可剝離涂料制備

楊秀燕（山西省安全生產(chǎn)科學(xué)研究院 山西太原 030002）

前言

可剝離涂料是一種涂覆于金屬或非金屬制品上，能隔絕侵蝕介質(zhì)，防擦傷和防劃痕的涂膜材料，在完成防護期后又可方便地剝?nèi)ァＫ饕糜谕垦b保護較精密的金屬工件、器件等，在電鍍或者是貯運過程中起到一定的防護作用。除了要求其具有普通涂料的性能外，還特別要求其具有一定的彈性與強度，并對其保護基面有合適的附著力及良好的可剝離性。

最常用的可剝離涂料大多以醋酸乙酯、丙酮、二甲苯等有機物作為溶劑，主要成膜物質(zhì)為聚乙烯。這種涂料在起到保護產(chǎn)品的同時，有機溶劑的揮發(fā)會對人們的健康和環(huán)境帶來不良影響。隨著環(huán)保法律法規(guī)的加強，溶劑型涂料的發(fā)展也受到了制約與限制。因此，水性可剝涂料成為未來涂料行業(yè)的一個重點。

為了解決傳統(tǒng)可剝離涂料去膜困難，價格高，對環(huán)境造成污染等缺點，本試驗研制出的水性可剝離涂料，不僅易剝離，成本低，對環(huán)境無特殊要求，而且具有優(yōu)良的機械性能和防護性能。試驗利用市面上常見的苯丙乳液，加入一定量的助劑制備出一種成本較低、環(huán)保型、性能良好的電鍍防護涂料，找到一種有效添加劑，對涂膜的韌性大為改善，且干燥速度明顯比工廠現(xiàn)用的橡膠類可剝離涂料快得多。

二、以苯丙乳液為基料的可剝離涂料制備

1.試劑

苯丙乳液 BC-01，添加劑 L，滑劑，乳化劑（OP-10）,成膜助劑，流平劑，消泡劑，增稠劑

2.儀器設(shè)備

燒杯，磁力攪拌器，電動攪拌器，軟毛刷

3.操作步驟

稱取一定量的苯丙乳液（BC-01）于一燒杯中，在磁力攪拌下加入少量添加劑L，乳化劑，30分鐘后，加入定量滑劑，待其攪拌完全后，依次向其中加入95%乙醇、成膜助劑、流平劑、墨汁和增稠劑，攪拌一定時間后出料；將其涂覆于打磨處理好的鋼片上，記錄表干時間，并觀察其涂膜剝離情況。

4.涂料和涂膜性能測試

(1)粘度的測定

流出杯法：流出杯是在實驗室，生產(chǎn)車間和施工場所最容易獲得的涂料粘度測量儀器。由于流量杯容積大，流出孔粗短，因此操作、清洗均較方便，且可以用于不透明的色漆。流量杯粘度計所測定的粘度為運 動粘度，即為一定量的試樣。在一定溫度下從規(guī)定直徑的孔所流出的時間，以秒表示。這是最常用的 涂料粘度測定方法。因為可以在很多場合方便地使 用，因此在世界各地得以廣泛的應(yīng)用。

在國家標(biāo)準(zhǔn)中，關(guān)于流出杯測涂料粘度的方法標(biāo)準(zhǔn)有GB/T1723-1993涂料粘度測定法和GB/T 6753.4_l988色漆和清漆用流出杯測定流出時間。在GB／T1723-1993中使用涂-1杯和涂-4杯。涂-1杯用于測定流出時間不低于 20s的涂料產(chǎn)品。涂-4杯適用于測定流出時間在 150s以下的涂料。 比較兩次測定值之差不大于平均值的 3%，取兩次測定值的平均值作為測定結(jié)果。

(2)涂膜附著力的測定

涂膜的附著力是指涂層與被附著物體表面之間通過物理和化學(xué)力的作用結(jié)合在一起的堅固程度，它是考核涂層性能好壞的重要指標(biāo)之一。測試方法大體上可分為兩種：一種是涂層從被涂物體表面上脫落時所需之力的直接測定法；另一種是涂層在其它性能測定時的間接測定法。本試驗根據(jù)具體情況采用第一種測定方法?？茨な欠裢暾暗撞氖欠裼袣埩?。

(3)涂膜厚度的測定

由于涂刷工藝的限制，使涂抹的厚度不均勻，所以在測定厚度時選用了測量平均厚度，具體操作方法是，將干燥的涂膜從試片上揭起來，將其折疊，用螺旋測微儀測其厚度，然后將得到的讀數(shù)平均，即得到一層膜的厚度。

(4)耐酸、堿、水性

在涂刷厚度范圍內(nèi)，當(dāng)將干燥涂膜的試片分別依次浸入酸液，堿液（10%NaOH溶液），水（不同溫度的水）中，固定一段時間后，取出試片，干燥后將膜層剝離，看是否能夠成片剝離，剝離后底材是否有殘留。

5.苯丙可剝離涂料最佳配方

制備工藝：

取苯丙乳液BC-01于燒杯中，開啟攪拌器，加入添加劑L并調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速為120轉(zhuǎn)/分，再加入乳化劑，攪拌30分鐘，加入一定量機油，攪拌30分鐘，待分散均勻后，加入95%乙醇，成膜助劑，墨汁，增稠劑，攪勻出料。

涂刷工藝：

試片的表面處理工序為：機械打磨→酸洗→堿洗→水洗→干燥；

將涂料用軟毛刷涂于工件上，涂抹厚度約在0.5mm左右，室溫干燥2小時左右。

注意事項

(1)原料苯丙乳液需密封放置，否則其表面易結(jié)皮；

(2)乳化劑OP-10預(yù)先用無水乙醇將其配置成50%的溶液；

(3)添加劑L、滑劑、乙醇均需邊攪拌邊滴加，否則不能很好地分散；

(5)攪拌器轉(zhuǎn)速需控制，速度太快時，會導(dǎo)致破乳。

原材料成本核算：約10元/kg

6.影響因素

1.滑劑的影響

選用帶油性的物質(zhì)，如機油，白油，液體石蠟等。本試驗中選用了較為便宜且易得的機油。當(dāng)機油用量大時，料體顯油狀，且涂刷后難干；而當(dāng)用量較少時，不能起到很好的潤滑作用，涂膜不能很好地剝離。經(jīng)試驗確定機油用量為苯丙乳液的20%時，剝離效果最好。

2.添加劑L的影響

在20℃以上時，苯丙乳液本身就可以順利成膜，但膜層硬度偏高，剝離時容易斷片；當(dāng)外界溫度低于5℃時，乳液涂膜就會粉化。

所以當(dāng)外界溫度過低時，會導(dǎo)致涂膜的玻璃化溫度高于外界溫度，涂膜處于玻璃態(tài)，涂膜硬度高而且脆性大，容易脆裂脆裂粉化。

只有降低高聚物的硬度，增加其延展性，使其成膜不再受溫度限制，才能消除涂膜之間的裂紋，使涂膜剝離時容易順利成片剝離。因此需采用添加劑L來降低高聚物的剛性，減少其硬度，使其成膜不再受溫度限制，而且容易順利成片剝離。但當(dāng)添加劑L用量過少，雖然能一定程度上減少涂膜表面上的裂痕數(shù)量，但乳液中高聚物的剛度仍然得不到有效調(diào)節(jié)，涂膜硬度依舊會很大，延展性低，其成膜依舊受溫度限制，涂膜表面的裂紋依舊存在，也無法成片剝離；如果添加劑L用量過多，乳液中高聚物的剛度便會大大降低，涂膜延展性會大大增強，進而導(dǎo)致涂膜會變的很柔軟粘厚、附著力會增大，并且會增長涂膜干燥時間。

只有當(dāng)添加劑的用量比較適中時，才能有效降低高聚物的剛度，使其硬度適中，延展性增強，成膜不再受溫度限制，剝離時容易成片剝離。添加劑L用量對乳液涂膜性能的影響關(guān)系具體如下表2.2所示：

從表2.5可以看出，只有當(dāng)添加劑L的使用量占苯丙乳液用量的4.5%，涂膜的附著力和延展性比較適中。這樣就可以有效降低高聚物的剛度，使其硬度適中，附著力降低，成膜不再受溫度限制，容易順利成片剝離。

3.其他助劑的影響

苯丙乳液BC-01經(jīng)過不斷改性后解決了硬度大、附著力低、成膜受溫度限制等特點。它以水作為介質(zhì)，具有環(huán)境安全和使用安全等特點，但水也給苯丙乳液的生產(chǎn)和應(yīng)用帶來很多問題。這些問題需要靠添加助劑來解決。

選用的助劑主要有：

(1)成膜助劑的選擇

聚合物乳液靠水分揮發(fā)后，聚合物離子變形、融合而成膜。當(dāng)聚合物離子越軟時，越容易融合成致密的涂膜，但玻璃化溫度會使乳液在較低溫度難以成膜。所以，需要借助添加成膜助劑來降低涂膜的最低成膜化溫度，減少成膜時間。

(2)流平劑的選擇

涂料經(jīng)過施工后都會有一個流平劑干燥的過程，然后形成一個平整、光滑、均勻的涂膜。流平性是影響外觀和光澤的重要因素。如果涂料的流平性不好，涂刷時會出現(xiàn)裂痕，噴涂時出現(xiàn)桔皮，滾涂時出現(xiàn)滾痕；還會在干燥過程中出現(xiàn)縮孔、針孔、流掛等現(xiàn)象。故需要添加流平劑來消除這種現(xiàn)象。實驗發(fā)現(xiàn)，l，2.丙二醇不僅成本低、使用方便、而且助成膜和助流平效果好。

(3)乙醇用量的影響

為了縮短涂膜干燥時間，本試驗選用95%乙醇來作為催干劑，當(dāng)其用量較大時，在攪拌的過程中，料體會產(chǎn)生顆粒性物質(zhì)，不僅影響后面的涂刷工序，也一定程度上影響了膜層的美觀。當(dāng)乙醇用量為苯丙乳液BC-01用量的6%時，效果最佳。

結(jié)論

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(1)在對乳液硬度進行調(diào)節(jié)的過程中，當(dāng)添加劑L的用量占涂料總量的4.5%-5.O%時涂膜的韌性效果比較好。

(2)在添加劑L用量適當(dāng)?shù)那闆r下，使用苯丙乳液的20%的脫模劑（機油）可以進一步降低乳液涂膜和被保護材料之間的粘附力，提高可剝性能。

(3)為了縮短干燥時間，試驗中加入了催干劑95%乙醇。且其用量為苯丙乳液用量的6%。

(4)為了使涂膜具有標(biāo)志作用，本實驗用墨汁作為染色劑。

(5)為了使涂膜達到一定厚度，試驗中通過加入增稠劑調(diào)節(jié)了涂料的粘度，當(dāng)調(diào)節(jié)粘度為150-200s（用涂-4杯測得），得到的涂膜效果最佳。

(6)涂膜干燥時間超過一天后，膜體不易從基材表面剝離，且剝離后基材有殘留。故有必要在這方面繼續(xù)進行研究。

[1]谷兵，周元林，付萬發(fā)，謝長瓊，宋開平，薛其彬，方巖.可剝離保護涂料的制備及成膜體性能分析[J].化工新型材料,2008,36(3)：52-53.

[2]孫幼紅，一種水性可剝離涂料的研制[J]，南京曉莊學(xué)院學(xué)報，2006,22(6)：101-102.

[3]張強國，朱婧，劉婭莉,俱國鵬.用苯丙乳液制成的水性可剝涂料[J].電鍍與涂飾，2007，26(12),48—50.