環(huán)境友好型脫漆劑的制備及性能研究

環(huán)境友好型脫漆劑的制備及性能研究

0舊及破損涂層在使用過程中，涂層會(huì)被損壞或逐漸老化。對(duì)電器、機(jī)械設(shè)備、車船等進(jìn)行涂裝或修理時(shí),都需要先將陳舊或破損的涂層徹底清除再進(jìn)行噴涂,否則將影響導(dǎo)電效果及工件重涂后涂膜的質(zhì)量1試驗(yàn)部分1.1產(chǎn)品質(zhì)量來源環(huán)氧聚氨酯涂料、微晶蠟、十二烷基苯磺酸鈉(LAS)、AR-10(深圳榮強(qiáng)科技有限公司)、乙基纖維素均為工業(yè)品;苯甲醇(BA)、二丙二醇丁醚(DPNB)和二甲基亞砜(DMSO)、甲酸、乳酸均為分析純。1.2試驗(yàn)設(shè)備和設(shè)備SFJ-400砂磨、分散、攪拌多用機(jī);JYT-5電子天平。1.3高分子聚氨酯涂膜的制備按照GB/T1727-1992的規(guī)定在A3鋼板(50mm×100mm×2mm)上采用環(huán)氧聚氨酯涂料按產(chǎn)品技術(shù)要求涂裝,制備涂膜試樣。參照HG/T2881-1997《脫漆劑脫漆效率測(cè)定法》,測(cè)定環(huán)氧聚氨酯涂層的脫除效果,脫漆效率計(jì)算公式如下:1.4玻璃培養(yǎng)液揮發(fā)性率測(cè)定在室溫條件下,將100g脫漆劑倒入干燥、潔凈的玻璃培養(yǎng)皿(直徑10cm)中,然后將其置于開放空間,每隔0.5h測(cè)一次脫漆劑的質(zhì)量,48h后計(jì)算其揮發(fā)率。揮發(fā)率計(jì)算公式如下:2結(jié)果與討論2.1不同溶劑復(fù)合體系脫漆效率溶劑型脫漆劑中的主溶劑起到溶脹和溶解涂膜的作用,因此主溶劑的選擇是設(shè)計(jì)脫漆劑配方的最重要的一步,關(guān)系到整個(gè)脫漆劑的性能。涂層主要由樹脂、輔料、顏料、溶劑和其他助劑等組成從表1可以看出:涂料工業(yè)環(huán)氧聚氨酯涂料常用樹脂的溶解度參數(shù)δ為:8.0~13.0(4.18J/cm由圖1可知:隨著時(shí)間的延長(zhǎng),三種溶劑復(fù)合體系的脫漆效率都在逐漸增大,復(fù)合體系3在25min時(shí)脫漆效率達(dá)到最大,復(fù)合體系1、復(fù)合體系2在45min時(shí)脫漆效率達(dá)到最大,復(fù)合體系1、復(fù)合體系2在30min后脫漆效率增長(zhǎng)趨于平緩。這是因?yàn)橛袝r(shí)溶劑不能單獨(dú)溶解某聚合物,但按一定比例復(fù)配后,可以較好地溶解該聚合物。復(fù)合溶劑的配比,可按復(fù)合溶劑的溶解度參數(shù)計(jì)算公式2.2復(fù)合溶劑用量對(duì)脫漆劑與涂膜的穩(wěn)定固定其他成分不變,改變復(fù)合溶劑的用量,制備系列脫漆劑,測(cè)試脫漆效率,結(jié)果如圖2所示。由圖2可知:脫漆效率隨著復(fù)合溶劑用量的增大逐漸提高,用量在60%~70%時(shí)脫漆效率保持在一個(gè)較大范圍,而后有所下降并趨于平緩。這主要是由于溶劑都有一定的揮發(fā)性,當(dāng)其用量較高時(shí),封閉劑受到影響,縮短了脫漆劑與涂膜的作用時(shí)間;當(dāng)其用量較低時(shí),作用涂膜的有效成分少,滲入涂膜、溶解涂膜的能力降低。因此復(fù)合主溶劑的用量最佳范圍為60%~70%。2.3溶解度參數(shù)對(duì)脫漆劑性能的影響在基本組成混合物基礎(chǔ)上,改變DMSO和DPNB配比,制備脫漆劑并測(cè)試其脫漆效率,結(jié)果見圖3。從圖3可以看出,隨著DMSO和BCS配比的減小,脫漆效率呈現(xiàn)先迅速增加,而后增長(zhǎng)放緩,然后又迅速增加達(dá)到最大后有所減小而趨于平緩。當(dāng)m(DMSO)∶m(DPNB)=8∶6時(shí),脫漆效率達(dá)到最大值。在所制脫漆劑中,對(duì)溶解涂膜起主要作用的是有機(jī)溶劑,故脫漆劑的溶解度參數(shù)主要與有機(jī)溶劑的溶解度參數(shù)和含量有關(guān)。根據(jù)溶解度參數(shù)原則,以上結(jié)果說明當(dāng)m(DMSO)∶m(DPNB)=8∶6時(shí),脫漆劑的溶解度參數(shù)與環(huán)氧聚氨酯涂料最接近。溶解度參數(shù)相近規(guī)律,并不能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)高聚物在某溶劑中是否溶解,這是因?yàn)闆]有考慮氫鍵力的作用。要使脫漆劑擁有較好的脫漆效果,還必須加入助溶劑。助溶劑的作用是調(diào)節(jié)整個(gè)溶劑體系的溶解度參數(shù),可以協(xié)同主溶劑充分滲入涂膜,增強(qiáng)主溶劑的溶解能力,加快脫漆速率,還可以增加對(duì)其他助劑如乙基纖維素的溶解性,提高產(chǎn)品的黏度,增加其穩(wěn)定性。根據(jù)溶劑化原則,應(yīng)選用低分子量溶劑2.4表面活性劑種類對(duì)脫漆劑性能的影響表面活性劑可以與主溶劑產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng),不僅有利于涂膜的溶脹和脫落,也有利于脫漆劑的貯存穩(wěn)定性,同時(shí)它可以提高脫漆后表面水沖洗性能。在基本組成混合物基礎(chǔ)上,選取AR-10、LAS作表面活性劑進(jìn)行復(fù)配試驗(yàn),結(jié)果如圖4所示。由圖4可知:由AR-10與LAS復(fù)配組成的脫漆劑,隨著表面活性劑復(fù)配比的減少,脫漆時(shí)間呈現(xiàn)先減小后緩慢增大的趨勢(shì)。這主要是因?yàn)锳R-10是非離子表面活性劑,LAS是陰離子表面活性劑,兩者進(jìn)行復(fù)配,離子表面活性劑離子間的斥力減弱,表面張力減小,起到滲透、乳化、增溶、清潔的作用,從而與主溶劑、促進(jìn)劑、封閉劑等其他組分的相容性好,增強(qiáng)了主溶劑與涂膜的作用力。在m(AR-10)∶m(LAS)=1∶0.8時(shí),脫漆時(shí)間最短。其他成分不變,改變復(fù)配表面活性劑的用量,制備脫漆劑并測(cè)試脫漆效率,結(jié)果如圖5所示。由圖5可知:脫漆效率隨著表面活性劑含量的增大逐漸提高,復(fù)配用量在2.5%~3%時(shí),脫漆劑的脫漆效率保持在一個(gè)較高范圍,而后有所下降并趨于平緩。這是因?yàn)檩^低的用量會(huì)使脫漆劑混合物不穩(wěn)定,小分子溶劑會(huì)揮發(fā),脫漆效率會(huì)較低。隨著表面活性劑用量的增加,脫漆劑的黏度增加,降低脫漆劑的流動(dòng)性,有效地潤濕被脫涂層的表面2.5有機(jī)復(fù)合酸用量對(duì)脫漆劑性能的影響常用促進(jìn)劑為有機(jī)酸,分子中含有與涂膜組成相同的官能團(tuán)—OH,它可以與交聯(lián)體系中的O、N等極性原子相互作用,產(chǎn)生氫鍵作用,代替樹脂分子鏈段間的相互作用,解除體系中的部分物理交聯(lián)點(diǎn),從而增加脫漆劑在有機(jī)涂層中的擴(kuò)散速率,提高涂膜的溶脹、起皺能力其他成分不變,改變有機(jī)復(fù)合酸的用量,制備脫漆劑,結(jié)果如圖6所示。由圖6可知:隨著有機(jī)復(fù)合酸用量的增加,脫漆時(shí)間先增減而后迅速下降,有機(jī)復(fù)合酸用量在7.5%時(shí)脫漆時(shí)間最短,而后趨于平緩?？紤]到時(shí)間延長(zhǎng),有機(jī)復(fù)合酸會(huì)與苯甲醇反應(yīng)生成酯,使有機(jī)復(fù)合酸含量減少。故為了保證有一定量的促進(jìn)劑存在,在制備脫漆劑時(shí),有機(jī)復(fù)合酸用量適宜過量。但是由于環(huán)氧聚氨酯涂膜中游離的基團(tuán)有限,過多的有機(jī)復(fù)合酸會(huì)妨礙主溶劑的作用,影響涂膜溶解,脫漆效率下降。因此,有機(jī)復(fù)合酸的用量以7.5%~10%為宜。2.6封閉劑為微晶蠟和干產(chǎn)品在脫漆劑的使用過程中,主溶劑和助溶劑要有足夠長(zhǎng)的時(shí)間停留在涂膜表面,才能滲透到涂膜中,從而起到脫漆的作用。然而,通常滲透性較好的物質(zhì)容易揮發(fā),因此要加入封閉劑,以降低溶劑的揮發(fā)速度,本文選用微晶蠟作為封閉劑,脫漆劑涂在涂膜表面后,形成一層薄膜,封閉著表面,并使溶劑分子盡量往內(nèi)滲透,防止溶劑的揮發(fā),提高脫漆效率和貯存穩(wěn)定性。在基本組成混合物基礎(chǔ)上,改變微晶蠟的用量,測(cè)定脫漆劑的揮發(fā)率和脫漆效率,結(jié)果見圖7。從圖7可以看出,隨著微晶蠟用量的增加,脫漆劑的揮發(fā)速率逐漸下降,在0~2.5%變化顯著,2.5%以后變化平穩(wěn)。但是微晶蠟用量過高時(shí),微晶蠟自身容易在涂膜表面附著,抑制了溶劑分子與涂膜之間的接觸,從而降低了脫漆劑的脫漆效率,故微晶蠟的用量應(yīng)選擇在揮發(fā)速率出現(xiàn)平穩(wěn)狀態(tài)的起點(diǎn),即微晶蠟的用量應(yīng)選擇在2.5%~3%。2.7有機(jī)羧酸類緩蝕劑增稠劑一般選用纖維素。乙基纖維素具有增稠、懸浮、黏合、乳化、成膜穩(wěn)定、分散、保水及提供保護(hù)膠體等性質(zhì)。它的加入可增加黏度,減少脫漆劑的流動(dòng)性。其對(duì)脫漆效率的影響較小,用量控制在1.2%~2.4%。采用氨基磺酸與有機(jī)羧酸醇銨鹽類緩蝕劑復(fù)配,可有效阻止或減緩脫漆劑對(duì)金屬基材的腐蝕。加入緩蝕劑量多,緩蝕效果好,但使脫漆速度減慢,緩蝕劑加入量控制在2%~5%。3脫漆劑的研制(1)本文通過單因素試驗(yàn),確定了脫漆劑的組成及其用量。以苯甲醇(BA)、二丙二醇丁醚(DPNB)和二甲基亞砜(DMSO)等為主溶劑,當(dāng)復(fù)合主溶劑的用量范圍為60%~70%,m(DMSO)∶m(DPNB)=8∶6,m(AR-10)∶m(LAS)=1∶0.8,復(fù)配用量為2.5%~3%,助溶劑異丙醇用量為5%~l0%,復(fù)配有機(jī)酸用量為7.5%~10%,微晶蠟用量為2.5%~3