CN112322112A - 一种水性化学铣切临时保护涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种水性化学铣切临时保护涂料及其制备方法。包括：浓缩天然胶乳100～120份；氢氧化钾溶液0.9～1.1份；平平加“O‑20”溶液0.6～0.75份；硫磺分散体1.2～1.4份；二正基二硫代氨基甲酸锌分散体1.8～2.2份；萜烯乳液19份～23份；防老剂分散体1.2～1.5份；氧化锌分散体1.2～1.5份；氢氧化镁分散体60～72份；去离子水84～100份。有益效果：本发明的水性化学铣切保护涂料具有环保、无VOC排放、半透明、弹性好、附着均匀稳定、刻形性好、可剥性好、耐酸碱性好、耐热性好等优点，对环境及工人友好无毒害。

Description

一种水性化学铣切临时保护涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种水性化学铣切临时保护涂料及其制备方法。
背景技术
化学铣切工艺是通过化学溶液均匀腐蚀工件裸露部位，从而获得所需要的加工尺寸和工艺精度，是一种无刀具、无切屑的特种加工工艺。其在某些方面比机械铣切更有优势，主要表现在可加工特薄、易变形、大面积零件，不受金属材料状态影响，可直接加工成整体结构，不产生应力，零件无变形，生产效率高等方面。在航空和航天工业中化学铣切已成为一种常规的加工方法，特别用来加工飞机的蒙皮和那些既要有气动力又是重要的结构件的零件。
化学铣切的工艺流程为：
工件—碱洗—酸洗—干燥—涂临时保护涂料—干燥—刻形—铣切加工—去除保护涂层—清洗—检验—完成。
临时保护涂料在化学铣切过程中对不需要铣切的部位进行保护，化铣工序完成后再去除该保护涂层。
国外航空、航天工业使用的化学铣切保护可剥性涂料主要是以TURCO5580G和AC-850化铣保护涂料等为代表性的德国、美国等产品。随着我国航空、航天工业的发展需要，国内有关的科研单位和生产厂家共同协作，先后研制了几种化铣胶。第一代化铣保护可剥性涂料是氯丁胶，第二代是以丁苯胶为代表的化铣保护可剥性涂料，前两代化铣保护可剥性涂料“漏蚀”问题比较严重，且工艺复杂，在航空企业中未获得推广使用。第三代是合成橡胶，以热塑性SBS弹性体为代表，以其制备的临时保护可剥性涂料施工工艺简单，但存在着耐热性不高、附着力不稳定等缺点。
上述化学铣切保护涂料均为溶剂型涂料，对环境及工人有很大的危害。而且上述化学铣切保护涂料存在化铣加工深度小，当化铣深度超过1cm时，存在掀胶、漏蚀现象，造成化学铣切网格肋条被腐蚀、尺寸公差大等问题，影响工件质量。
鉴于此，本发明提出了一种水性天然胶乳化学铣切保护涂料，该涂料附着力更好，耐碱性更优，可满足更大深度化学铣切加工要求。
发明内容
为了解决现有技术中化学铣切保护涂料存在的漏蚀、化铣加工深度小、对环境有害的缺陷，本发明提供一种水性化学铣切临时保护涂料及其制备方法。本发明的保护涂料能够提高合金工件的化学铣切加工深度，保证合金工件化学铣切加工深度、尺寸精度及浸蚀比符合技术条件的要求，保证工件经长时间化学铣切处理不出现漏蚀现象，提高工件化学铣切加工质量，且保护涂料为水性的，对环境友好。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种水性化学铣切临时保护涂料，以重量份计包括如下组分：
浓缩天然胶乳 100～120份；
氢氧化钾溶液 0.9～1.1份；
平平加“O-20”溶液 0.6～0.75份；
硫磺分散体 1.2～1.4份；
二正基二硫代氨基甲酸锌分散体 1.8～2.2份；
萜烯乳液 19份～23份；
防老剂分散体 1.2～1.5份；
氧化锌分散体 1.2～1.5份；
氢氧化镁分散体 60～72份；
去离子水 84～100份。
优选地，所述氢氧化钾溶液的质量浓度为20wt％，所述平平加“O-20”溶液的质量浓度为20wt％。
优选地，所述硫磺分散体中硫磺的质量分数为50wt％，所述二正基二硫代氨基甲酸锌分散体中二正基二硫代氨基甲酸锌的质量分数为50wt％，所述防老剂分散体中防老剂的质量分数为50wt％，所述氧化锌分散体中氧化锌的质量分数为50wt％，氢氧化镁分散体中氢氧化镁的质量分数为50wt％。
本发明还在于提供一种所述的水性化学铣切临时保护涂料的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)分别称取氢氧化钾和平平加“O-20”，按比例分别加入定量水，配成质量浓度为20wt％的氢氧化钾溶液和质量浓度为20wt％的平平加“O-20”溶液，备用；
(2)分别称取硫磺、二正基二硫代氨基甲酸锌、防老剂、氧化锌和氢氧化镁，再分别称取等质量的去离子水，分别混合均匀，分别加入镐珠，用砂磨机研磨至分散均匀，分别制成50wt％的硫磺分散体、50wt％的二正基二硫代氨基甲酸锌分散体、50wt％的防老剂分散体、50wt％的氧化锌分散体、50wt％的氢氧化镁分散体，出料备用；
(3)按保护涂料的配比称取浓缩天然胶乳100～120份，在搅拌状态下分别加入氢氧化钾溶液0.9～1.1份、平平加“O-20”溶液0.6～0.75份、硫磺分散体1.2～1.4份、二正基二硫代氨基甲酸锌分散体1.8～2.2份、防老剂分散体1.2～1.5份，混合均匀，得混合胶乳；
(4)按保护涂料配比分别称取萜烯乳液19份～23份、氧化锌分散体1.2～1.5份、氢氧化镁分散体60～72份、去离子水84～100，并在搅拌状态下加入步骤(3)所述混合胶乳中，搅拌均匀，过滤，得水性化学铣切临时保护涂料。
进一步地，步骤(2)中所述的研磨过程为：加入混合料体积1/3量的镐珠，然后固定在砂磨机上，以2500r/min的转速研磨3h至分散均匀。步骤(2)中所述的研磨出料过程中会出现损耗，各物料称取量应控制在所得分散体重量大于配料时所需重量；
优选地，所述混合料为硫磺和等质量去离子水混合的混合料；
或二正基二硫代氨基甲酸锌和等质量去离子水混合的混合料；
或防老剂和等质量去离子水混合的混合料或氧化锌和等质量去离子水混合的混合料；
或氢氧化镁和等质量去离子水混合的混合料。
优选地，步骤(3)和步骤(4)中所述的搅拌状态为：控制搅拌速度为60～100r/min。
优选地，步骤(4)中所述过滤采用120目滤网过滤。
本发明还在于提供一种水性化学铣切临时保护涂料在铝合金化学铣切工艺中的应用。
相对于现有技术，本发明的有益效果为：
(1)本发明的化学铣切临时保护涂料中添加的浓缩天然乳胶，属于橡胶类的热塑性合成树脂，其特点是高弹性、成膜性能良好、内聚力大、自黏性高；但由于其大分子链极性小，故与被粘物黏着性差，而且耐老化性、耐油性、耐化学药品性差。而本发明通过以浓缩天然乳胶为基体树脂，再通过添加少量的萜烯乳液，可以提高保护涂料的极性，并使其变软，提高其粘性和对基材的附着性。同时，再添加一定量的硫磺和二正基二硫代氨基甲酸锌，在保护涂料应用过程中的进行硫化，通过控制硫磺、硫化促进剂和硫化条件控制胶膜的交联密度。保护涂层胶膜的硫化，导致橡胶分子之间的应力变大，提高了胶膜的弹性、内聚力、耐酸碱性和耐热性。通过控制化学铣切保护涂料对基材的附着力和自身内聚力的大小实现涂层胶膜附着力和可剥性的调节。
(2)本发明水性化学铣切保护涂料配方中以水为溶剂，为水性涂料，摒弃了现有技术中的溶剂型涂料，具有环保、无VOC排放、对环境及工人友好无毒害的优点。
(3)本发明方法制备的水性化学铣切临时保护涂料柔韧性更好，可以很好地黏着在基材表面，同时其优异的耐酸碱性，可以阻止碱液在保护涂层胶膜与基材接触面的蔓延，达到提高铝合金工件化学铣切加工深度及尺寸精度的效果，可以获得高精度、高质量的航空航天铝合金工件，满足了航空航天铝合金工件深度化铣加工的使用要求。
(4)本发明在航空航天领域的应用取得了铝合金化学铣切尺寸精确、边缘性直线性好、加工深度深、没有漏蚀问题等的综合效果，在航空航天领域具有广泛的应用前景。
附图说明
图1为本发明水性化学铣切临时保护涂料制备工艺流程图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种水性化学铣切临时保护涂料，以重量份计包括如下组分：
浓缩天然胶乳 100kg；
氢氧化钾溶液 0.9kg；
平平加“O-20”溶液 0.6kg；
硫磺分散体 1.2kg；
二正基二硫代氨基甲酸锌分散体 1.8kg；
萜烯乳液 19kg；
防老剂分散体 1.2kg；
氧化锌分散体 1.2kg；
氢氧化镁分散体 60kg；
去离子水 84kg。
所述氢氧化钾溶液的质量浓度为20wt％，所述平平加“O-20”溶液的质量浓度为20wt％；
所述硫磺分散体中硫磺的质量分数为50wt％，所述二正基二硫代氨基甲酸锌分散体中二正基二硫代氨基甲酸锌的质量分数为50wt％，所述防老剂分散体中防老剂的质量分数为50wt％，所述氧化锌分散体中氧化锌的质量分数为50wt％，氢氧化镁分散体中氢氧化镁的质量分数为50wt％。
所述水性化学铣切临时保护涂料的制备方法，包括如下步骤：
(1)分别称取氢氧化钾和平平加“O-20”，按比例分别加入定量水，配成质量浓度为20wt％的氢氧化钾溶液和质量浓度为20wt％的平平加“O-20”溶液，备用；
(2)分别称取硫磺、二正基二硫代氨基甲酸锌、防老剂、氧化锌和氢氧化镁，再分别称取等质量的去离子水，分别混合均匀，分别加入镐珠，用砂磨机研磨至分散均匀，分别制成50wt％的硫磺分散体、50wt％的二正基二硫代氨基甲酸锌分散体、50wt％的防老剂分散体、50wt％的氧化锌分散体、50wt％的氢氧化镁分散体，出料备用；
所述研磨过程为：加入混合料体积1/3量的镐珠，然后固定在砂磨机上，以2500r/min的转速研磨3h至分散均匀；
(3)按保护涂料的配比称取泰国三棵树牌浓缩天然胶乳100kg，在搅拌速度为60～100r/min的搅拌状态下分别加入氢氧化钾溶液(20wt％)0.9kg份、平平加“O-20”溶液(20wt％)0.6kg、硫磺分散体(50wt％)1.2kg份、二正基二硫代氨基甲酸锌分散体(50wt％)1.8kg、防老剂分散体(50wt％)1.2kg，混合均匀，得混合胶乳；
(4)按保护涂料配比分别称取萜烯乳液19kg、氧化锌分散体(50wt％)1.2kg、氢氧化镁分散体(50wt％)60kg、去离子水84kg，并在搅拌状态下加入到步骤(3)所述混合胶乳中，继续搅拌4h至均匀，用120目滤网过滤，得水性化学铣切临时保护涂料。
实施例2
一种水性化学铣切临时保护涂料，以重量份计包括如下组分：
浓缩天然胶乳 120kg；
氢氧化钾溶液 1.1kg；
平平加“O-20”溶液 0.75kg；
硫磺分散体 1.4kg；
二正基二硫代氨基甲酸锌分散体 2.2kg；
萜烯乳液 23kg；
防老剂分散体 1.5kg；
氧化锌分散体 1.5kg；
氢氧化镁分散体 72kg；
去离子水 100kg。
所述氢氧化钾溶液的质量浓度为20wt％，所述平平加“O-20”溶液的质量浓度为20wt％；
所述硫磺分散体中硫磺的质量分数为50wt％，所述二正基二硫代氨基甲酸锌分散体中二正基二硫代氨基甲酸锌的质量分数为50wt％，所述防老剂分散体中防老剂的质量分数为50wt％，所述氧化锌分散体中氧化锌的质量分数为50wt％，氢氧化镁分散体中氢氧化镁的质量分数为50wt％。
所述水性化学铣切临时保护涂料的制备方法，包括如下步骤：
(1)分别称取氢氧化钾和平平加“O-20”，按比例分别加入定量水，配成质量浓度为20wt％的氢氧化钾溶液和质量浓度为20wt％的平平加“O-20”溶液，备用；
(2)分别称取硫磺、二正基二硫代氨基甲酸锌、防老剂、氧化锌和氢氧化镁，再分别称取等质量的去离子水，分别混合均匀，分别加入镐珠，用砂磨机研磨至分散均匀，分别制成50wt％的硫磺分散体、50wt％的二正基二硫代氨基甲酸锌分散体、50wt％的防老剂分散体、50wt％的氧化锌分散体、50wt％的氢氧化镁分散体，出料备用；
所述研磨过程为：加入混合料体积1/3量的镐珠，然后固定在砂磨机上，以2500r/min的转速研磨3h至分散均匀；
(3)按保护涂料的配比称取泰国三棵树牌浓缩天然胶乳120kg，在搅拌速度为60～100r/min的搅拌状态下分别加入氢氧化钾溶液(20wt％)1.1kg份、平平加“O-20”溶液(20wt％)0.75kg、硫磺分散体(50wt％)1.4kg份、二正基二硫代氨基甲酸锌分散体(50wt％)2.2kg、防老剂分散体(50wt％)1.5kg，混合均匀，得混合胶乳；
(4)按保护涂料配比分别称取萜烯乳液23kg、氧化锌分散体(50wt％)1.5kg、氢氧化镁分散体(50wt％)72kg、去离子水100kg，并在搅拌状态下加入到步骤(3)所述混合胶乳中，继续搅拌4h至均匀，用120目滤网过滤，得水性化学铣切临时保护涂料。
实施例3
一种水性化学铣切临时保护涂料，以重量份计包括如下组分：
浓缩天然胶乳 120kg；
氢氧化钾溶液 1.1kg；
平平加“O-20”溶液 0.75kg；
硫磺分散体 1.4kg；
二正基二硫代氨基甲酸锌分散体 2.2kg；
萜烯乳液 23kg；
防老剂分散体 1.5kg；
氧化锌分散体 1.5kg；
氢氧化镁分散体 72kg；
去离子水 100kg。
所述氢氧化钾溶液的质量浓度为20wt％，所述平平加“O-20”溶液的质量浓度为20wt％；
所述硫磺分散体中硫磺的质量分数为50wt％，所述二正基二硫代氨基甲酸锌分散体中二正基二硫代氨基甲酸锌的质量分数为50wt％，所述防老剂分散体中防老剂的质量分数为50wt％，所述氧化锌分散体中氧化锌的质量分数为50wt％，氢氧化镁分散体中氢氧化镁的质量分数为50wt％。
所述水性化学铣切临时保护涂料的制备方法，包括如下步骤：
(1)分别称取氢氧化钾和平平加“O-20”，按比例分别加入定量水，配成质量浓度为20wt％的氢氧化钾溶液和质量浓度为20wt％的平平加“O-20”溶液，备用；
(2)分别称取硫磺、二正基二硫代氨基甲酸锌、防老剂、氧化锌和氢氧化镁，再分别称取等质量的去离子水，分别混合均匀，分别加入镐珠，用砂磨机研磨至分散均匀，分别制成50wt％的硫磺分散体、50wt％的二正基二硫代氨基甲酸锌分散体、50wt％的防老剂分散体、50wt％的氧化锌分散体、50wt％的氢氧化镁分散体，出料备用；
所述研磨过程为：加入混合料体积1/3量的镐珠，然后固定在砂磨机上，以2500r/min的转速研磨3h至分散均匀；
(3)按保护涂料的配比称取泰国三棵树牌浓缩天然胶乳110kg，在搅拌速度为60～100r/min的搅拌状态下分别加入氢氧化钾溶液(20wt％)1.0kg份、平平加“O-20”溶液(20wt％)0.68kg、硫磺分散体(50wt％)1.3kg份、二正基二硫代氨基甲酸锌分散体(50wt％)2.0kg、防老剂分散体(50wt％)1.35kg，混合均匀，得混合胶乳；
(4)按保护涂料配比分别称取萜烯乳液21kg、氧化锌分散体(50wt％)1.35kg、氢氧化镁分散体(50wt％)66kg、去离子水92kg，并在搅拌状态下加入到步骤(3)所述混合胶乳中，继续搅拌4h至均匀，用120目滤网过滤，得水性化学铣切临时保护涂料。
试验例：
用气动喷枪分4次喷涂实施例1～3制备的水性化学铣切临时保护涂料，涂膜厚度控制在0.2mm～0.4mm之间，涂层放入热水中进行硫化，硫化温度为95～100℃，硫化时间2h。
水性化学铣切保护涂料技术指标见表1所示：
表1
序号 检验项目 技术指标
1 固体份，％ ≥35
2 剥离强度/N/m 100-600
3 拉伸强度/MPa ≥5
4 伸长率/％ ≥450
5 浸蚀比 0.9～1.1
6 刻形性 易刻透，不跳刀
7 耐酸碱性 合格
按施工工艺在铝合金工件表面涂覆实施例1～3制备的水性化学铣切临时保护涂料，硫化完成后，进行化学铣切加工，化学铣切深度2cm，化学铣切网格边缘线直线性好、尺寸控制精确、无漏蚀现象，实测结果见表2所示：
表2
Figure BDA0002779725160000121
Figure BDA0002779725160000131
通过以上实施例可知，本发明的水性化学铣切临时保护涂料性能优异，应用本发明的水性化学铣切临时保护涂料保证了铝合金工件化学铣切加工的深度和质量。结果表明，在化学铣切深度2cm时，仍然保持合格的刻形性、无掀胶、漏蚀现象，且具有环保、无VOC排放、半透明、弹性好、附着均匀稳定、刻形性好、可剥性好、耐酸碱性好的优点。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种水性化学铣切临时保护涂料，其特征在于，以重量份计包括如下组分：
浓缩天然胶乳 100~120份；
氢氧化钾溶液 0.9~1.1份；
平平加“O-20”溶液 0.6~0.75份；
硫磺分散体 1.2~1.4份；
二正基二硫代氨基甲酸锌分散体 1.8~2.2份；
萜烯乳液 19份~23份；
防老剂分散体 1.2~1.5份；
氧化锌分散体 1.2~1.5份；
氢氧化镁分散体 60~72份；
去离子水84~100份。
2.根据权利要求1所述的一种水性化学铣切临时保护涂料，其特征在于，所述氢氧化钾溶液的质量浓度为20wt%，所述平平加“O-20”溶液的质量浓度为20wt%。
3.根据权利要求1所述的一种水性化学铣切临时保护涂料，其特征在于，所述硫磺分散体中硫磺的质量分数为50wt%，所述二正基二硫代氨基甲酸锌分散体中二正基二硫代氨基甲酸锌的质量分数为50wt%，所述防老剂分散体中防老剂的质量分数为50wt%，所述氧化锌分散体中氧化锌的质量分数为50wt%，氢氧化镁分散体中氢氧化镁的质量分数为50wt%。
4.一种权利要求1~3任一项所述的水性化学铣切临时保护涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）分别称取氢氧化钾和平平加“O-20”，按比例分别加入定量水，配成质量浓度为20wt%的氢氧化钾溶液和质量浓度为20wt%的平平加“O-20”溶液，备用；
（2）分别称取硫磺、二正基二硫代氨基甲酸锌、防老剂、氧化锌和氢氧化镁，再分别称取等质量的去离子水，分别混合均匀，分别加入镐珠，用砂磨机研磨至分散均匀，分别制成50wt%的硫磺分散体、50wt%的二正基二硫代氨基甲酸锌分散体、50wt%的防老剂分散体、50wt%的氧化锌分散体、50wt%的氢氧化镁分散体，出料备用；
（3）按保护涂料的配比称取浓缩天然胶乳100~120份，在搅拌状态下分别加入氢氧化钾溶液0.9~1.1份、平平加“O-20”溶液0.6~0.75份、硫磺分散体1.2~1.4份、二正基二硫代氨基甲酸锌分散体1.8~2.2份、防老剂分散体1.2~1.5份，混合均匀，得混合胶乳；
（4）按保护涂料配比分别称取萜烯乳液19份~23份、氧化锌分散体1.2~1.5份、氢氧化镁分散体60~72份、去离子水84~100，并在搅拌状态下加入步骤（3）所述混合胶乳中，搅拌均匀，过滤，得水性化学铣切临时保护涂料。
5.根据权利要求4所述的一种水性化学铣切临时保护涂料的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述的研磨过程为：加入混合料体积1/3量的镐珠，然后固定在砂磨机上，以2500r/min的转速研磨3h至分散均匀。
6.根据权利要求5所述的一种水性化学铣切临时保护涂料的制备方法，其特征在于，所述混合料为硫磺和等质量去离子水混合的混合料；
或二正基二硫代氨基甲酸锌和等质量去离子水混合的混合料；
或防老剂和等质量去离子水混合的混合料或氧化锌和等质量去离子水混合的混合料；
或氢氧化镁和等质量去离子水混合的混合料。
7.根据权利要求4所述的一种水性化学铣切临时保护涂料的制备方法，其特征在于，步骤（3）和步骤（4）中所述的搅拌状态为：控制搅拌速度为60~100r/min。
8.根据权利要求4所述的一种水性化学铣切临时保护涂料的制备方法，其特征在于，步骤（4）中所述过滤采用120目滤网过滤。
9.一种权利要求1~3任一项所述的水性化学铣切临时保护涂料在铝合金化学铣切工艺中的应用。
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