水性可剥离涂料的制备和性能研究

可剥离涂料

　　可剥离聚乙醇缩丁醛保护涂膜：

　　是由乙醇、甲醇、醋酸乙酯、醋酸丁酯、聚乙烯醇缩丁醛（上海四喜化工）、正丁醇、丁酮为原料，将聚乙烯醇缩丁醛经改性后制成液体保护涂膜，喷涂在汽车、家具、电器等物件表面作为保护涂层，具有良好的赋形性，能在复杂形状物表面形成一层连续的、匀贴的、强韧的透明保护涂层，无需烘烤，常温下快速干燥，无醛、苯、氨等有害气体释放，干燥成膜后，易从物体上整张揭下，无温度要求，无需水及溶剂清洗，剥下的膜可回收再生利用，涂层耐阳光曝晒，有耐水、油、碱、盐液、稀酸的功能，涂膜温度依存性小。生产和施工工艺简单，适用性广无环境污染的环保型涂料。

 

水性可剥离涂料的制备和性能研究

刘宏宇，张松

    （中国人民解放军９２１１７部队，北京１０００７２）

    摘要：以ｔｍ８０３聚氨酯乳液为基体，以ＢＹＫ－１５１为润湿分散剂、ＢＹＫ－０１１为消泡剂、ＢＹＫ－３３３为流平剂、ＢＹＫ－４２５为增稠剂，以纳米碳酸钙为填料，制备出一种新型水性可剥离防护涂料。讨论了纳米碳酸钙用量及涂层厚度对涂膜拉伸和断裂性能的影响，研究了放置时间对涂层力学性能的影响。性能测试表明，当纳米碳酸钙的加入量为２％，涂层厚度为０．１３～０．１４ｍｍ时，涂层平均拉伸强度达９．５１ＭＰａ，平均断裂伸长率达２７４．５４％，具有较好的可剥离性能。涂装７天后，放置时间对涂层性能影响很小，涂层平均拉伸强度及平均断裂伸长率基本不变，因此可使用该涂料对设备进行长期封存防护。

    关键词：水性；可剥离；涂料；聚氨酯；纳米碳酸钙

    中图分类号：ＴＱ６３０．７  文献标识码：Ａ  文章编号：１００７－９２８９（２０１２）０１－００８９－０４

    ０ 引言

    精密仪器及其备品、配件在运输、储存及组装过程中经常被擦伤、碰伤；同时，由于微生物、油污、盐雾、潮气等的侵蚀作用，设备在储存过程中极易产生电化学腐蚀和化学腐蚀，使设备表面破损，性能下降，甚至失效报废［１－６］。为延长设备使用寿命，通常在设备表面涂装可剥离防护涂料。设备表面涂装该涂料后，既可显著提高设备防腐蚀性、防霉变性及防机械擦伤能力，同时，涂层后期又可手工完全剥离，从而实现快速启封［７－１０］。

    文中以聚氨酯乳液为基体，以纳米碳酸钙为填料，研制出一种水性可剥离防护涂料。该涂料具有良好的可剥离性，可在仪器设备表面长期使用。

    １ 试验

    １．１ 主要原料及设备

    Ｔｍ８０３聚氨酯乳液，固体含量５０％，陕西东方航天科技有限公司；纳米碳酸钙，平均粒径为４０ｎｍ，杭州万景新材料有限公司。砂磨、分散、搅拌多用机：ＳＦＪ－４００，上海现代环境工程技术有限公司。

    １．２ 生产工艺

    在搅拌条件下（１２００ｒ／ｍｉｎ），向加有１０％（质量分数）润湿分散剂ＢＹＫ－１５１的ｔｍ８０３聚氨酯乳液中加入纳米碳酸钙填料，用砂磨、分散、搅拌多用机分散２ｈ，再依次加入０．５％的消泡剂ＢＹＫ－０１１、０．３％的流平剂ＢＹＫ－３３３和０．８％增稠剂ＢＹＫ－４２５，分散均匀后即得成品涂料。

    １．３ 涂层制备

    涂层制备包括基体表面清洁及涂层涂刷。首先，对马口铁基体进行表面清洁。用二甲苯清除基体表面的油、酯及其它污染物。将石油醚涂覆于已经除油、除锈的马口铁板上，自然放置至干燥，然后进行涂层涂刷。将涂料刷涂于铁板上，实干后再涂刷第二道，通常涂刷两道即可。

    １．４ 性能测试方法

    涂膜性能测试参照下列标准进行。附着力：漆膜附着力测定法（ＧＢ／Ｔ１７２０—１９７９）；柔韧性：漆膜柔韧性测定法（ＧＢ／Ｔ１７３１—１９９３）；耐冲击性：漆膜耐冲击测定法（ＧＢ／Ｔ１７３２—１９９３）；干燥时间：漆膜、腻子膜干燥时间测定法（ＧＢ／Ｔ１７２８—１９７９）；厚度：漆膜厚度测定法（ＧＢ／Ｔ１７６４—１９７９）；耐化学试剂性：漆膜耐化学试剂性测定法（ＧＢ／Ｔ１７６３—１９７９）；涂膜拉伸强度及断裂伸长率：塑料—拉伸性能的测定（ＧＢ／Ｔ１０４０．３—２００６）。

    ２ 结果与讨论

    ２．１ 涂料性能参数

    以ｔｍ８０３聚氨酯乳液为基料，并加入ＢＹＫ－１５１、ＢＹＫ－０１１、ＢＹＫ－３３３、ＢＹＫ－４２５等助剂对乳液进行改性，制备的可剥离防护涂料的性能测试结果如表１所示。

表1 可剥离防护涂料的性能参数

    由表１可知，该涂料干燥快，柔韧性好，耐酸、耐碱及耐水性较好，具有合适的附着力，能均匀地形成连续膜，可手工从设备表面完全剥离。

    ２．２ 纳米碳酸钙用量对涂层性能的影响

    纳米碳酸钙用量对涂层拉伸和断裂性能的影响如表２所示。

表2 纳米碳酸钙用量对涂层力学性能的影响

    随着纳米碳酸钙用量的增加，涂膜拉伸强度显著提高，断裂伸长率则降低。当未加入纳米碳酸钙时，虽然涂层具有很高的断裂伸长率，但由于拉伸强度较低，涂膜剥离时发生断裂，无法完全剥离。当纳米碳酸钙的加入量小于２％时，纳米碳酸钙填料在涂料中均匀分散，使涂膜拉伸强度显著提高，断裂伸长率则降低。当加入量为２％时，涂层手工可完全剥离，此时，涂层具有较好的拉伸性能，可剥离性好。从图１可知，纳米碳酸钙在涂层中分布较为均匀，但在部分区域已产生少量团聚。当继续增大纳米碳酸钙用量时，由于纳米碳酸钙在涂料体系中用量过大，致使纳米颗粒大量团聚，涂层断裂伸长率明显下降。对涂膜进行剥离时，由于其断裂伸长率较低，手工剥离比较困难。因此，纳米碳酸钙的加入量以２％为宜。

图1 添加2%纳米碳酸钙涂层的扫描电镜图

    ２．３ 涂层厚度对涂层力学性能的影响

    涂层厚度对涂层拉伸和断裂性能的影响如表３所示。随着涂层厚度的增加，涂膜拉伸强度增大，断裂伸长率则降低。当涂层很薄时（只涂刷一道），虽然涂膜具有很高的断裂伸长率，但由于其拉伸强度相对较低，对涂膜进行剥离时，涂膜发生断裂，无法一次完全剥离；增大涂层厚度（涂刷二道），对涂膜进行剥离时，涂膜可手工快速、完全剥离，可剥离性能好，此时，涂膜具有合适的力学性能；继续增大涂层厚度（涂刷三道），涂层拉伸强度略有提高，断裂伸长率则下降明显。对涂膜进行剥离时，虽然涂膜可完全剥离，但其剥离面积较小，剥离缓慢。综合考虑，涂层厚度以涂刷二道时的０．１３～０．１４ｍｍ左右为宜。

表3 涂膜厚度对涂层力学性能的影响

    ２．４ 涂层耐老化性能研究

    涂层力学性能随时间的变化如表４所示。在放置初期，虽然涂层已实际干燥，但涂层内部并未反应完全。此时，涂层的拉伸强度相对较低，断裂伸长率最高。随着交联反应的进行，涂层拉伸强度有较大提高，断裂伸长率则略有降低。涂装７天后，涂层内部反应完全，涂层具有较佳的剥离性能。此后，涂层力学性能基本不变。因此，可使用该涂料对设备进行长期封存防护。

表4 涂层力学性能随时间的变化

    ２．５ 应用情况

    该涂料于２０１０年进行了应用试验，封存了１０个机械零部件。如图２所示，经过１年的贮存检验，封存膜外观光滑均匀，颜色透明，无自行脱落和开裂现象。被封存部件表面无锈蚀、无变色。对试样进行启封检验，封存膜可成片完全剥离，迅速启封，部件表面无任何锈斑，防护效果良好。

图2 涂层剥离时设备表面

    ３ 结论

    （１）以聚氨酯乳液作为基体，以纳米碳酸钙为填料，制备出一种新型水性可剥离保护涂料。该涂料具有良好的可剥离性，可对设备进行长期封存。

    （２）纳米碳酸钙的加入，能显著提高涂层的平均拉伸强度，但会使涂层的平均断裂伸长率降低。当其加入量为２％时，涂层性能最佳。

    （３）随着涂层厚度的增加，涂膜拉伸强度增大，断裂伸长率则降低。当涂层厚度为０．１３～０．１４ｍｍ时（涂刷二道），涂层平均拉伸强度达９．５１ＭＰａ，平均断裂伸长率达２７４．５４％，可剥离性能最好。

    （４）涂料涂装后，涂层拉伸强度提高，断裂伸长率则略有降低。７天后，涂层力学性能基本不变，涂层具有较佳的剥离性能。

    

参考文献：略