CN106118213A - 一种水性塑料脱漆剂及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种水性塑料脱漆剂及其制备方法和应用，水性塑料脱漆剂由如下质量百分比的组份组成：水溶性有机含氮化合物30~45%、水溶性助溶剂5~15%、有机酸或无机碱3~5%、表面活性剂2~4%和余量的水；所述水溶性有机含氮化合物为N‑甲基吡咯烷酮、N,N‑二甲基甲酰胺或N,N‑二甲基乙酰胺。制备时先将有机酸或无机碱溶于水中，再依次加入水溶性有机含氮化合物、助溶剂和表面活性剂搅拌均匀。所述水性塑料脱漆剂能够用于脱除塑料表面油漆涂层。本发明水性塑料脱漆剂与现有脱漆剂相比脱漆效率高，对塑料基材没有溶解作用，不影响塑料基体的性能，且有机溶剂含量低、挥发性小，对操作人员危害小，对环境污染小，便于回收处理。

Description

一种水性塑料脱漆剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于脱漆剂技术领域，具体涉及一种水性塑料脱漆剂及其制备方法和应用。

背景技术

随着我国汽车工业、家用电器、电子信息等产业的迅速发展，塑料制品已成为人们生活中不可缺少的一部分。这些塑料制品包括大量的数码家电、汽车内外饰等。因产品综合性能及装饰性的要求，均需喷涂各种色彩的有机涂层。这些制品及配件在涂装过程中因操作技术或前处理等因素均会造成部分产品附着力差、起泡、颜色偏差等残次品。目前大多数企业因上述因素所造成的残次品只能廉价处理，制作一些低档塑料制品，造成极大的综合资源浪费。另外，各种表面有涂装的塑料制品在报废后，也面临回收再生的问题，且如果表面的油漆不去除，将极大地影响再生料的力学性能，以至于无使用价值。

常见的塑料件涂装工艺有喷涂、电镀、模内装饰(IMD)等。喷涂是指在塑料件表面涂覆一层塑料，起到防腐、耐磨、电绝缘等作用，涂加工原料可以是各种各样的涂料。电镀是利用电解的方式使金属或合金沉积在塑件表面，以形成均匀、致密、结合力良好的金属层的过程，电镀广泛应用于笔记本外壳材料如PC/ABS合金及ABS塑料，电镀可带来华丽的装饰效果。IMD是指是把一个丝印有图案的薄膜放到塑胶模具里进行注塑，此薄膜大致可分为三层，基材(一般为聚酯PET)、油墨及耐磨材料(多为一种特殊的胶)，当注塑完成后薄膜和塑胶融为一体，耐磨材料在最外面，在手机显示屏多采用这种工艺，塑胶材料多为PC、PMMA、PBT等，它主要有耐磨和耐刮伤的作用。还有一种叫模内转印(IMR)技术，和IMD大致相同，它是注塑后薄膜就像冲压的料带一样拉出，只是将印刷图案转印到塑胶件上。

大量的电子废弃品和报废汽车将产生大量的塑料废品，如果能妥善处理这些废旧汽车塑料和电子设备外壳塑料，不但能做到自然环保，也能为社会带来丰厚的经济效益和社会效益，实现循环经济和废弃资源再生利用，建设可持续发展的社会经济。目前市场销售的塑料脱漆剂多为有毒的和对环境有污染、对人体有伤害的物质，这些脱漆剂中通常以二氯甲烷为主溶剂，另外还含有苯酚、苯甲醇等有机化合物，挥发性和毒性均较大。因此急需开发低挥发、低毒甚至无毒、对塑料基体性能无破坏、对操作人员或环境无害的环保脱漆剂。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明要解决的技术问题是：针对现有技术中塑料脱漆剂毒性大、严重污染环境、给操作人员带来了健康隐患、对塑料基体的性能也会造成一定破坏的技术问题，而提供一种低挥发、低毒、对操作人员和环境无害、且不破坏塑料基体性能的水性塑料脱漆剂。

本发明另一个目的在于提供上述水性塑料脱漆剂的制备方法。

本发明再一个目的在于提供上述水性塑料脱漆剂的应用。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种水性塑料脱漆剂，由如下质量百分比的组份组成：水溶性有机含氮化合物30～45％、水溶性助溶剂5～15％、有机酸或无机碱3～5％、表面活性剂2～4％和余量的水；所述水溶性有机含氮化合物为N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺或N,N-二甲基乙酰胺。

一种水性塑料脱漆剂的制备方法，按照所述水性塑料脱漆剂的组分配方称取各组分原料，将称取的水加热至55～60℃后，向水中加入称取好的有机酸或无机碱，待有机酸或无机碱溶解后依次加入称取好的水溶性有机含氮化合物、助溶剂和表面活性剂，继续搅拌30～60min使各组分混合均匀，得到所述水性塑料脱漆剂。

所述水性塑料脱漆剂用于脱除塑料表面油漆涂层方面的应用。

相比现有技术，本发明具有如下有益效果：

1、本发明水性塑料脱漆剂创造性地选用水溶性有机含氮化合物作主溶剂，该化合物毒性低、挥发性小，且在制得的水性塑料脱漆剂中含量低，进而对操作人员的健康危害小，对环境的污染小，便于进行使用后溶液的回收处理。

2、本发明水性塑料脱漆剂特别通过严格筛选极性漆膜溶质组分、调整组分的含量，使脱漆剂所含官能团和涂料树脂所含官能团相似，极性尽可能接近漆膜极性同时远离塑料基材极性，从而在不溶解塑料基材的前提下最大限度地破坏漆膜，对塑料基材没有溶解作用，不会影响塑料基体的性能，更加适用于大规模废旧塑料的再生利用，再生处理后的塑料性能优良可再次利用。

3、本发明水性塑料脱漆剂制备过程中按照各组分的性质依次添加各组分，先加入促进剂溶解调整好反应环境pH后再加入其他组分，可以使制备过程中反应环境pH恒定，进而使制得的脱漆剂性能更好，组分更均匀，具有更好的脱漆效果。

4、采用本发明水性塑料脱漆剂对具有油漆涂层的塑料处理30min后，即可使漆膜完全溶胀、剥离和脱落，与现有技术脱漆剂相比脱漆效率高，脱除效果好，且没有给操作人员和环境带来污染，也不会对塑料基体性能造成影响。

5、本发明水性塑料脱漆剂原料组分来源广泛、且成本相对低廉，采用本发明水性塑料脱漆剂对塑料上的漆膜进行脱漆处理操作简单、无需使用特殊设备、脱漆成本低，具有不可估量的应用前景。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。本实施案例在以本发明技术为前提下进行实施，现给出详细的实施方式和具体的操作过程来说明本发明具有创造性，但本发明的保护范围不限于以下的实施例。

一、本发明水性塑料脱漆剂以主溶剂、助溶剂、促进剂、表面活性剂和稀释剂作为主要组分；其中：

主溶剂选择：在一定时间内，有机溶剂对有机漆膜的溶解能力顺序为：氯代烃类>芳香族类>酮类>酯类>醇类>脂肪烃类，而有机溶剂对塑料基材的溶解情况也基本相同。现有技术塑料脱漆剂中使用的二氯甲烷、二甲苯、甲苯等有机溶剂虽然对漆膜有很好的溶解能力，但对于塑料基材的破坏也较为严重，而且毒性很大，严重危害环境和人体健康，根本无法使用。

塑料脱漆剂的核心问题是溶剂的溶解能力，判断溶剂溶解能力的原则是相似相溶规律(即非极性溶质能溶于非极性或弱极性的溶剂中，极性溶质溶于极性溶剂中)、溶解度参数相近规律(即当脱漆剂的溶解度参数接近或等于某种涂料树脂的溶解度参数时，树脂可溶于该脱漆剂中)和溶剂化规律(即聚合物的溶解与溶剂化作用有关，极性溶剂分子和高聚物极性基团相互吸引能产生溶剂化作用，使聚合物溶解)，因此脱漆剂的极性与涂料树脂的极性要相匹配，脱漆剂所含官能团和涂料树脂所含官能团相似。基于上述原理或规律，并结合本发明要解决的现有技术中塑料脱漆剂溶剂毒性大、严重危害环境和操作人员健康、且容易破坏塑料基体性质的技术问题，根据溶剂对高聚物基材的溶解度关系和溶剂对漆膜中树脂的溶解度关系进行严格筛选，本发明最终选用了高沸点、低相对分子质量且能溶于水的有机氮化合物类溶剂作主溶剂，选优N-甲基吡咯烷酮作为主溶剂；本发明又据相似相溶原理和塑料基材与漆膜极性之间的差别，通过严格筛选极性漆膜溶质组分、调整组分的含量，使脱漆剂极性尽可能接近漆膜极性，同时远离塑料基材极性，从而在不溶解塑料基材的前提下最大限度地破坏漆膜。

助溶剂选择：环己酮、异丙醇或苯甲醇等，要求均可溶解于水。

促进剂选择：促进剂的作用是破坏大分子链，加速对漆膜的渗透和溶胀，促进剂包括有机酸和无机碱等。酸性物质对脱漆剂脱漆速率的促进作用明显大于碱性物质，有机酸中甲酸促进作用最好，柠檬酸、乳酸效果略差，而由此可见，促进剂酸性或碱性越强，该脱漆剂的脱漆速率越快。因为甲酸对加速破坏聚合物的大分子链段和强化漆膜溶解或溶胀有非常明显的效果，故优选甲酸作为本发明水性塑料脱漆剂的酸性促进剂。无机碱如氢氧化钠等也能促进主、助溶剂迅速渗透到漆膜中，并在漆膜底部发生作用，促进漆膜脱落。

稀释剂选择：本发明使用的其他原料均为水溶性物质，故选用去离子水作为稀释剂，用于稀释脱漆剂。

表面活性剂选择：使用少量的表面活性剂能有效地湿润被脱去涂层的表面，从而更有利于漆膜的脱除，本发明选择乙二醇乙醚、OP-10乳化剂等作为水性塑料脱漆剂的表面活性剂。

本发明水性塑料脱漆剂具体包括如下质量百分比的组分：水溶性有机含氮化合物30～45％、水溶性助溶剂5～15％、有机酸或无机碱3～5％、表面活性剂2～4％和余量的水；所述水溶性有机含氮化合物为N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺或N,N-二甲基乙酰胺。

优选实施例如下表1所示：

表1优选实施例

二、本发明水性塑料脱漆剂制备方法如下：

1)在常温下按照水性塑料脱漆剂的配方称取各组分；

2)将步骤1)称取的水加热至55～60℃后，向水中加入步骤1)称取的有机酸或无机碱进行溶解；

3)待步骤2)有机酸或无机碱溶解完全后，依次向溶液中加入步骤1)称取的水溶性有机含氮化合物、助溶剂和表面活性剂，继续搅拌30～60min使各组分混合均匀，得到所述环保水性塑料脱漆剂。

三、本发明水性塑料脱漆剂能够用于塑料表面漆料的脱除，具体步骤为：

1)将表面具有油漆层的废旧塑料进行粉碎；

2)将步骤1)粉碎后的废旧塑料加入到水性塑料脱漆剂中，于45～60℃下进行机械搅拌20～30min，对塑料表面漆料进行剥离和脱除；其中，所述表面涂覆有油漆的塑料与所述水性塑料脱漆剂的质量比为1:2。

下面结合具体实施例对本发明水性塑料脱漆剂及其用于塑料表面漆料脱除的应用作进一步详细说明，下述实施例中使用的实验原料NMP(N-甲基吡咯烷酮)、环己酮、甲酸、乙二醇乙醚、OP-10、氢氧化钠等均为化学纯，市售。

实施例1主溶剂水溶性有机含氮化合物含量对脱漆效果的影响

表2 1#～4#水性塑料脱漆剂组分含量

本实施例常温下称量NMP，质量从25～40％变化，乙二醇5％，氢氧化钠5％，乙二醇乙醚1％，余量为去离子水。先取NaOH加入55℃的去离子水中，溶解完全后依次加入NMP、乙二醇、乙二醇乙醚，继续搅拌30～60min使各组分混合均匀，制得水性塑料脱漆剂1#～4#。

将废旧塑料破碎后分别加入1#～4#水性塑料脱漆剂中，于55℃下进行机械搅拌20～30min，对废旧塑料表面的油漆进行脱除，其中，所述废旧塑料与水性塑料脱漆剂的质量比为1:2。实验结果表明：主溶剂NMP含量越多脱漆效果越好，主溶剂NMP35％以上时，溶液开始分层，且虽然NMP含量为45％的脱漆效果最好，但是脱漆时间稍微过长；综合考虑选用主溶剂NMP质量份为35％，这样既可以保证脱漆效果，又避免了水性塑料脱漆剂溶液分层以及脱漆时间过长的问题。

实施例2促进剂种类及含量对脱漆效果的影响

将3#水性塑料脱漆剂中氢氧化钠含量降为3％，制备4#水性塑料脱漆剂，即4#水性塑料脱漆剂包括如下组分：NMP 35％、乙二醇5％、氢氧化钠3％、乙二醇乙醚1％和水56％。采用与实施例1相同的制备方法，将原料混合并搅拌制得水性塑料脱漆剂4#；采用与实施例1相同的脱漆方法，将废旧塑料破碎后加入4#水性塑料脱漆剂中，对塑料表面油漆进行脱除，结果显示脱漆效果没有下降，且溶液没有出现分层现象，故优选促进剂的含量为3％。

将4#水性塑料脱漆剂中促进剂氢氧化钠改为甲酸做促进剂，制备5#水性塑料脱漆剂，即5#水性塑料脱漆剂包括如下组分：NMP 35％、乙二醇5％、甲酸3％、乙二醇乙醚1％和水56％。采用与实施例1相同的制备方法，将原料混合搅拌制得水性塑料脱漆剂5#；采用与实施例1相同的脱漆方法，将废旧塑料破碎后加入5#水性塑料脱漆剂中，对塑料表面油漆进行脱除，结果显示采用甲酸作为促进剂，脱漆时间过长，搅拌20～30min后脱漆效果不显著，需要搅拌处理2天以上，才能达到良好的脱漆效果，相较于氢氧化钠而言，甲酸较不适宜作为促进剂。

实施例3助溶剂、表面活性剂种类对脱漆效果的影响

将5#水性塑料脱漆剂中的助溶剂乙二醇改为环己酮，表面活性剂由乙二醇乙醚改为OP-10，得到6#水性塑料脱漆剂，即6#水性塑料脱漆剂包括如下组分：NMP35％、环己酮5％、甲酸3％、OP-101％和水56％。采用与实施例1相同的制备方法，将原料混合搅拌制得水性塑料脱漆剂6#；采用与实施例1相同的脱漆方法，将废旧塑料破碎后加入6#水性塑料脱漆剂中，对塑料表面油漆进行脱除，结果显示6#水性塑料脱漆剂相较于5#而言，脱漆效率更高，脱漆时间更短，30min后塑料表面的漆膜基本脱落，故优选助溶剂为环己酮，优选表面活性剂为OP-10(辛基酚聚氧乙烯醚)。

实施例4最佳方案的确定

表3 7～10#水性塑料脱漆剂配方

采用与实施例1相同的制备方法，将表3中各组原料混合搅拌制得水性塑料脱漆剂7#～10#；；采用与实施例1相同的脱漆方法，将废旧塑料破碎后分别加入7#～10#水性塑料脱漆剂中，对塑料表面油漆进行脱除，结果显示NMP为40份，环己酮10份时溶液分层，虽有分层，但脱漆效果良好，NMP与环己酮的质量比为3.5:1时脱漆效果最好，且脱漆剂没有分层，机械搅拌30min后，所有样品均实现漆膜完全脱落。

综上，本发明水性塑料脱漆剂的最佳方案为包括如下质量百分比的组分：NMP35％、环己酮10％、氢氧化钠3％、OP-10乳化剂2％和去离子水50％。

实施例5脱漆过程中脱漆剂温度对脱漆效果的影响

将废旧塑料破碎后加入实施例4最佳方案的水性塑料脱漆剂中，所述水性塑料脱漆剂包括如下质量百分比的组分：NMP35％、环己酮10％、氢氧化钠3％、OP-10乳化剂2％和去离子水50％，所述废旧塑料与水性塑料脱漆剂的质量比为1:2，分别在45℃、50℃、55℃和60℃下进行机械搅拌30min，观察在不同的脱漆温度下脱漆效果如何，结果显示当加热使脱漆剂温度在55～60℃时，对废旧塑料表面的漆料脱除效率最高，30min后漆膜完全溶胀、剥离和脱落，取得了优异的脱漆效果。故在对塑料表面漆料进行脱除时，优选脱漆剂的温度为55～60℃。

实施例6塑料基材及漆料涂层类型对脱漆效果的影响

表4不同塑料基材及漆料涂层类型

编号	废旧塑料基材	有机漆膜成分	漆膜工艺	试样来源
					1	ABS	聚氨酯	电镀	显示器前框
2	PC+ABS	丙烯酸	喷涂	显示器背盖
					3	PC	丙烯酸	烤漆	手机外壳

将1、2、3号具有有机漆膜的废旧塑料基材放入上述最佳方案的塑料脱漆剂中(NMP35％、环己酮10％、氢氧化钠3％、OP-10乳化剂2％和去离子水50％)，所述废旧塑料与水性塑料脱漆剂的质量比为1:2，在55℃下进行机械搅拌30min，观察本发明水性塑料脱漆剂对不同塑料基材及涂层类型的塑料脱漆效果的影响，结果显示采用三种不同漆膜工艺制备的试样表面油漆已完全剥离和脱落，说明本发明水性塑料脱漆剂对各种塑料表面各种涂漆工艺得到的有机漆膜均具有优异的脱漆效果，具有广泛的适应性。

本发明中记载的其他水溶性有机含氮化合物所含官能团和涂料树脂所含官能团均相似，极性均接近漆膜极性同时远离塑料基材极性，且毒性低，均可以实现优异的脱漆效果，同时不会对操作人员和环境带来危害，再此不一一举例说明。

与现有的塑料脱漆剂相比，本发明水性环保脱漆剂脱漆效率高，对带有有机漆膜的塑料进行处理30min后漆膜即完全溶胀、剥离和脱落，取得了优异的脱漆效果。且本发明水性塑料脱漆剂有机溶剂含量低，挥发性小，毒性低，便于回收处理，对环境污染小，对操作人员危害小。更为关键的是本发明水性塑料脱漆剂对塑料基材没有溶解作用，不影响塑料基体的性能，因此适合大规模的废旧塑料再生利用，再生后的塑料性能没有受到破坏。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种水性塑料脱漆剂，其特征在于，由如下质量百分比的组份组成：水溶性有机含氮化合物30～45％、水溶性助溶剂5～15％、有机酸或无机碱3～5％、表面活性剂2～4％和余量的水；所述水溶性有机含氮化合物为N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺或N,N-二甲基乙酰胺。

2.根据权利要求1所述水性塑料脱漆剂，其特征在于，其组分为：水溶性有机含氮化合物35％、水溶性助溶剂10％、有机酸或无机碱3％、表面活性剂2％和水50％。

3.根据权利要求1所述水性塑料脱漆剂，其特征在于，所述水溶性助溶剂为乙二醇、环己酮、异丙醇或苯甲醇。

4.根据权利要求1所述水性塑料脱漆剂，其特征在于，所述表面活性剂为乙二醇乙醚或OP-10乳化剂；所述有机酸为甲酸、柠檬酸或乳酸；所述无机碱为氢氧化钠。

5.根据权利要求1所述水性塑料脱漆剂，其特征在于，所述水溶性有机含氮化合物和所述水溶性助溶剂的质量比为3.5:1。

6.根据权利要求1所述水性塑料脱漆剂，其特征在于，由如下质量百分比的组分组成：NMP(N-甲基吡咯烷酮)30～45％、环己酮5～15％、NaOH 3％、OP-10(辛基酚聚氧乙烯醚)2％，余量为水。

7.一种水性塑料脱漆剂的制备方法，其特征在于，按照权利要求1～6任一所述水性塑料脱漆剂的组分配方称取各组分原料，将称取的水加热至55～60℃后，向水中加入称取好的有机酸或无机碱，待有机酸或无机碱溶解后依次加入称取好的水溶性有机含氮化合物、助溶剂和表面活性剂，继续搅拌30～60min使各组分混合均匀，得到所述水性塑料脱漆剂。

8.如权利要求1～6任一所述水性塑料脱漆剂用于脱除塑料表面油漆涂层方面的应用。

9.根据权利要求8所述应用，其特征在于，将表面具有油漆涂层的塑料进行破碎后加入到权利要求1～6任一所述水性塑料脱漆剂中，并于45～60℃下进行机械搅拌20～30min，对塑料表面漆料进行剥离和脱除。

10.根据权利要求9所述应用，其特征在于，将表面具有油漆涂层的塑料进行破碎后加入到权利要求1～6任一所述水性塑料脱漆剂中，于55～60℃下进行机械搅拌20～30min，对塑料表面漆料进行剥离和脱除；其中，所述表面具有油漆涂层的塑料与所述水性塑料脱漆剂的质量比为1:2。