可剥离涂料制备

杨秀燕（山西省安全生产科学研究院 山西太原 030002）

前言

可剥离涂料是一种涂覆于金属或非金属制品上，能隔绝侵蚀介质，防擦伤和防划痕的涂膜材料，在完成防护期后又可方便地剥去。它主要用于涂装保护较精密的金属工件、器件等，在电镀或者是贮运过程中起到一定的防护作用。除了要求其具有普通涂料的性能外，还特别要求其具有一定的弹性与强度，并对其保护基面有合适的附着力及良好的可剥离性。

最常用的可剥离涂料大多以醋酸乙酯、丙酮、二甲苯等有机物作为溶剂，主要成膜物质为聚乙烯。这种涂料在起到保护产品的同时，有机溶剂的挥发会对人们的健康和环境带来不良影响。随着环保法律法规的加强，溶剂型涂料的发展也受到了制约与限制。因此，水性可剥涂料成为未来涂料行业的一个重点。

为了解决传统可剥离涂料去膜困难，价格高，对环境造成污染等缺点，本试验研制出的水性可剥离涂料，不仅易剥离，成本低，对环境无特殊要求，而且具有优良的机械性能和防护性能。试验利用市面上常见的苯丙乳液，加入一定量的助剂制备出一种成本较低、环保型、性能良好的电镀防护涂料，找到一种有效添加剂，对涂膜的韧性大为改善，且干燥速度明显比工厂现用的橡胶类可剥离涂料快得多。

二、以苯丙乳液为基料的可剥离涂料制备

1.试剂

苯丙乳液 BC-01，添加剂 L，滑剂，乳化剂（OP-10）,成膜助剂，流平剂，消泡剂，增稠剂

2.仪器设备

烧杯，磁力搅拌器，电动搅拌器，软毛刷

3.操作步骤

称取一定量的苯丙乳液（BC-01）于一烧杯中，在磁力搅拌下加入少量添加剂L，乳化剂，30分钟后，加入定量滑剂，待其搅拌完全后，依次向其中加入95%乙醇、成膜助剂、流平剂、墨汁和增稠剂，搅拌一定时间后出料；将其涂覆于打磨处理好的钢片上，记录表干时间，并观察其涂膜剥离情况。

4.涂料和涂膜性能测试

(1)粘度的测定

流出杯法：流出杯是在实验室，生产车间和施工场所最容易获得的涂料粘度测量仪器。由于流量杯容积大，流出孔粗短，因此操作、清洗均较方便，且可以用于不透明的色漆。流量杯粘度计所测定的粘度为运 动粘度，即为一定量的试样。在一定温度下从规定直径的孔所流出的时间，以秒表示。这是最常用的 涂料粘度测定方法。因为可以在很多场合方便地使 用，因此在世界各地得以广泛的应用。

在国家标准中，关于流出杯测涂料粘度的方法标准有GB/T1723-1993涂料粘度测定法和GB/T 6753.4_l988色漆和清漆用流出杯测定流出时间。在GB／T1723-1993中使用涂-1杯和涂-4杯。涂-1杯用于测定流出时间不低于 20s的涂料产品。涂-4杯适用于测定流出时间在 150s以下的涂料。 比较两次测定值之差不大于平均值的 3%，取两次测定值的平均值作为测定结果。

(2)涂膜附着力的测定

涂膜的附着力是指涂层与被附着物体表面之间通过物理和化学力的作用结合在一起的坚固程度，它是考核涂层性能好坏的重要指标之一。测试方法大体上可分为两种：一种是涂层从被涂物体表面上脱落时所需之力的直接测定法；另一种是涂层在其它性能测定时的间接测定法。本试验根据具体情况采用第一种测定方法。看膜是否完整及底材是否有残留。

(3)涂膜厚度的测定

由于涂刷工艺的限制，使涂抹的厚度不均匀，所以在测定厚度时选用了测量平均厚度，具体操作方法是，将干燥的涂膜从试片上揭起来，将其折叠，用螺旋测微仪测其厚度，然后将得到的读数平均，即得到一层膜的厚度。

(4)耐酸、碱、水性

在涂刷厚度范围内，当将干燥涂膜的试片分别依次浸入酸液，碱液（10%NaOH溶液），水（不同温度的水）中，固定一段时间后，取出试片，干燥后将膜层剥离，看是否能够成片剥离，剥离后底材是否有残留。

5.苯丙可剥离涂料最佳配方

制备工艺：

取苯丙乳液BC-01于烧杯中，开启搅拌器，加入添加剂L并调节转速为120转/分，再加入乳化剂，搅拌30分钟，加入一定量机油，搅拌30分钟，待分散均匀后，加入95%乙醇，成膜助剂，墨汁，增稠剂，搅匀出料。

涂刷工艺：

试片的表面处理工序为：机械打磨→酸洗→碱洗→水洗→干燥；

将涂料用软毛刷涂于工件上，涂抹厚度约在0.5mm左右，室温干燥2小时左右。

注意事项

(1)原料苯丙乳液需密封放置，否则其表面易结皮；

(2)乳化剂OP-10预先用无水乙醇将其配置成50%的溶液；

(3)添加剂L、滑剂、乙醇均需边搅拌边滴加，否则不能很好地分散；

(5)搅拌器转速需控制，速度太快时，会导致破乳。

原材料成本核算：约10元/kg

6.影响因素

1.滑剂的影响

选用带油性的物质，如机油，白油，液体石蜡等。本试验中选用了较为便宜且易得的机油。当机油用量大时，料体显油状，且涂刷后难干；而当用量较少时，不能起到很好的润滑作用，涂膜不能很好地剥离。经试验确定机油用量为苯丙乳液的20%时，剥离效果最好。

2.添加剂L的影响

在20℃以上时，苯丙乳液本身就可以顺利成膜，但膜层硬度偏高，剥离时容易断片；当外界温度低于5℃时，乳液涂膜就会粉化。

所以当外界温度过低时，会导致涂膜的玻璃化温度高于外界温度，涂膜处于玻璃态，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，使其成膜不再受温度限制，才能消除涂膜之间的裂纹，使涂膜剥离时容易顺利成片剥离。因此需采用添加剂L来降低高聚物的刚性，减少其硬度，使其成膜不再受温度限制，而且容易顺利成片剥离。但当添加剂L用量过少，虽然能一定程度上减少涂膜表面上的裂痕数量，但乳液中高聚物的刚度仍然得不到有效调节，涂膜硬度依旧会很大，延展性低，其成膜依旧受温度限制，涂膜表面的裂纹依旧存在，也无法成片剥离；如果添加剂L用量过多，乳液中高聚物的刚度便会大大降低，涂膜延展性会大大增强，进而导致涂膜会变的很柔软粘厚、附着力会增大，并且会增长涂膜干燥时间。

只有当添加剂的用量比较适中时，才能有效降低高聚物的刚度，使其硬度适中，延展性增强，成膜不再受温度限制，剥离时容易成片剥离。添加剂L用量对乳液涂膜性能的影响关系具体如下表2.2所示：

从表2.5可以看出，只有当添加剂L的使用量占苯丙乳液用量的4.5%，涂膜的附着力和延展性比较适中。这样就可以有效降低高聚物的刚度，使其硬度适中，附着力降低，成膜不再受温度限制，容易顺利成片剥离。

3.其他助剂的影响

苯丙乳液BC-01经过不断改性后解决了硬度大、附着力低、成膜受温度限制等特点。它以水作为介质，具有环境安全和使用安全等特点，但水也给苯丙乳液的生产和应用带来很多问题。这些问题需要靠添加助剂来解决。

选用的助剂主要有：

(1)成膜助剂的选择

聚合物乳液靠水分挥发后，聚合物离子变形、融合而成膜。当聚合物离子越软时，越容易融合成致密的涂膜，但玻璃化温度会使乳液在较低温度难以成膜。所以，需要借助添加成膜助剂来降低涂膜的最低成膜化温度，减少成膜时间。

(2)流平剂的选择

涂料经过施工后都会有一个流平剂干燥的过程，然后形成一个平整、光滑、均匀的涂膜。流平性是影响外观和光泽的重要因素。如果涂料的流平性不好，涂刷时会出现裂痕，喷涂时出现桔皮，滚涂时出现滚痕；还会在干燥过程中出现缩孔、针孔、流挂等现象。故需要添加流平剂来消除这种现象。实验发现，l，2.丙二醇不仅成本低、使用方便、而且助成膜和助流平效果好。

(3)乙醇用量的影响

为了缩短涂膜干燥时间，本试验选用95%乙醇来作为催干剂，当其用量较大时，在搅拌的过程中，料体会产生颗粒性物质，不仅影响后面的涂刷工序，也一定程度上影响了膜层的美观。当乙醇用量为苯丙乳液BC-01用量的6%时，效果最佳。

结论

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(1)在对乳液硬度进行调节的过程中，当添加剂L的用量占涂料总量的4.5%-5.O%时涂膜的韧性效果比较好。

(2)在添加剂L用量适当的情况下，使用苯丙乳液的20%的脱模剂（机油）可以进一步降低乳液涂膜和被保护材料之间的粘附力，提高可剥性能。

(3)为了缩短干燥时间，试验中加入了催干剂95%乙醇。且其用量为苯丙乳液用量的6%。

(4)为了使涂膜具有标志作用，本实验用墨汁作为染色剂。

(5)为了使涂膜达到一定厚度，试验中通过加入增稠剂调节了涂料的粘度，当调节粘度为150-200s（用涂-4杯测得），得到的涂膜效果最佳。

(6)涂膜干燥时间超过一天后，膜体不易从基材表面剥离，且剥离后基材有残留。故有必要在这方面继续进行研究。

[1]谷兵，周元林，付万发，谢长琼，宋开平，薛其彬，方岩.可剥离保护涂料的制备及成膜体性能分析[J].化工新型材料,2008,36(3)：52-53.

[2]孙幼红，一种水性可剥离涂料的研制[J]，南京晓庄学院学报，2006,22(6)：101-102.

[3]张强国，朱婧，刘娅莉,俱国鹏.用苯丙乳液制成的水性可剥涂料[J].电镀与涂饰，2007，26(12),48—50.