涂料中混合溶剂的配制是一个很复杂的工作，计算机的运用缩小了试验范围，大大减少了试验的次数，可以节省大量的人力、物力和时间。同时计算机的运用也给我们提供了处理复杂试验工艺的新思路。
