CN104327555A - 一种水基可剥离涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水基可剥离涂料及其制备方法，属材料领域，该涂料由以下重量百分比的原料制备而成：水基海泡石悬浮剂2～5%，凹土粉料25～30%，纳米氧化锆粉料5～10%，乳化剂3～5%，粘结剂15～20%，分散剂2～6%，偶联剂2～5%，消泡剂0.1～0.5%，余量为去离子水；本发明涂料利用各物质的特性及其相互作用，在金属基材表面制备的膜层能够耐700℃高温，无明显的脱落、起毛等现象，具有良好的耐水、耐酸碱及耐候性能。本发明粘合剂在制备中，没有大量使用稀贵元素，所取原料成本降低。

Description

一种水基可剥离涂料及其制备方法

技术领域：

本发明涉及一种水基可剥离涂料及其制备方法，属涂料制备技术领域。

 

背景技术：

现有的可剥离涂料由高分子材料配制加工而成，它用于各种金属、玻璃、塑料、陶瓷及各种高分子材料光滑表面的暂时性或者永久性保护，使用方便。如：电镀和化学镀行业用该涂料在金属工件表面进行部分隔离保护；工件按几何图形，需要镀金属的部位镀上金属，而不需要镀金属的部位避免镀上金属，避免了电镀液金属中贵重金属的损失和浪费。另外，在化铣加工中，用该涂料进行部分保护，可得到所需要的化铣几何图形。其他金属材料和非金属材料光滑表面的保护，如：航空航天有关材料、电器仪表材料，工业精密材料和建筑装饰材料的表面保护，防老化不脆裂、防水、防酸碱腐蚀。

CN103694872 A号申请，公开了一种水性可剥离涂料组合物，该涂料组合物含有脂肪族聚氨酯分散体、脂肪族聚酯分散体、成膜助剂及水，制备的膜层柔韧性及粘附性好。具有剥离性能良好，可大面积整体剥离，且涂膜可进一步加工的能力，但该膜层的耐热和耐酸、耐碱能力较差，只能承受80℃的温度，和较低溶度的酸碱腐蚀作用。

CN201010592499号申请，公开了一种可剥涂层保护膜的水性涂料组合物，包括合成树脂乳液、附着力调节剂、颜填料、消泡剂、分散剂、增稠剂、防腐剂、乙醇、去离子水，该组合物制备的膜层耐水性及耐溶剂性能不理想，且上述涂料组合物制备的涂层的柔韧性及粘附性并未达到理想要求，不适合进一步加工。   

因此，确有必要对现有技术进行改进，以解决现有技术之不足。

发明内容：

本发明的目的就是针对上述技术缺陷，提供一种水基可剥离涂料，该涂料在金属表面制备的膜层不仅具有良好的柔韧性、粘附性和易剥离性，且该膜层能够承受高于700℃的电镀高温热处理及重腐蚀的酸碱作用。

本发明的另一目的是提供一种水基可剥离涂料的制备方法，该制备方法工艺简单，生产成本低，适于工业化生产。

本发明所采用的技术方案如下：

一种水基可剥离涂料，该涂料由以下重量百分比的原料制备而成：

水基海泡石悬浮剂2～5%，改性凹土粉料25～30%，纳米氧化锆粉料5～10%，乳化剂3～5%，粘结剂15～20%，分散剂2～6%，偶联剂2～5%，消泡剂0.1～0.5%，余量为去离子水。

所述乳化剂选用辛烷基酚聚氧乙烯醚聚乙二醇辛基苯基醚；分散剂选用聚丙烯酸铵；所述偶联剂为丙二醇丁醚；消泡剂选用二甲基聚硅氧烷有机硅消泡剂。

所述粘结剂选用质量比为1:0.5～1:1的聚乙烯醇缩甲醛溶液与硅酸钠溶液配制的混合液；其中聚乙烯醇缩甲醛溶液的质量浓度为10%，硅酸钠溶液的固含量为35％。

其中涂料膨润土悬浮剂的细度为300～400目；纳米氧化锆粉料的细度为50～100nm。

上述的水基可剥离涂料的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

1）改性凹土粉料的准备：

a. 按上述重量百分比，称量细度为200～400目的凹凸棒石粘土放入蒸馏水中，加入盐酸后在80～100℃的条件中处理1～3小时，再搅拌2～4小时制得悬浮液，备用；其中每克凹凸棒石粘土中加入8～10ml蒸馏水；每克凹凸棒石粘土中加入0.5～1.0 ml盐酸，盐酸浓度为lmol/L；

b．向上述悬浮液加入复合活性剂，再加入细度为20～50nm的纳米氧化硅，搅拌得悬浮液，然后向悬浮液中滴加NaOH溶液调整pH值至6～8，再搅拌2～4小时得悬浮液，备用；其中每克凹凸棒石粘土中加入0.05～0.1 ml复合活性剂，每克凹凸棒石粘土中加入纳米氧化硅0.20g～0.33g；

c．将b）步制得的悬浮液以3500r/min的 转速离心处理5～10min，回收的固体物烘干，烘干温度为温度为70～100℃，烘干后研细，即得所述改性凹土粉料；

2）制备水基可剥离涂料：

a. 取去离子水倒入搅拌器中，向其中加入分散剂、乳化剂以及偶联剂，采用十字搅刀搅拌器充分搅拌，搅拌速度为1500～3000转/分，搅拌时间为30～60分钟，得混合液，备用；

b. 将上述锂基膨润土、纳米氧化锆粉料和步骤1）c步中制备的改性凹土粉料，放入到a）步制得的混合液中，充分搅拌，搅拌时间为1～2小时，得到混合液，备用；

c. 向b）步制得的混合液加入粘结剂、消泡剂混合后，放入球磨机中以188～250r/min的转速球磨1～3h，将球磨后的料浆经真空去泡后，即得所述水基可剥离涂料。

其中，步骤1）b步中复合活性剂包括体积比为1:1～1:2的有机化合物和非离子型表面活性剂，所述有机化合物选用有机羧酸，非离子型表面活性剂选用烷基酚聚氧乙烯醚、失水山梨醇脂肪酸酯或吐温。

 

本发明相比现有技术具有如下有益效果：

（1）本发明涂料可用于涂覆于金属基材表面，利用各成份的特性及其相互作用，可在金属基材表面形成膜层，能够耐700℃高温，长期使用无明显的脱落、起毛等现象，具有良好的耐水、耐酸碱及耐候性能，且本发明涂料中添加的乳化剂和偶联剂使得膜层具有良好的柔韧性和可剥离性，可简单大面积整体剥离，可以用于产品及零部件的临时防护。

（2）本发明的涂料具有极大的应用性，不仅可以应用在多孔性、吸水性材料表面(如纸、织物、木材、皮革、瓷砖等)，也可应用在疏水性非多孔性材料表面(如玻璃、金属等基材)，涂料可通过浸涂、刷涂和喷涂等简单工艺附着在基材上，工艺简单，易于实现工业化生产。本发明制备的水基可剥离涂料具有较好的稳定性，放置15天仍具有99.2%的悬浮性，有利于涂料在各种基材表面的均匀涂覆。

（3）本发明材料中采用改性的凹土粉料，提高其在水溶液中的悬浮性能，利用其特殊纤维状晶体形态的层链状结构，在涂料中膨润土悬浮剂、乳化剂、分散剂的作用下在水溶液中形成空间网状结构，提高涂料中粘结剂聚合交联度。

（4）本发明涂料中添加的纳米氧化锆粉末，吸附在凹土粉末表面，可以提高膜层的耐高温性；其中的乳化剂具有润湿、扩散性能，膜层具有良好的柔韧性和可剥离性；粘结剂可提高本发明涂料的耐酸碱性、耐水性及耐热性等优良性能；分散剂可提高凹土粉料在水溶液中的悬浮性；偶联剂可提高可剥离涂料的漆膜光洁度、平整性；消泡剂在水溶液中具有较好的消泡能力。

（5）本发明制备方法在制备中，没有大量使用稀贵元素，所取原料成本降低；本发明材料制备工艺简便、过程简单，生产的材料具有良好的性能，非常便于工业化生产。

 

具体实施方式：

以下各实施例中所用原料如下： 

所用凹凸棒石粘土采用201210083674.3号专利制备的凹凸棒石粘土。

所用乳化剂为辛烷基酚聚氧乙烯醚（OP-7型）；聚乙二醇辛基苯基醚为TX-10型；偶联剂为丙二醇丁醚；消泡剂选用二甲基聚硅氧烷有机硅消泡剂，德国毕克BYK-141。

分散剂采用南京霄科纳米陶瓷技术开发有限公司生产产品SD-00，主要成分是聚丙烯酸铵。

水基海泡石悬浮剂，（湖南华杰宝灵海泡石科技有限公司产品）细度为300～400目；

涂料膨润土悬浮剂的细度为300～400目；纳米氧化锆粉料的细度为50～100nm。

粘结剂中聚乙烯醇缩甲醛溶液（型号PVF）与硅酸钠溶液（水玻璃）；聚乙烯醇缩甲醛溶液的质量浓度为10%，硅酸钠溶液的固含量35％。

以下各实施例中，步骤1）中b）步中的

实施例1中，复合活性剂包括体积比为1:1～1:2的有机化合物和非离子型表面活性剂，有机化合物为硬脂酸，非离子型表面活性剂选用烷基酚聚氧乙烯醚（OP-10型）、失水山梨醇脂肪酸酯（S80型）或吐温（20型）。

实施例2中，复合活性剂包括体积比为1:1.5的有机化合物和非离子型表面活性剂，有机化合物为硬脂酸，非离子型表面活性剂选用失水山梨醇脂肪酸酯（S80型）。

实施例3中，复合活性剂包括体积比为1:2的有机化合物和非离子型表面活性剂，有机化合物为硬脂酸，非离子型表面活性剂选用吐温（20型）。

 

实施例1

1）凹土粉料的准备：

a. 称量细度为200～400目的凹凸棒石粘土放入蒸馏水中，加入盐酸在90℃中处理2小时，同时搅拌3小时制得悬浮液，备用；其中每克凹凸棒石粘土中加入9ml蒸馏水；每克凹凸棒石粘土中加入0.8ml盐酸，盐酸浓度为lmol/L；

b．向上述悬浮液加入复合活性剂，再加入纳米氧化硅，搅拌得悬浮液，然后向悬浮液中滴加NaOH（质量浓度5%）溶液调整pH值至7，再搅拌3小时得悬浮液，备用；其中复合活性剂的用量为：每克凹凸棒石粘土中复合活性剂的用为0.08 ml；每克凹凸棒石粘土中加入纳米氧化硅0.30g；

c．将b）步制得的悬浮液以3500r/min的 转速离心处理8min，回收的固体物烘干，烘干温度为温度为85℃，烘干后研细，即得所述凹土粉料；

2）制备水基可剥离涂料：

a. 将40ml的去离子水倒入搅拌器中，向其中加入2g分散剂、3g烷基酚聚氧乙烯醚型表面活性剂以及2g偶联剂，采用十字搅刀搅拌器充分搅拌，搅拌速度为2000转/分，搅拌时间为40分钟，得混合液，备用；

b. 称量30g上述凹土粉料、5g涂料膨润土悬浮剂和6g纳米氧化锆粉料，放入到步骤2）中a）制得的混合液中，充分搅拌，搅拌时间为2小时，得到混合液，备用；

c. 将步骤2）中b）步制得的混合液加入15g粘结剂（PVF：水玻璃=1:0.5）、0.5g消泡剂混合后，放入球磨机中以188r/min的转速球磨2h，将球磨后的料浆经真空去泡后即，得所述水基可剥离涂料。

实施例2：

1）凹土粉料的准备：

a. 称量细度为200～400目的凹凸棒石粘土放入蒸馏水中，加入盐酸在80℃中处理1小时，同时搅拌2小时制得悬浮液，备用；其中每克凹凸棒石粘土中加入8ml蒸馏水；每克凹凸棒石粘土中加入0.5 ml盐酸，盐酸浓度为lmol/L；

b．向上述悬浮液加入复合活性剂，再加入纳米氧化硅，搅拌得悬浮液，然后向悬浮液中滴加NaOH（质量浓度5%）溶液调整pH值至6，再搅拌2小时得悬浮液，备用；其中复合活性剂的用量为：每克凹凸棒石粘土中复合活性剂的用为0.05ml；每克凹凸棒石粘土中加入纳米氧化硅0.20g；

c．将b）步制得的悬浮液以3500r/min的 转速离心处理5～10min，回收的固体物烘干，烘干温度为温度为70℃，烘干后研细，即得所述凹土粉料；

2）制备无机耐高温粘合剂：

a. 将45ml的去离子水倒入搅拌器中，向其中加入5g分散剂、4g聚乙二醇辛基苯基醚型非离子型表面活性剂以及3g偶联剂，采用十字搅刀搅拌器充分搅拌，搅拌速度为1500转/分，搅拌时间为60分钟，得混合液，备用；

b. 称量25g上述凹土粉料、4g涂料膨润土悬浮剂和5g纳米氧化锆粉料，放入到步骤2）中a）制得的混合液中，充分搅拌，搅拌时间为2小时，得到混合液，备用；

c. 将步骤2）中b）步制得的混合液加入20g粘结剂（PVF：水玻璃=1:0.5）、0.4g消泡剂混合后，放入球磨机中以188r/min的转速球磨2h，将球磨后的料浆经真空去泡后即，得所述水基可剥离涂料。

实施例3： 

1）凹土粉料的准备：

a. 称量细度为200～400目的凹凸棒石粘土放入蒸馏水中，加入盐酸在100℃中处理3小时，同时搅拌4小时制得悬浮液，备用；其中每克凹凸棒石粘土中加入10ml蒸馏水；每克凹凸棒石粘土中加入1.0 ml盐酸，盐酸浓度为lmol/L；

b．向上述悬浮液加入复合活性剂，再加入纳米氧化硅，搅拌得悬浮液，然后向悬浮液中滴加NaOH（质量浓度5%）溶液调整pH值至8，再搅拌4小时得悬浮液，备用；其中复合活性剂的用量为：每克凹凸棒石粘土中复合活性剂的用为0.1 ml；每克凹凸棒石粘土中加入纳米氧化硅0.30g；

c．将b）步制得的悬浮液以3500r/min的 转速离心处理10min，回收的固体物烘干，烘干温度为温度为100℃，烘干后研细，即得所述凹土粉料；

2）制备无机耐高温粘合剂：

a. 将40ml的去离子水倒入搅拌器中，向其中加入4g分散剂、5g烷基酚聚氧乙烯醚型表面活性剂以及5g偶联剂，采用十字搅刀搅拌器充分搅拌，搅拌速度为3000转/分，搅拌时间为60分钟，得混合液，备用；

b. 称量30g上述凹土粉料、5g涂料膨润土悬浮剂和7g纳米氧化锆粉料，放入到步骤2）中a）制得的混合液中，充分搅拌，搅拌时间为2小时，得到混合液，备用；

c. 将步骤2）中b）步制得的混合液加入18g粘结剂（PVF：水玻璃=1:0.5）、0.3g消泡剂混合后，放入球磨机中以188r/min的转速球磨2h，将球磨后的料浆经真空去泡后即，得所述水基可剥离涂料。

实施例4： 

1）按实施例1的方法制备凹土粉料：

2）制备无机耐高温粘合剂：

a. 将45ml的去离子水倒入搅拌器中，向其中加入3g分散剂、5g聚乙二醇辛基苯基醚型非离子型表面活性剂以及5g偶联剂，采用十字搅刀搅拌器充分搅拌，搅拌速度为1500～3000转/分，搅拌时间为40分钟，得混合液，备用；

b. 称量30g上述凹土粉料、3g涂料膨润土悬浮剂和6g纳米氧化锆粉料，放入到步骤2）中a）制得的混合液中，充分搅拌，搅拌时间为2小时，得到混合液，备用；

c. 将步骤2）中b）步制得的混合液加入20g粘结剂（PVF：水玻璃=1:0.5）、0.2g消泡剂混合后，放入球磨机中以188r/min的转速球磨2h，将球磨后的料浆经真空去泡后即，得所述水基可剥离涂料。

 

测试实例：

取实施例1与实施例2制备的本发明可剥离涂料涂刷在马口铁表面，喷涂次数为3～4 次，后一次喷涂必须在前一次喷涂的涂膜实干后才可进行。最终涂膜厚度为0.08mm～0.09mm。涂膜在室温下放置7 天分别进行拉伸强度、剥离强度、耐水性和耐盐水性测试。   

测试结果见下表所示：

项目	实施例1指标	实施例2指标	备注
				拉断强度Mpa	5.0	4.9	GB/T1040.3-2006
拉断伸长率%	600	550
				剥离强度kN/m	0.25	0.27	GB/T2790-1995
耐酸性	酸洗后，无腐蚀、无脱落、无渗透、容易剥离	酸洗后，无腐蚀、无脱落、无渗透、容易剥离	将40wt% 的硫酸滴2ml 在样品的表面膜层上，于25℃条件下保持24 小时，观察膜层表面有起泡腐蚀现象。
				耐碱性	碱洗后，无腐蚀、无脱落、无渗透、容易剥离	碱洗后，无腐蚀、无脱落、无渗透、容易剥离	将0.1 标准浓度的氢氧化钠滴在样品的表面膜层上，在25℃条件下保持24 小时，观察膜层表面有起泡腐蚀现象。
耐温性	700℃无脱落、无渗透、容易剥离	750 ℃无脱落、无渗透、容易剥离	将涂刷有可剥离涂料的马口铁放在马弗炉中处理2小时，观察磨成表面有气泡脱落现象
				侵蚀比	0.9～1.1	0.9～1.1

由上表可见，本发明涂料可用于涂覆于金属基材表面，利用各物质的特性及其相互作用，在金属基材表面形成膜层，能够耐700℃高温，长期使用无明显的脱落、起毛等现象，具有良好的耐水、耐酸碱及耐候性能，且本发明涂料中添加的乳化剂和偶联剂使得膜层具有良好的柔韧性和可剥离性，可简单大面积整体剥离，可以用于产品及零部件的临时防护。

Claims (6)

1.一种水基可剥离涂料，该涂料由以下重量百分比的原料制备而成：

水基海泡石悬浮剂2～5%，改性凹土粉料25～30%，纳米氧化锆粉料5～10%，乳化剂3～5%，粘结剂15～20%，分散剂2～6%，偶联剂2～5%，消泡剂0.1～0.5%，余量为去离子水。

2.如权利要求1所述的水基可剥离涂料，其特征在于：所述乳化剂选用辛烷基酚聚氧乙烯醚聚乙二醇辛基苯基醚；分散剂选用聚丙烯酸铵；所述偶联剂为丙二醇丁醚；消泡剂选用二甲基聚硅氧烷有机硅消泡剂。

3.如权利要求1所述的水基可剥离涂料，其特征在于：所述粘结剂选用质量比为1:0.5～1:1的聚乙烯醇缩甲醛溶液与硅酸钠溶液配制的混合液；其中聚乙烯醇缩甲醛溶液的质量浓度为10%，硅酸钠溶液的固含量为35％。

4.如权利要求1所述的水基可剥离涂料，其特征在于：其中涂料膨润土悬浮剂的细度为300～400目；纳米氧化锆粉料的细度为50～100nm。

5.权利要求1-4任意一项所述的水基可剥离涂料的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

1）改性凹土粉料的准备：

a. 按上述重量百分比，称量细度为200～400目的凹凸棒石粘土放入蒸馏水中，加入盐酸后在80～100℃的条件中处理1～3小时，再搅拌2～4小时制得悬浮液，备用；其中每克凹凸棒石粘土中加入8～10ml蒸馏水；每克凹凸棒石粘土中加入0.5～1.0 ml盐酸，盐酸浓度为lmol/L；

b．向上述悬浮液加入复合活性剂，再加入细度为20～50nm的纳米氧化硅，搅拌得悬浮液，然后向悬浮液中滴加NaOH溶液调整pH值至6～8，再搅拌2～4小时得悬浮液，备用；其中每克凹凸棒石粘土中加入0.05～0.1 ml复合活性剂，每克凹凸棒石粘土中加入纳米氧化硅0.20g～0.33g；

c．将b）步制得的悬浮液以3500r/min的 转速离心处理5～10min，回收的固体物烘干，烘干温度为温度为70～100℃，烘干后研细，即得所述改性凹土粉料；

2）制备水基可剥离涂料：

a. 取去离子水倒入搅拌器中，向其中加入分散剂、乳化剂以及偶联剂，采用十字搅刀搅拌器充分搅拌，搅拌速度为1500～3000转/分，搅拌时间为30～60分钟，得混合液，备用；

b. 将上述锂基膨润土、纳米氧化锆粉料和步骤1）c步中制备的改性凹土粉料，放入到a）步制得的混合液中，充分搅拌，搅拌时间为1～2小时，得到混合液，备用；

c. 向b）步制得的混合液加入粘结剂、消泡剂混合后，放入球磨机中以188～250r/min的转速球磨1～3h，将球磨后的料浆经真空去泡后，即得所述水基可剥离涂料。

6.根据权利要求5所述的水基可剥离涂料的制备方法，其中，步骤1）b步中复合活性剂包括体积比为1:1～1:2的有机化合物和非离子型表面活性剂，所述有机化合物选用有机羧酸，非离子型表面活性剂选用烷基酚聚氧乙烯醚、失水山梨醇脂肪酸酯或吐温。