乳液型金屬脫漆劑的研制

王歡，張俊杰，李紅霞

(1.河北聯(lián)合大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院，河北唐山 063009;2.河北聯(lián)合大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，河北唐山 063009)

常用脫漆劑按其組分可以分為酸性脫漆劑、堿性脫漆劑和溶劑型脫漆劑［1］。酸性脫漆劑的腐蝕性很強(qiáng)，但對操作安全要求比較高。堿性脫漆劑的脫漆時間長，也具有一定的腐蝕性，并且需要加熱。

傳統(tǒng)的溶劑型脫漆劑主要為二氯甲烷型。這種脫漆劑毒性較大，易揮發(fā)，易燃燒，成本高。Summerfield［2］等開發(fā)了以苯甲醇、二氯甲烷和過氧化氫為主體系的低毒脫漆劑。溶劑型脫漆劑脫漆時間短，對基體腐蝕性小，操作簡單，成為現(xiàn)在脫漆劑應(yīng)用的主要方向［3－5］。本研究在探討了各種脫漆劑的基礎(chǔ)上，制備了一種快速﹑低揮發(fā)﹑脫漆能力強(qiáng)的乳液型金屬脫漆劑。

1 實驗部分

1.1 實驗原理

乳液型脫漆劑是采用多種化學(xué)試劑混合，在水中經(jīng)乳化劑乳化而制得的［6］。脫漆劑脫漆機(jī)理基本上依賴于溶解、滲透、溶脹、剝離、反應(yīng)等一系列物理、化學(xué)的綜合效應(yīng)和作用［3］。

舊漆膜通常是熱塑性樹脂或室溫交聯(lián)固化的樹脂，構(gòu)成這些漆膜的聚合物分子中都含有某些活性官能團(tuán)，如酯鍵、醚鍵、酰胺鍵等［4］，在熱的酸或堿液作用下，易發(fā)生酸解、堿解等化學(xué)反應(yīng)，使漆膜聚合物分子鏈斷裂。因此，舊漆膜易被有機(jī)溶劑脫漆劑或堿性脫漆劑、酸性脫漆劑等清除。

脫漆劑的核心問題是溶劑的溶解能力。判斷溶劑溶解能力的原則是極性相似原則以及溶解度參數(shù)相同或相近原則［7］。此外，影響脫漆劑的脫漆效率的因素很多，主溶劑的作用最大，助溶劑、乳化劑﹑表面活性劑、緩蝕劑、滲透劑以及揮發(fā)抑制劑等均會對脫漆劑的脫漆效率產(chǎn)生影響。

1.2 實驗儀器及藥品

78-1型磁力加熱攪拌器 杭州儀表電機(jī)廠。

二氯甲烷，乙醇胺，乙酸乙酯，烷基苯磺酸鈉，滲透劑以及苯甲醇等，其中苯甲醇為化學(xué)純，其余各試劑均為分析純。

1.3 實驗方法

按一定的比例量取各組分于單口燒瓶中，常溫攪拌乳化15 min。實驗時，將脫漆劑混合液于恒溫水浴箱中加熱到指定溫度，備用。將去除塵污的金屬窄條試片浸入到脫漆劑中，觀察漆膜發(fā)生溶脹、脫落等變化，記錄脫漆時間和脫漆面積，考察脫漆效果。脫漆效率的測定是采用脫漆起皺松軟面積占脫漆前漆膜總面積的比和脫漆所用的時間來表示。在室溫條件下，將一定質(zhì)量的脫漆劑倒入干燥、潔凈的玻璃培養(yǎng)皿中，每隔一定時間測一次脫漆劑的質(zhì)量，計算其質(zhì)量保留百分?jǐn)?shù)，以質(zhì)量保留百分?jǐn)?shù)的大小表示脫漆劑揮發(fā)速率的高低。

2 實驗結(jié)果與討論

2.1 主、助溶劑的選擇

試驗中，選用二氯甲烷作為主溶劑，其分子小，滲透大分子及鏈段間的能力很強(qiáng)，與有機(jī)物的相溶性好，可使漆膜膨脹或溶解，導(dǎo)致大分子體積增大，產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，破壞漆膜與底材的附著力，從而使漆膜容易從材料基體表面脫落下來［8］。

助溶劑選用苯甲醇，它具有水溶性強(qiáng)，低毒，沸點(205.7℃)較高，成功地解決了揮發(fā)性和水溶性問題，同時它可以協(xié)同溶劑充分滲入漆膜，消減漆膜與底材之間的附著力，使得溶劑的溶解能力增強(qiáng)，加速脫漆速度，還可以增加對其它助劑的溶解性，提高產(chǎn)品的粘度，增強(qiáng)其穩(wěn)定性。

乙醇胺沸點170℃，揮發(fā)性較小，可以增強(qiáng)溶劑的溶解能力和穩(wěn)定性，起到溶劑、腐蝕抑制劑和活化劑的作用。且乙醇胺呈堿性，有機(jī)漆膜會在堿性溶液中發(fā)生堿解，加速漆膜的溶解。

2.2 正交實驗

2.2.1 實驗設(shè)計

本實驗采用正交試驗法對二氯甲烷(A)﹑苯甲醇(B)﹑乙醇胺(C)﹑乙酸乙酯(D)﹑滲透劑(乙酰乙酸乙酯)(E)﹑表面活性劑(烷基苯磺酸鈉)(F)用量6個因素進(jìn)行考察，每個因素設(shè)5個水平，即L25(56)，實驗結(jié)果見表1。

表1 L25(56)正交實驗設(shè)計及測定結(jié)果

2.2.2 結(jié)果分析

對正交實驗進(jìn)行方差分析，結(jié)果見表2。

表2 方差分析

(1)直觀分析

a.從極差R來看，RF=5.388最大，由于極差大小反映了因子影響指標(biāo)的主次，第六列極差最大，說明表面活性劑用量F是重要因素，各因素應(yīng)影響的主要次序如下:

b.由直觀分析表可以看出二氯甲烷﹑苯甲醇﹑乙醇胺﹑乙酸乙酯﹑滲透劑﹑表面活性劑分別在A3﹑B3﹑C4﹑D2﹑E5﹑F2水平下脫漆時間最少，因而選出最佳方案為A3B3C4D2E5F2。

c.與上述實驗方案接近的是第14號實驗，在第14號實驗中，苯甲醇，乙醇胺，乙酸乙酯不是處在最好水平，而根據(jù)極差分析結(jié)果，這三個因素對脫漆效果的影響不大。從實際效果看，第14號實驗脫漆時間為11.05 min，比第11號實驗結(jié)果10.17 min脫漆時間長。在確定的最佳實驗方案下制備脫漆劑，脫漆時間為10.05 min，脫漆時間小于表1中各方案。

(2)方差分析

由F分布表可得，F(xiàn)0.01(4，4)=15.977，F(xiàn)0.05(4，4) =6.39。由于表面活性劑的F值為6.393，且F0.05(4，4)=6.39＜F值＜F0.01(4，4)=15.977，因此表面活性劑的用量對脫漆效果的影響顯著。ABCDE的F值均小于4.11，即置信度不到90%，說明其為不顯著因素。

通過正交實驗，分析數(shù)據(jù)可以得到各個組分的最優(yōu)比為:二氯甲烷、苯甲醇、乙醇胺﹑乙酸乙酯、滲透劑及表面活性劑的體積比為51.5:18.5:5.4:7.6:3:4。

2.3 揮發(fā)抑制劑用量對揮發(fā)性的影響

蒸餾水的沸點較高、揮發(fā)性小，能增加有效主體溶劑的揮發(fā)阻力，延長主體溶劑的有效作用時間，從而可以提高脫漆效率。因此，本實驗采用蒸餾水作為揮發(fā)抑制劑，測定了蒸餾水對脫漆劑的揮發(fā)量的影響，其實驗結(jié)果表明，隨著蒸餾水加入量的增加，脫漆劑的揮發(fā)速度降低，當(dāng)揮發(fā)抑制劑的體積分?jǐn)?shù)達(dá)到10%以上時，脫漆劑的揮發(fā)速度下降的很慢，而且當(dāng)蒸餾水的體積含量增大時，脫漆劑的脫漆效率會明顯下降。綜合考慮以上因素，選擇揮發(fā)抑制劑的體積分?jǐn)?shù)為10%。

2.4 溫度的影響

本實驗研究了不同溫度對于脫漆效果的影響，采用最佳實驗方案制備的脫漆劑，室溫下，脫漆時間為10分鐘;溫度在40℃時，脫漆時間為9分鐘;溫度在50℃時，脫漆時間為5分鐘。脫漆時間隨著溫度的升高呈現(xiàn)不斷下降的趨勢，但是隨著溫度的升高，溶液的揮發(fā)速度加快，使用周期縮短，這樣會導(dǎo)致成本升高，而且對環(huán)境不利。而且，溫度升高會使金屬材料的腐蝕速率增加。綜合考慮，本課題研究的脫漆劑采用常溫脫漆。

2.5 脫漆劑的重復(fù)使用及脫漆效果

對脫漆劑重復(fù)使用進(jìn)行實驗，結(jié)果見表3。

表3 脫漆劑重復(fù)使用次數(shù)及脫漆效果

從可以表3可以看出，本脫漆劑不僅脫漆速度快，而且可重復(fù)使用，如果適量補(bǔ)充新質(zhì)的脫漆劑，可以達(dá)到滿意的脫漆效果，從而降低使用成本。

3 結(jié)束語

由于乙醇胺等助溶劑的加入，使得該脫漆劑的脫漆速度很快;蒸餾水的加入大大降低了脫漆劑的揮發(fā)性;因此，該脫漆劑具有脫漆速速快、低毒、環(huán)境友好、可重復(fù)使用等特性，是一種比較理想的脫漆劑。

［1］葛娣，林喬，石敏球，黎軍，張欣.環(huán)境友好的溶劑型脫漆劑的研究進(jìn)展［J］.涂裝與電鍍，2010(1):8-10.

［2］Summerfield S R.Low-Toxicity Paint Stripper［P］:US Patent 5990062.1999，11-23.

［3］徐勇軍，祝慧.脫漆劑的配方和發(fā)展趨勢［J］.廣東化工，2008，35(185):35-38.

［4］李偉溢.脫漆劑的研究進(jìn)展［J］.電鍍與涂飾，2004，23(3):37-40.

［5］Du K M.Paint stripper and development in future［J］.China Paint，2005，20(2):43.

［6］張良均，陳金芳，童身毅.乳液型脫漆劑配方與應(yīng)用研究［J］.化學(xué)清洗，1995，11(2):39-40.

［7］徐五七.快速化學(xué)脫漆劑的研制和應(yīng)用［J］.化學(xué)工業(yè)與工程技術(shù)，1997，18(1):15-16.

［8］熊金平，張海兵，左禹.高效脫漆劑的制備和腐蝕性研究［J］.電鍍與涂飾，2006，25(8):32-34.