碳酸二甲酯在涂料中的应用

随着人类环保意识的提高，传统有机溶剂对环境和健康的危害越来越受到人们的重视。涂料行业逐渐向无溶剂和水性方向发展，但目前无溶剂涂料的施工性能受到很大限制；水性涂料在涂层性能和施工性能方面难以取代溶剂涂料。溶剂型涂料在未来很长一段时间内仍将处于重要地位，其绝对用量仍在增加。因此，开发低毒性、低气味的环保溶剂涂料尤为重要。

碳酸二甲酯(简称DMC)近年来，作为一种新型溶剂，在业内备受关注。它有几个优点：一是绿色环保。DMC毒性很低，1992年DMC非毒性化学品在欧洲通过(Non

substance)注册为无毒或微毒化工产品，是符合现代清洁工艺要求的环保化工原料。二是涂料应用性能优异。它可以与几乎任何有机溶剂混合，大多数常用树脂可以单独溶解或与其他溶剂一起溶解；挥发率适中，不影响涂膜性能，提高涂膜干燥速度。第三，有价格优势。它可以低价使用CO生产合成，在有效利用碳资源的同时，生产成本低。在涂料中的应用可以消除或显著降低传统有机溶剂对环境和健康的危害，降低原料成本，因此受到国内外化工行业的广泛关注。

1　DMC涂料的应用性能

1.1　DMC的物理性能

DMC物理性能见表1。

DMC物理性能

DMC物理性能

1.2　碳酸二甲酯对几种常常用树脂

DMC溶解度见表2。

DMC溶解几种常用液体树脂

DMC溶解几种常用液体树脂

DMC几种固体树脂的溶解性见表3。

DMC几种固体树脂的溶解性

DMC几种固体树脂的溶解性

实验表明，DMC上述液体树脂和部分固体树脂具有良好的溶解性能，不能溶解几种固体树脂，但与其他溶剂混合后，树脂可以溶解为透明树脂液体。因此，从溶解的角度来看，DMC涂料中可以完全替代一些传统溶剂。

1.3　DMC的挥发速率

DMC与几种传统有机溶剂相比，挥发率适中，见表4。

DMC与几种传统有机溶剂的挥发率相比

DMC与几种传统有机溶剂的挥发率相比

从表4可以看出，DMC挥发速率比大多数传统溶剂略快，但比醋酸乙酯慢。溶剂挥发速率主要影响涂层的平整度和干燥性能DMC以环氧面漆为例，见表5。

实验表明，从挥发率的角度来看，DMC传统溶剂可以部分替代，但在某些系统中可能会出现表观状态差的问题。

1.4　DMC更换传统溶剂后的涂层性能

用DMC、分别溶解60%的环氧溶剂E-20环氧树脂，测量其旋转粘度，见表6。

实验表明，DMC溶解E-环氧树脂溶解速度比环氧溶剂快，粘度低。

分别使用50%、60%、70%和100%的环氧溶剂DMC更换，制作环氧厚涂面漆，测量其各方面性能，与未更换的漆样进行比较，见表7。

可见，当DMC涂膜干燥速度提高，系统粘度降低，对涂膜的表观状态有轻微影响，但基本不影响产品的使用性能。

DMC取代环氧溶剂50%时，所有性能均可达到技术指标，见表8。

实验证明，DMC取代原配方中环氧溶剂50%后，油漆样品的性能达到技术指标。

1.5　DMC低温凝固问题

DMC熔点较高，为2~4 ℃，当气温降到4 ℃左右时，即结为固体，因此存在低温凝固问题，给其使用和储存带来不便。

当温度为4 ℃时，DMC低温凝固与其他常用溶剂混合见表9。

当温度为-9 ℃时，DMC与其他常用溶剂混合后，低温凝固见表10。

实验表明，当温度为4时 ℃加入10%其他溶剂与其混合，即可解决DMC当温度降至-9 ℃在保持液体状态之前，至少需要添加一半的其他溶剂。

1.6　DMC的安全性能

DMC易燃，遇明火、高热易燃，其蒸汽与空气混合，可形成爆炸性混合物，其闪点与爆炸风险与传统溶剂相比见表11。

注：爆炸风险=(爆炸上限浓度-爆炸下限浓度)/爆炸下限浓度。

从表11可以看出，DMC属于中闪点液体，其闪点略低于一些常用溶剂，但高于甲苯、乙苯、乙醇等常用溶剂。与传统溶剂相比，其爆炸风险处于中等水平。因此，在符合安全规范的条件下，DMC可安全使用。

2　结　语

碳酸二甲酯是一种绿色环保溶剂，可替代涂料生产中的传统溶剂，无论从环保、专业健康、提高涂料性能、降低原材料成本等方面都值得大力推广。