Automotive Coatings Formulation: Chemistry, Physics und Practices

3.5.3.5 Solvents
The bulk of solvents for primer surfacers are medium- and high-boiling aromatic hydrocarbons 
(alkyl-substituted aromatics with boiling ranges of 155 to 175 °C and 180 to 210 °C). The solvents 
are relatively inexpensive. Saturated polyesters of isophthalic acid, melamine resins, and blocked 
polyisocyanates require solvents that are more polar. These include butanols, which are also 
present in the delivery form of melamine resins. With regard to the stoving conditions for film 
formation by primer surfacers, it makes sense to also add some high-boiling polar solvents that 
have nearly the same evaporation rate as the aromatics. That ensures that the balance of solvent 
polarity is maintained throughout the film-forming process, including the crosslinking phase in 
the oven. Glycol ethers and glycol ether esters serve as high-boiling, more-polar solvents. Solvents 
Figure 3.5.11: Distribution of titanium dioxide and barium sulphate extender in a primer surfacer layer
Primer surfacers

---

96
bearing hydroxyl groups, such as butanol and the glycol monoethers, stabilise the primer surfac-
ers that contain melamine resins. The hydroxyl groups influence the equilibrium of the reaction 
between the methylol ethers and the polyester hydroxyl groups to the extent that premature 
crosslinking is avoided. 
3.5.3.6 Additives
Theoretically, the aforementioned extenders with very small particles (colloidal and pyrogenic 
silicas), which are added in small quantities to the primer surfacer formulations, belong to the 
additives group. The bentonites are also pigment-like additives. Bentonite is a meta-silicate with 
layer-like crystal lattices (montmorillonite mineral Al
2
[(OH)
2
Si
4
O
10
]·n H
2
O), which can occlude 
alkaline and alkaline earth cations in the lattice and absorb water, a fact which leads to swelling of 
the crystal particles. There are also types of bentonite which are modified with organic compounds 
and can swell in solvents. All these products influence the viscosity of paints by increasing the 
intrinsic viscosity. Such pigment-like additives are therefore employed to prevent pigment set-
tling (which is crucial when high-density barium sulphate is used) and, in addition, film sagging 
on vertical parts of objects between application and stoving. However, as mentioned above, high 
quantities of such additives would lower the solids content in the application state and interfere 
with levelling. 
There are also organic additives that have rheological effects. These exhibit complex solubility 
behaviour. Such products will form gels if the concentration is high enough, in which case they 
are called thickeners. The thickening effect stems from greater interaction between the additive 
molecules rather than the additives and the solvent. The nature of the solvent is important, of 
course. Different organic thickeners are available for polar and non-polar solvents, and also for 
aqueous solutions. Organic thickeners are effective even in very small concentrations. Their 
effectiveness is therefore not just due to molecular interactions; it is believed that they build up 
an associative structure with the molecules in paints. Different classes of compounds can serve 
as organic thickeners (e.g. segmented polyurethanes, alkylated polyethers, and hydrogenated 
castor oil).