2.9 溶剂

由于PVC树脂需要与增塑剂配合使用，因此所指的溶剂主要是用于PU革生产和PVC革后整理所用的溶剂。在人造革、合成革中，溶剂主要起以下作用：

①溶解聚氨酯树脂并调整聚氨酯浆料的固含量和黏度，利于加工。

②配制湿法凝固液，使贝斯有合理的凝固速度，调整微细孔结构。

③制备聚氨酯树脂的反应介质。

④配制色浆油墨及其他后整理助剂。

⑤甲苯作为不定岛型纤维的萃取溶剂。

溶剂依据溶解力的大小可分为溶剂（真溶剂）、助溶剂和稀释剂。真溶剂能单独溶解树脂；助溶剂本身则无溶解能力，但与真溶剂并用可起到溶剂的作用；稀释剂本身也无溶解能力，它仅能降低溶液黏度和成本。

2.9.1 溶剂的选择和要求

（1）溶解能力

溶剂的溶解力是选择和使用溶剂的主要依据。选择时可根据相似相溶原理和溶度参数选择，也可根据实验选择。

溶剂与聚合物的结构或极性越接近，溶剂对该聚合物的溶解能力也就越强，这就是“相似相溶”原理，但这一原理在选择溶剂时比较模糊。可依据溶度参数进行选择，一般认为树脂与溶剂的溶度参数越接近，溶剂对树脂越易溶解。混合溶剂的溶度参数则按其所占体积取平均值，如δ_聚氨酯=10.3，δ_二甲苯=8.8，δ_丁内酯=12.6，将两溶剂按33%和67%混合（体积分数），则δ_混合=8.8×33%+12.6×67%=11.3，所以聚氨酯树脂能溶于上述混合溶剂。常用溶剂和树脂的溶度参数见表2-15。

（2）挥发速度

溶剂的挥发速度过快，可使干燥速度缩短，但对流平性不利，还会导致起泡、针孔、泛白等弊病，喷涂时出现涂层粗糙结皮；挥发速度过慢，则干燥时间延长，影响生产效率，因此溶剂要有合适的挥发速度。一般来讲，溶剂的沸点越低，挥发速度越快，但单纯用沸点来评价挥发速度，会出现较大的偏差，因为挥发速度还与溶剂的饱和蒸气压有关。为此，引入了溶剂的相对蒸发速率来表征溶剂的挥发性。

式中 E——相对蒸发速率；

t₉₀——规定条件下，蒸发溶剂总量的90%所需的时间。

溶剂的挥发速度过快过慢，会引起各种弊病。如溶剂挥发太快，涂层表面迅速冷却，使周围温度达到露点以下，水汽凝结成小滴渗入漆膜中，表面呈半透明的白色，待水分挥发后，留下了很小的空隙，由于散射，漆膜没有光泽。气泡是因为挥发速度太快，表面很快固化，底层溶剂不能逸出，在进入烘箱时，残留的溶剂从底层挤到表面，于是形成针孔或细泡。从挥发快慢考虑，溶剂的选择要平衡下列各种要求：

快干—挥发要快；无流挂—挥发要快；无缩孔—挥发要快；流动性好、流平好—挥发要慢；无边缘变厚现象—挥发要快；无气泡—挥发要慢；不发白—挥发要慢。

在生产中，有时候单一的溶剂很难满足要求，往往将多种溶剂混合使用，使溶剂的挥发呈梯度分布。

（3）溶剂不能含有与异氰酸酯基反应的物质

当体系中含有异氰酸酯基时（如合成PU树脂时，双组分黏结层等），溶剂不能含有能与异氰酸酯基反应的物质，否则将使聚氨酯变质而不能使用，所以此时醇、醚类溶剂都不能采用，需要特别注意的是溶剂中的水分。

水与异氰酸酯反应生成脲及缩二脲，由于水的分子质量很小，因此微量的水会消耗大量的异氰酸酯，18g的水会消耗250g的MDI，造成原料投料配比失常。溶剂中混有水，在制备聚氨酯或多异氰酸酯预聚物组分时，会造成组分的—NCO基含量明显降低，严重时会凝胶。在双组分黏结层中，水分会与交联剂反应，引起黏合力降低，使用期缩短，还会引起涂层气泡、失光等缺陷。

工业上评价溶剂的含水量一般以 “异氰酸酯当量”来表示，指消耗1 mol—NCO所需的溶剂质量（g）。异氰酸酯当量大于3000的称为氨酯级，一般聚氨酯树脂用溶剂（树脂合成或黏结层用）要求符合 “氨酯级”标准。常用溶剂的异氰酸酯当量参数见表2-16。

溶剂在运输或使用过程中，难免与空气接触，因此在考虑溶剂的时候，还需考虑它们的吸水性，特别是吸湿性很强的二甲基甲酰胺（DMF）。

（4）树脂的种类

芳香族双组分PU的溶剂主要是乙酸乙酯，也能溶解在二甲基甲酰胺中，但乙酸乙酯基本无毒，所以用得较多，有时还可加入稀释剂丁酮和甲苯。大部分芳香族双组分PU是用TDI制成的，相对分子质量较低，硬段较短，所以能在极性较弱的溶剂中溶解。

芳香族单组分PU因为极性较强，必须使用二甲基甲酰胺等强极性溶剂。为降低溶剂成本，也可用二甲基甲酰胺和甲苯的混合溶剂。

脂肪族PU能溶解在芳烃和醇的混合液中，其中以甲苯和异丙醇的混合液居多。但甲苯和异丙醇极易挥发，有时要加入二醇醚、环己酮和二甲基甲酰胺等，以延缓挥发。某些脂肪族PU使用二甲基甲酰胺、丁酮、甲苯的混合液为溶剂。

（5）对上一层树脂的作用

PU革的涂层可分为多层，在涂下一层树脂时，承接它的上一层树脂已经烘干成膜，很容易受到下一层溶剂的侵袭。溶剂对上一涂层的影响有两种：一种是膨润，还有一种是穿透（再溶解）。

如果溶剂对上一层树脂完全不溶解，溶剂就会进入上一层皮膜内部而发生溶胀，这种现象称为膨润。膨润会使皮膜形成鼓泡状，若发生膨润的皮膜在离型纸上，还会导致皮膜上的花纹消失。

如果溶剂可以溶解上一层树脂，则会出现两种情况：一种情况是溶剂对上一层皮膜溶解能力较弱，溶解缓慢，反而会促进两层之间形成良好的界面，提高剥离强度。另一种情况是溶剂对上一层溶解能力很强，溶解速度很快，则上一层皮膜会被完全溶解，此时若与基布贴合，基布上的绒毛就会插入皮层（称为穿透），甚至革的表面还会出现基布的织纹，穿透会明显降低革的防水性和耐折性能。

膨润和再溶解是两个极端，若能调整混合溶剂中真溶剂与稀释剂的适当比例，使其处于在膨润和再溶解之间的平衡区内，膨润和再溶解现象就都比较轻微。

（6）与离型纸的配套

离型纸法生产合成革以及转移贴面法进行合成革后加工时，含有溶剂的浆料与离型纸直接接触的，离型纸的价格相对较高，因此要求溶剂对离型纸的损伤要小，以提高离型纸的使用寿命。同时为保证涂层的质量，还需考虑溶剂与离型纸表面张力的差异，这一点在离型纸一节中已有论述。

（7）环境污染

溶剂是合成革行业存在的主要污染，溶剂对环境的影响包括两个方面，一是毒性，二是大气污染。

溶剂的毒性可分两类情况：一类是易挥发且毒性大的溶剂，它们对工人的毒害十分明显；另一类是残留在制品中缓慢释出的有毒有机化合物，它们挥发量虽很少但持续时间长，长期接触可诱发疾病。有毒空气污染物（HAP）包括二甲基甲酰胺、苯、甲苯、二甲苯、乙二醇醚酯、甲醇等，甲基异丁基酮、丁酮的毒性则还存在争议。

溶剂对环境的污染和毒性不是一个概念，无毒的溶剂同样也污染环境。因为几乎所有的溶剂都是具有光化学反应活性的有机化合物，会与空气中的氮化物反应生成臭氧，有时还会形成酸雾。

（8）安全性

使用溶剂时还需要考虑它们的使用安全性，尽量选择闪点和燃点高的溶剂。部分溶剂的闪点和燃点见表2-17。

2.9.2 常用的溶剂

在人造革及合成革生产过程中所使用的溶剂主要有：烃类、氯代烃、醇类、醚类、酮类、酰胺、乙酸酯等。

（1）甲苯（TOL）

甲苯为无色透明易挥发液体，有类似苯的芳香气味，与乙醇、氯仿、乙醚、丙酮、冰醋酸、二硫化碳和溶剂汽油等混溶，不溶于水。遇热、明火或氧化剂易着火，蒸气与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限为1.27%～7.00% （体积分数），有毒。常用做溶剂和生产炸药、合成材料、医药、农药及其他有机化工产品，在人造革、合成革中主要用做干法PU革树脂的溶剂。

（2）二甲苯

溶剂二甲苯一般是指对、邻、间二甲苯三种异构体的混合物。无色透明液体，有芳香气味。易燃，爆炸极限（体积分数）为1.1%～7.0%，有毒。不溶于水，溶于乙醇、乙醚等，主要用做溶剂。

（3）二甲基甲酰胺（DMF）

DMF是一种通用的强力溶剂，为无色透明液体，有轻微的氨味，是一种高介电常数、双极性非质子溶剂。能与大多数无机及有机溶剂互溶，能与水以任何比例互溶，吸水性很强。爆炸极限为2.2%～5.2% （体积分数），遇明火、高热可引起燃烧爆炸，毒性较低。DMF是重要的化工原料和优良溶剂，是聚氨酯的良溶剂，在合成革中还用于配制湿法凝固液。

（4）丁酮（MEK）

MEK又称甲乙酮、甲基丙酮，为无色透明液体，有类似丙酮的气味。溶于水，并能与醇、醚、苯、氯仿、油类溶剂混溶。易挥发、易燃，遇旺火、高热、强氧化剂有引起爆炸的危险，爆炸极限为2.0%～11.0% （体积分数）。丁酮是一种性能优良的溶剂，溶解能力与丙酮相当，但具有沸点较高、蒸气压较低的优点，挥发速度快，稳定，毒性小，主要用于聚氨酯树脂、PU革、黏合剂、涂料等行业。

（5）丙酮（AC）

AC为无色透明液体，有刺激性的醚味和芳香味，能与水、甲醇、乙醇、氯仿、吡啶等混溶。易挥发，易燃，爆炸极限为2.15%～13.00% （体积分数）。低毒，是常用的塑料和涂料的溶剂，又是重要的化工基本原料，在聚氨酯行业主要用作黏合剂的溶剂。

（6）环己酮（CYC）

CYC为无色透明液体，带有泥土气息，含有微量的酚时，则带有薄荷味，不纯物为浅黄色。微溶于水，可与乙醇、乙醚等大多数有机溶剂混溶。易挥发，易燃，爆炸极限为3.2%～9.0% （体积分数），有致癌作用。可用于橡胶、涂料、皮革等行业中。

（7）乙酸乙酯（EAC）

EAC又称醋酸乙酯，为无色透明液体，有水果香味，能与醇、醚、氯仿、酮、苯、汽油等混溶，微溶于水，遇水会发生极缓慢的水解。易挥发，易燃，其蒸气在空气中的爆炸极限为2.2%～11.4% （体积分数）。毒性很小，高浓度醋酸乙酯对眼、皮肤、黏膜有刺激性。EAC是重要的有机溶剂，具有优良的溶解能力，是聚氨酯黏合剂、涂料等的重要溶剂。

（8）乙酸丁酯

乙酸丁酯一般指乙酸正丁酯，又名醋酸丁酯，为无色透明液体，具有愉快的水果香味，能与醇、醚、酮等混溶，与乙酸乙酯相比较难溶于水，也较难水解。易挥发，易燃，其蒸气在空气中的爆炸极限为1.4%～8.0% （体积分数）。几乎无毒性，但有刺激和麻醉作用，在聚氨酯行业可用于黏合剂、干法PU革浆料。

（9）异丙醇（IPA）

IPA为无色透明液体，类似乙醇的气味，能与水、醇、醚混溶。易燃，爆炸极限为2.02%～7.91% （体积分数），毒性较低，可作低成本溶剂。

常用溶剂的物理性能参见表2-17。