一種新型鎂合金脫漆劑的研制

黃 嬌， 閆俊廷， 趙春英， 文松林

(沈陽理工大學(xué)環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院， 遼寧沈陽110159)

一種新型鎂合金脫漆劑的研制

黃 嬌， 閆俊廷， 趙春英， 文松林

(沈陽理工大學(xué)環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院， 遼寧沈陽110159)

以苯甲醇為主溶劑，乙烯基乙醚為助溶劑，三乙醇胺為活化劑，十二烷基苯磺酸鈉為表面活性劑，添加劑A為緩蝕劑，石蠟為阻揮發(fā)劑，甲基纖維素為增稠劑，制備了一種鎂合金基體的新型低毒，低腐蝕性的脫漆劑。分別研究了主、助溶劑配比，活化劑、表面活性劑及增稠劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)對脫漆劑脫漆時間的影響，同時研究了緩蝕劑對脫漆效果影響。結(jié)果表明，當(dāng)w(苯甲醇)為60%，w(乙烯基乙醚)為20%，w(三乙醇胺)為5%，w(咪唑)為1.5%，w(十二烷基苯磺酸鈉)為5%，w(甲基纖維素)為3%時，所得脫漆劑的脫漆效果好，毒性和腐蝕性低。

鎂合金;脫漆劑;苯甲醇;緩蝕劑;低毒

引 言

鎂合金是21世紀(jì)的綠色金屬材料，具有優(yōu)異的物理和化學(xué)性能而被廣泛應(yīng)用于汽車零件、3C產(chǎn)品、航天航空和軍工等領(lǐng)域［1］。鎂合金耐蝕性差嚴(yán)重制約了其應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，經(jīng)過涂裝后的鎂合金可以有效改善其耐蝕性，但是目前國內(nèi)尚未見比較成熟的脫漆劑配方。

經(jīng)過涂裝后的鎂合金，在普通脫漆劑中脫漆時，脫漆劑對鎂合金基體腐蝕較為嚴(yán)重。傳統(tǒng)的脫漆劑含有較多的二氯甲烷、苯酚、易揮發(fā)溶劑和其它一些有害物質(zhì)，從而造成脫漆劑的揮發(fā)性和毒性都較大［2-3］。因此，研究新型的低揮發(fā)性，低毒或無毒，對金屬基體安全，對操作人員或環(huán)境無害的脫漆劑尤為必要［4］。本文在傳統(tǒng)T-3脫漆劑的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，以脫漆效果好、保護(hù)基體為目的，開發(fā)了一種低毒和低揮發(fā)性的脫漆劑，并研究了脫漆劑的主溶劑、助溶劑、活化劑、緩蝕劑以及阻揮發(fā)劑等參數(shù)的影響。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試樣及脫漆劑制備

試樣選用AZ91D鎂合金，除油除銹后，經(jīng)過磷化、陰極電泳涂裝和烘干，就可以得到厚度為25～35μm的環(huán)氧型陰極電泳漆膜。另外兩種試樣選用上述同種類鎂合金，除油除銹后，在其表面涂敷一層醇酸漆或硝基漆，涂層厚度約為25～35μm。

將預(yù)先熔好的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5.5%的石蠟漸加入到主溶劑中，使溶液保持透明，然后加入其它物料(包括助溶劑、活化劑、增稠劑、乳化劑、緩蝕劑)，均勻混合成脫漆劑，脫漆劑上層為石蠟層，下層為乳白色液體。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

試驗(yàn)時，將制備好的試樣分別在室溫下浸入到脫漆劑中，觀察漆膜的溶脹、脫落等變化，考察脫漆效果，探索較優(yōu)配方。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 脫漆劑組成

脫漆劑的溶解能力的大小決定于它與漆膜的極性、溶解度參數(shù)是否相近。所以在配制脫漆劑時，脫漆劑的極性與涂料樹脂的極性要相匹配，脫漆劑的溶解度參數(shù)接近或等于某種涂料樹脂的溶解度參數(shù)時，樹脂可溶于該脫漆劑中。由于鎂合金耐蝕性較差，在選取脫漆劑成分時，除了要考慮上述兩個因素外，還要考慮脫漆劑對于鎂合金基體要起到一定的緩蝕效果，以及脫漆劑的經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性等因素。

在查閱大量相關(guān)文獻(xiàn)，以及多次實(shí)驗(yàn)后，選取了在傳統(tǒng)T-3脫漆劑的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，開發(fā)出由主溶劑-苯甲醇、助溶劑-乙烯基乙醚、活化劑-三乙醇胺、封閉劑-石蠟、增稠劑-甲基纖維素、表面活性劑-十二烷基苯磺酸鈉及緩蝕劑A組成的脫漆劑，脫漆劑pH在8～9之間。

2.2 不同溶劑脫漆效果的比較

采用苯甲醇、苯甲酸、二氯甲烷、乙烯基乙醚、N-甲基-2-吡咯做脫漆劑的主溶劑，比較了他們對環(huán)氧型陰極電泳漆的脫漆效果。結(jié)果如表1所示。

表1 不同溶劑脫漆效果比較

由表1可以看出乙烯基乙醚和苯甲醇的脫漆效果很好，這是因?yàn)樗鼭B透大分子及鏈段間隙的能力比較強(qiáng)，極性和溶解度參數(shù)同陰極電泳漆相當(dāng)。跟二氯甲烷相比，因?yàn)樗麄兊亩拘源蟠蠼档停钥梢蕴娲鷤鹘y(tǒng)的二氯甲烷作為脫漆劑主溶劑。但由于苯甲醇無毒、無臭、有芳香氣味，沸點(diǎn)205.7℃，閃點(diǎn)100.5℃，自燃點(diǎn)436℃，且價格比較便宜;而乙烯基乙醚有毒，沸點(diǎn)35℃，閃點(diǎn)45.5℃，自燃點(diǎn)201.66℃［5］，故從穩(wěn)定性、安全性以及經(jīng)濟(jì)性來看，選擇苯甲醇做主溶劑，乙烯基乙醚做助溶劑比較合適。

2.3 主助溶劑配比對脫漆速度的影響

主助溶劑的配比對于脫漆速度有重要影響［6］。故在室溫下，以鎂合金為基體，采用苯甲醇為主溶劑，乙烯基乙醚為助溶劑，研究了主助溶劑在不同質(zhì)量比時對環(huán)氧型陰極電泳漆的脫漆時間曲線為圖1所示。

從圖1可以看出脫漆時間隨著主、助溶劑質(zhì)量比的增加，先增大后減小。當(dāng)主、助溶劑質(zhì)量比約為3∶1時，脫漆時間最少，說明此時脫漆劑的溶解度參數(shù)與環(huán)氧型陰極電泳漆的溶解度參數(shù)接近。因此，確定脫漆劑配方中苯甲醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60%，乙烯基乙醚為20%。

圖1 主、助溶劑質(zhì)量比對脫漆時間的影響

2.4 活化劑含量對脫漆效果的影響

三乙醇胺在本脫漆劑中作為活化劑使用，是一種堿性親核性溶劑。它的作用是破壞大分子鏈，加速對涂層的滲透和溶脹。另外，由于其為堿性試劑，配合緩蝕劑一起使用，可以有效抑制鎂合金基體的腐蝕(三乙醇胺也可用來制備表面活性劑，緩蝕劑等)。圖2為三乙醇胺質(zhì)量分?jǐn)?shù)對環(huán)氧型電泳漆膜的脫漆時間的影響。

圖2 w(三乙醇胺)用量對脫漆時間的影響

從圖2可以看出脫漆時間隨著三乙醇胺含量的增大而減少，當(dāng)三乙醇胺質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到5%時，脫漆時間達(dá)到最小，超過5%則趨于平緩，說明5%為三乙醇胺最佳值。

2.5 緩蝕劑對脫漆效果的影響

本配方選用添加劑A作為鎂合金緩蝕劑，是綜合考慮了鎂合金的耐蝕性，及其對比了緩蝕效果以后選用的。添加劑A的緩蝕機(jī)理是可以有效附著在鎂合金基體表面，阻斷金屬基體與脫漆劑的接觸，從而達(dá)到抑制腐蝕，它本身不會影響脫漆劑對漆膜的脫除。另外，添加劑A本身也是一種pH緩沖劑，可以起到一定緩蝕效果。

不加緩蝕劑添加劑A，鎂合金基體上會明顯看到有較為明顯的腐蝕坑，而當(dāng)試片浸入到加了添加劑A的脫漆劑后，磷化膜保持完整，只是脫掉了表面電泳漆，對于鎂合金基體并無明顯腐蝕。

表2為添加劑A含量對環(huán)氧型電泳漆膜的脫漆效果的影響。

從表2可以看出，當(dāng)緩蝕劑 A質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%時，脫漆劑對鎂合金基體能起到有效地緩蝕效果，超過1.5%基本上多脫漆效果沒有影響，所以1.5%為最佳。

表2 添加劑A對脫漆效果的影響

2.6 十二烷基苯磺酸鈉對脫漆效果的影響

十二烷基苯磺酸鈉為表面活性劑，它能有效地浸潤基體表面，使脫漆效率增大。本脫漆劑為堿性脫漆劑，故選擇陰離子表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉。圖3為十二烷基苯磺酸鈉對脫漆效果的影響。表明質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%時，脫漆效果最佳。

圖3 十二烷基苯磺酸鈉對脫漆時間的影響

2.7 甲基纖維素對脫漆劑效果的影響

甲基纖維素作為一種增稠劑在脫漆劑中廣泛使用，加入增稠劑的脫漆劑可以增加垂直于試樣表面或是底部的掛壁性，不易滑落，從而延長了脫漆劑與試樣表面漆膜的接觸時間。William，Nicholas Hiatt、Robert L.Albright、Dennis E .Shireman、James R.Machac等［7-10］均選擇甲基纖維素作為脫漆體系的增稠劑并有較好的效果。甲基纖維素含量不同時的脫漆時間及現(xiàn)象如表3所示。

由表3可以看出，當(dāng)增稠劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到3%時，脫漆劑對試片的掛壁性最好，且脫漆時間較短，當(dāng)用量超過3%時，基本上對脫漆時間沒有影響，因此，w(甲基纖維素)3%為最佳。

表3 甲基纖維素對脫漆效果的影響

2.8 脫漆性能檢測

根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果配置出苯甲醇型脫漆劑。對涂有醇酸漆、硝基漆、以及環(huán)氧型電泳漆的鎂合金試片，根據(jù) GB/T 1745-89《脫漆劑脫漆效率測定》方法檢測。同時與二氯甲烷型、醇醚型、熱堿型脫漆劑進(jìn)行比較，結(jié)果表如4。

表4 新型脫漆劑與傳統(tǒng)脫漆劑脫漆效果比較

由表4中能看出，苯甲醇型脫漆劑針對以鎂合金為基體的各種漆膜均有較好的脫漆效果，脫漆速度與二氯甲烷型基本相當(dāng)，但比傳統(tǒng)醇醚型及熱堿型的脫漆速度要快很多。

3 結(jié)論

1)在傳統(tǒng)T-3脫漆劑的基礎(chǔ)上開發(fā)出一種新型鎂合金脫漆劑。該脫漆劑以苯甲醇為主溶劑、以乙烯基乙醚為助溶劑，主、助溶劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為60%和20%，以5%三乙醇胺為活化劑、3%甲基纖維素為增稠劑、5%十二烷基苯磺酸鈉為表面活性劑、再添加1.5%的添加劑A為緩蝕劑和5.5%的固體石蠟，脫漆速度快，且對基體腐蝕性低。

2)以A為緩蝕劑，可以有效地抑制脫漆劑對鎂合金基體的腐蝕。并且由于石蠟的加入，可以有效減少脫漆劑的揮發(fā)。

3)該脫漆劑對常用的醇酸漆、環(huán)氧漆及硝基漆均有很好的脫漆效果，可以用于鎂合金表面各種舊漆膜的脫除。由于其配方中不含二氯甲烷等有害揮發(fā)物質(zhì)，因而毒性小，安全性好。

［1］何良菊，李培杰.中國鎂工業(yè)現(xiàn)狀與鎂合金開發(fā)技術(shù)［J］.鑄造技術(shù)，2003，24(3):161-162.

［2］Machac J R Jr，Marquis E T，Woodrum S A，et al.Paint and coating remover:US，6482270［P］.2002-11-19.

［3］Hans H B.Paint stripping with nontoxic chemicals［J］.Met Finish，1995，93(4):34-35，37.

［4］孫杰，趙武強(qiáng)，孟錦宏，等.低毒低揮發(fā)性脫漆劑的研制.電鍍與涂飾［J］.2008，27(4):52-55.

［5］程能林.溶劑手冊［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，1986:70-78.

［6］周雅，熊小超.鋁蒙皮涂裝施工用的水溶性脫漆劑［J］.南昌航空工業(yè)學(xué)院學(xué)報，2001，15(1):52-55.

［7］William，Nicholas Hiatt，Signal Hill，et al.Coating remover［P］.US，20030032570 .2003-2-13.

［8］Robert L，Albright，NoelNewman，et al.Col or changing paint and varnish remover［P］.US，7304021.2007-12-4.

［9］Dennis E，Shireman .Paint removing composition［P］.US，7087566.2006-8-8.

［10］James R.Machac，Edward Chung-YitNieh，et al.Paint stripper for aircraft and other multicoat systems［P］.US，6548464.2003-4-15.

Preparation of a New Paint Stripper for Magnesium Alloy

HUANG Jiao， YAN Jun-ting， ZHAO Chun-ying， WEN Song-lin
(School of Environmental and Chemical Engineering，Shenyang Ligong University，Shenyang 110159，China)

A new low toxicity，low corrosiveness paint stripper for magnesium alloy was prepared with benzyl alcohol as primary solvent，ethyl vinyl ether as assistant solvent，TEA as activator，SDS as surfactant，imidazole as inhibitor，paraffin as volatile resistance agent and MC as thickener.Effects of the ratio of primary solvent and assistant solvent，contents of activator，surfactant and thickener upon stripping time were studied，and effect of inhibitor upon stripping effect was also discussed.Results showed that a new paint stripper for magnesium alloy with low toxicity，low corrosivand and good stripping effect was obtained and its composition was as follows(mass fraction):60%benzyl alcohol，20%ethyl vinyl ether，5%TEA，1.5%imidazole，3%MC.

magnesium alloy;paint stripper;benzyl alcohol;inhibitor;low toxicity

TQ636.5

A

1001-3849(2011)10-0043-04

2011-04-09

2011-05-13