水性可剝離塗料的製備和性能研究

07-21

可剝離塗料　　可剝離聚乙醇縮丁醛保護塗膜：　　是由乙醇、甲醇、醋酸乙酯、醋酸丁酯、聚乙烯醇縮丁醛（上海四喜化工）、正丁醇、丁酮為原料，將聚乙烯醇縮丁醛經改性後製成液體保護塗膜，噴塗在汽車、傢具、電器等物件表面作為保護塗層，具有良好的賦形性，能在複雜形狀物表面形成一層連續的、勻貼的、強韌的透明保護塗層，無需烘烤，常溫下快速乾燥，無醛、苯、氨等有害氣體釋放，乾燥成膜後，易從物體上整張揭下，無溫度要求，無需水及溶劑清洗，剝下的膜可回收再生利用，塗層耐陽光曝晒，有耐水、油、鹼、鹽液、稀酸的功能，塗膜溫度依存性小。生產和施工工藝簡單，適用性廣無環境污染的環保型塗料。水性可剝離塗料的製備和性能研究

劉宏宇，張松

（中國人民解放軍９２１１７部隊，北京１０００７２）

摘要：以ｔｍ８０３聚氨酯乳液為基體，以ＢＹＫ－１５１為潤濕分散劑、ＢＹＫ－０１１為消泡劑、ＢＹＫ－３３３為流平劑、ＢＹＫ－４２５為增稠劑，以納米碳酸鈣為填料，製備出一種新型水性可剝離防護塗料。討論了納米碳酸鈣用量及塗層厚度對塗膜拉伸和斷裂性能的影響，研究了放置時間對塗層力學性能的影響。性能測試表明，當納米碳酸鈣的加入量為２％，塗層厚度為０．１３～０．１４ｍｍ時，塗層平均拉伸強度達９．５１ＭＰａ，平均斷裂伸長率達２７４．５４％，具有較好的可剝離性能。塗裝７天後，放置時間對塗層性能影響很小，塗層平均拉伸強度及平均斷裂伸長率基本不變，因此可使用該塗料對設備進行長期封存防護。

關鍵詞：水性；可剝離；塗料；聚氨酯；納米碳酸鈣

中圖分類號：ＴＱ６３０．７文獻標識碼：Ａ文章編號：１００７－９２８９（２０１２）０１－００８９－０４

０引言

精密儀器及其備品、配件在運輸、儲存及組裝過程中經常被擦傷、碰傷；同時，由於微生物、油污、鹽霧、潮氣等的侵蝕作用，設備在儲存過程中極易產生電化學腐蝕和化學腐蝕，使設備表面破損，性能下降，甚至失效報廢［１－６］。為延長設備使用壽命，通常在設備表面塗裝可剝離防護塗料。設備表面塗裝該塗料後，既可顯著提高設備防腐蝕性、防霉變性及防機械擦傷能力，同時，塗層後期又可手工完全剝離，從而實現快速啟封［７－１０］。

文中以聚氨酯乳液為基體，以納米碳酸鈣為填料，研製出一種水性可剝離防護塗料。該塗料具有良好的可剝離性，可在儀器設備表面長期使用。

１試驗

１．１主要原料及設備

Ｔｍ８０３聚氨酯乳液，固體含量５０％，陝西東方航天科技有限公司；納米碳酸鈣，平均粒徑為４０ｎｍ，杭州萬景新材料有限公司。砂磨、分散、攪拌多用機：ＳＦＪ－４００，上海現代環境工程技術有限公司。

１．２生產工藝

在攪拌條件下（１２００ｒ／ｍｉｎ），向加有１０％（質量分數）潤濕分散劑ＢＹＫ－１５１的ｔｍ８０３聚氨酯乳液中加入納米碳酸鈣填料，用砂磨、分散、攪拌多用機分散２ｈ，再依次加入０．５％的消泡劑ＢＹＫ－０１１、０．３％的流平劑ＢＹＫ－３３３和０．８％增稠劑ＢＹＫ－４２５，分散均勻後即得成品塗料。

１．３塗層製備

塗層製備包括基體表面清潔及塗層塗刷。首先，對馬口鐵基體進行表面清潔。用二甲苯清除基體表面的油、酯及其它污染物。將石油醚塗覆於已經除油、除銹的馬口鐵板上，自然放置至乾燥，然後進行塗層塗刷。將塗料刷塗於鐵板上，實幹後再塗刷第二道，通常塗刷兩道即可。

１．４性能測試方法

塗膜性能測試參照下列標準進行。附著力：漆膜附著力測定法（ＧＢ／Ｔ１７２０—１９７９）；柔韌性：漆膜柔韌性測定法（ＧＢ／Ｔ１７３１—１９９３）；耐衝擊性：漆膜耐衝擊測定法（ＧＢ／Ｔ１７３２—１９９３）；乾燥時間：漆膜、膩子膜乾燥時間測定法（ＧＢ／Ｔ１７２８—１９７９）；厚度：漆膜厚度測定法（ＧＢ／Ｔ１７６４—１９７９）；耐化學試劑性：漆膜耐化學試劑性測定法（ＧＢ／Ｔ１７６３—１９７９）；塗膜拉伸強度及斷裂伸長率：塑料—拉伸性能的測定（ＧＢ／Ｔ１０４０．３—２００６）。

２結果與討論

２．１塗料性能參數

以ｔｍ８０３聚氨酯乳液為基料，並加入ＢＹＫ－１５１、ＢＹＫ－０１１、ＢＹＫ－３３３、ＢＹＫ－４２５等助劑對乳液進行改性，製備的可剝離防護塗料的性能測試結果如表１所示。

表1 可剝離防護塗料的性能參數

由表１可知，該塗料乾燥快，柔韌性好，耐酸、耐鹼及耐水性較好，具有合適的附著力，能均勻地形成連續膜，可手工從設備表面完全剝離。

２．２納米碳酸鈣用量對塗層性能的影響

納米碳酸鈣用量對塗層拉伸和斷裂性能的影響如表２所示。

表2 納米碳酸鈣用量對塗層力學性能的影響

隨著納米碳酸鈣用量的增加，塗膜拉伸強度顯著提高，斷裂伸長率則降低。當未加入納米碳酸鈣時，雖然塗層具有很高的斷裂伸長率，但由於拉伸強度較低，塗膜剝離時發生斷裂，無法完全剝離。當納米碳酸鈣的加入量小於２％時，納米碳酸鈣填料在塗料中均勻分散，使塗膜拉伸強度顯著提高，斷裂伸長率則降低。當加入量為２％時，塗層手工可完全剝離，此時，塗層具有較好的拉伸性能，可剝離性好。從圖１可知，納米碳酸鈣在塗層中分布較為均勻，但在部分區域已產生少量團聚。當繼續增大納米碳酸鈣用量時，由於納米碳酸鈣在塗料體系中用量過大，致使納米顆粒大量團聚，塗層斷裂伸長率明顯下降。對塗膜進行剝離時，由於其斷裂伸長率較低，手工剝離比較困難。因此，納米碳酸鈣的加入量以２％為宜。

圖1 添加2%納米碳酸鈣塗層的掃描電鏡圖

２．３塗層厚度對塗層力學性能的影響

塗層厚度對塗層拉伸和斷裂性能的影響如表３所示。隨著塗層厚度的增加，塗膜拉伸強度增大，斷裂伸長率則降低。當塗層很薄時（只塗刷一道），雖然塗膜具有很高的斷裂伸長率，但由於其拉伸強度相對較低，對塗膜進行剝離時，塗膜發生斷裂，無法一次完全剝離；增大塗層厚度（塗刷二道），對塗膜進行剝離時，塗膜可手工快速、完全剝離，可剝離性能好，此時，塗膜具有合適的力學性能；繼續增大塗層厚度（塗刷三道），塗層拉伸強度略有提高，斷裂伸長率則下降明顯。對塗膜進行剝離時，雖然塗膜可完全剝離，但其剝離面積較小，剝離緩慢。綜合考慮，塗層厚度以塗刷二道時的０．１３～０．１４ｍｍ左右為宜。

表3 塗膜厚度對塗層力學性能的影響

２．４塗層耐老化性能研究

塗層力學性能隨時間的變化如表４所示。在放置初期，雖然塗層已實際乾燥，但塗層內部並未反應完全。此時，塗層的拉伸強度相對較低，斷裂伸長率最高。隨著交聯反應的進行，塗層拉伸強度有較大提高，斷裂伸長率則略有降低。塗裝７天後，塗層內部反應完全，塗層具有較佳的剝離性能。此後，塗層力學性能基本不變。因此，可使用該塗料對設備進行長期封存防護。