CN114774941B - TiO2改性的SiO2纳米微胶囊及其制备的缓释长效脱胶剂及应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种TiO₂改性的SiO₂纳米微胶囊及其制备的缓释长效脱胶剂，微胶囊制备时，S1、将钛酸四丁酯用稀盐酸按体积比5.2~10：25~30溶解，搅拌至澄清，备用；S2、将正硅酸乙酯与正辛胺按质量比8.0~9.5：7.5~8.0混匀，备用；S3、将S1所得的溶液滴加到S2所得溶液中，加热搅拌得到白色沉淀物，再将白色沉淀物依次离心分离、蒸馏水及无水乙醇洗涤、干燥，最后煅烧即得TiO₂改性SiO₂纳米微胶囊。采用该微胶囊与二氯甲烷、烃类溶剂、醇醚类溶剂、石蜡、聚乙烯片醇类溶剂及缓蚀剂制备缓释长效脱胶剂，尤其适用于轻金属脱胶使用，可以高效率的清除粘接在金属表面的发泡结构胶，同时具有脱胶效率高，对底材无腐蚀，易清理等优点。

Description

TiO2改性的SiO2纳米微胶囊及其制备的缓释长效脱胶剂及 应用

技术领域

本发明属于材料领域，涉及脱胶剂，具体涉及一种TiO₂改性的SiO₂纳米微胶囊及其制备的缓释长效脱胶剂及在轻金属用发泡结构胶脱胶中的应用，属于化学前处理领域。

背景技术

随着工业技术的发展，越来越多的金属材料被应用于工业。轻金属如铝合金、镁铝合金、镁合金因为其质轻，能减轻搬运荷重，增加使用满意度也被大量应用于电子、航空等领域。蜂窝夹层结构一般由蜂窝、面板和胶粘剂组成，这种结构因具有质量轻、弯曲强度大、耐疲劳等性能而广泛应用于航空领域。其中，发泡结构胶主要用于金属、非金属蜂窝夹层结构件中蜂窝芯材的拼接，蜂窝夹芯与梁、肋、边框间的胶结以及各种间隙的填充和密封。航空装备服役一段时间后，蜂窝夹层结构会因为各种各样的原因受损、脱粘，此时需要对蜂窝夹层构件进行更换或修补。诸如飞机等大型构件更换成本高昂，一般采用大梁表面脱胶后再制造。而轻金属一般化学性质活沷，极易与酸碱及一些盐发生反应，常规脱胶剂中经常含磷酸、氢氧化钠或苯酚都极容易破坏金属表面，甚至直接损坏内部结构影响后期使用安全。在这种前提下，研发一种安全的、对轻金属化学性质惰性的发泡结构胶脱胶剂就非常有必要。

发明内容

本发明提供了一种TiO₂改性的SiO₂纳米微胶囊及其制备的缓释长效脱胶剂及应用，该纳米微胶囊具有缓释作用，制备的缓释长效脱胶剂具有脱胶效率高，对底材无腐蚀，易清理等优点。

本发明的技术方案是，一种TiO₂改性的SiO₂纳米微胶囊，制备方法为：

S1、将钛酸四丁酯用稀盐酸按体积比5.2～10：25～30溶解，搅拌至澄清，备用；

S2、将正硅酸乙酯与正辛胺按质量比8.0～9.5：7.5～8.0混匀，备用；

S3、将S1所得的溶液滴加到S2所得溶液中，加热搅拌得到白色沉淀物，再将白色沉淀物依次离心分离、蒸馏水及无水乙醇洗涤、干燥，最后煅烧即得TiO₂改性SiO₂纳米微胶囊。

进一步地，S1和S2的操作均在室温下进行，S3中滴加完成后40～60℃水浴加热3～4h。

进一步地，煅烧温度为550～600℃。

本发明还涉及所述微胶囊制备的缓释长效脱胶剂，以总重量分数为100份计算，组分中各组成包括：

TiO₂改性的SiO₂纳米微胶囊：10-15份；

石蜡1-5份；

聚乙烯片1-5份；

烃类溶剂3-8份；

醇醚类溶剂5-15份；

醇类溶剂10-15份；

二氯甲烷35-69.5份；

缓蚀剂0.5-3份。

进一步地，石蜡的熔点为50～65℃。

进一步地，聚乙烯片的片径在1-2mm，厚度为15-30μm。

进一步地，烃类溶剂为煤油、柴油、汽油及其它烃类溶剂中的一种或几种的混合物；醇醚类溶剂为乙二醇单丁醚、丙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、二乙二醇单丁醚、二丙二醇单甲醚中的一种或几种混合；醇类溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、丁醇中的一种或几种的混合物。

进一步地，所述缓蚀剂为烷基铵盐溶液。

本发明还涉及制备所述缓释长效脱胶剂的方法，包括以下步骤：

S1、容器中加入烃类溶剂，将石蜡粉碎后加入到烃类溶剂中，加热使石蜡全部溶解到烃类溶剂中，后冷却至常温；

S2、将TiO₂改性SiO₂纳米微胶囊、二氯甲烷、醇醚类溶剂、醇类溶剂、聚乙烯片、及缓蚀剂分别加入其中，混合均匀，即得到轻金属用脱胶剂。

本发明还涉及所述缓释长效脱胶剂在轻金属用发泡结构胶脱胶处理中的应用。具体应用时，将预脱胶工件浸泡到所述脱胶剂中，视胶膜厚度浸泡30-60分钟，胶膜即可顺利除去。

1、本发明采用二氧化钛改性二氧化硅，制备纳米微胶囊，通过二氧化钛改性可以提高二氧化硅的孔隙率，同时SiO₂纳米微胶囊的催化性能也可以提高。

2、本发明发泡结构胶脱胶剂具有长效和缓释性能，脱胶剂中选用的二氯甲烷的溶解能力强，是脱胶中起主要作用的成份，但二氯甲烷的沸点低，挥发性强，极性强，使用时可能对工作人员的职业安全不利。采用TiO₂改性SiO₂纳米微胶囊对二氯甲烷进行吸附和缓释，同时采用石蜡和聚乙烯片进行表面阻隔，本发明的发泡结构胶脱胶剂克服了现有技术的不足，不含有机及无机酸碱组份，避免了对轻金属基材产生破坏性的腐蚀伤害；减小脱胶过程中二氯甲烷的挥发速率，提升脱胶性能。

3、由于石蜡与二氯甲烷的极性大，为了使石蜡能更好的飘浮于二氯甲烷表面，在配方中引入了不同极性溶剂形成极性梯度，能够使石蜡和聚乙烯片悬浮于二氯甲烷表面，减少二氯甲烷挥发带来的VOC排放。

附图说明

图1是实施例1所得TiO₂改性SiO₂纳米微胶囊的XRD谱图，其中TiO₂主要为锐钛矿的特征衍射峰。

图2是实施例4制备脱胶剂对环氧发泡结构胶的脱胶对比效果图。铝合金基材左边为脱胶剂浸泡区，铝合金基材右边为非浸泡区。

图3是实施例5产品对2A12-T4铝合金浸泡5h后的腐蚀状况图。左图为浸泡前，右图为浸泡后。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。

实施例1：

TiO₂改性SiO₂纳米微胶囊的制备：

在室温25℃下将5.5mL钛酸四丁酯溶解于25mL 0.5mol/L稀HCl中，500r/min磁力搅拌60min至澄清，得到溶液A；将8.0g正硅酸乙酯与7.5g正辛胺在室温25℃下混合均匀得到溶液B；将溶液A慢慢滴加到溶液B中，在水浴温度50℃下500r/min磁力搅拌200min，得到白色沉淀物。将白色沉淀物依次经过离心分离、蒸馏水及无水乙醇洗涤、干燥、在马弗炉600℃煅烧即得TiO₂改性SiO₂纳米微胶囊。TiO₂改性SiO₂纳米微胶囊的XRD谱图见图1。

实施例2：

TiO₂改性SiO₂纳米微胶囊的制备：

在室温下将10mL钛酸四丁酯溶解于30mL 0.5mol/L稀HCl中，500r/min磁力搅拌60min至澄清，得到溶液A；将9.5g正硅酸乙酯与8.0g正辛胺在室温下混合均匀得到溶液B；将溶液A慢慢滴加到溶液B中，在水浴温度50℃下500r/min磁力搅拌200min，得到白色沉淀物。将白色沉淀物依次经过离心分离、蒸馏水及无水乙醇洗涤、干燥、在马弗炉600℃煅烧即得TiO₂改性SiO₂纳米微胶囊。

实施例3：

TiO₂改性SiO₂纳米微胶囊的制备：

在室温下将8mL钛酸四丁酯溶解于28mL 0.5mol/L稀HCl中，500r/min磁力搅拌60min至澄清，得到溶液A；将9.0g正硅酸乙酯与7.8g正辛胺在室温下混合均匀得到溶液B；将溶液A慢慢滴加到溶液B中，在水浴温度50℃下500r/min磁力搅拌200min，得到白色沉淀物。将白色沉淀物依次经过离心分离、蒸馏水及无水乙醇洗涤、干燥、在马弗炉600℃煅烧即得TiO₂改性SiO₂纳米微胶囊。

实施例4：

缓释长效脱胶剂的制备：

在烧杯中加入5克的煤油(市购)、将1克石蜡(购自阿拉丁试剂)粉碎后加入到煤油中，并用水浴加热将烧杯加热到80℃，使石蜡全部溶解到煤油中；冷却到室温后，将15克实施例1制备的TiO₂改性SiO₂纳米微胶囊、2克聚乙烯片(购自宁波楚月)、10克乙二醇丁醚(购自阿拉丁试剂)、12克乙醇(购自阿拉丁试剂)、1克缓蚀剂Halox630(购自美国Halox)、54克二氯甲烷加入到烧杯中，混合搅拌均匀，即得到轻金属用发泡结构胶脱胶剂。

脱胶剂的应用：

将待脱胶的已涂胶铝合金工件浸入到轻金属用发泡结构胶脱胶剂液面以下，常温放置60分钟，取出用自来水冲洗干净，观察工件表面脱胶情况及铝材表面破坏程度，综合脱胶剂的气味、脱胶情况及素材表面破坏程度等性能见表1，本实施例制备脱胶剂对环氧发泡结构胶的脱胶对比效果见图2。

实施例5

在烧杯中加入8克的汽油(市购)、将3克石蜡(购自阿拉丁试剂)粉碎后加入到汽油中，并用水浴加热将烧杯加热到80℃，使石蜡全部溶解到汽油中；冷却到室温后，将10克TiO₂改性SiO₂纳米微胶囊、1克聚乙烯片、10克乙二醇丁醚(购自阿拉丁试剂)、15克乙醇(购自阿拉丁试剂)、0.5克缓蚀剂Halox630(购自美国Halox)、52.5克二氯甲烷加入到烧杯中，混合搅拌均匀，即得到轻金属用发泡结构胶脱胶剂。

将待脱胶的已涂胶铝合金工件浸入到轻金属用发泡结构胶脱胶剂液面以下，常温放置30分钟，取出用自来水冲洗干净，观察工件表面脱胶情况及铝材表面破坏程度，综合脱胶剂的气味、脱胶情况及素材表面破坏程度等性能见表1。为了评价脱胶剂对金属基材的腐蚀状况，实施例5产品对2A12-T4铝合金浸泡5h后的腐蚀状况见图3。

实施例6

在烧杯中加入3克的柴油(市购)、将5克石蜡(购自阿拉丁试剂)粉碎后加入到柴油中，并用水浴加热将烧杯加热到80℃，使石蜡全部溶解到柴油中；冷却到室温后，将12克TiO₂改性SiO₂纳米微胶囊、5克聚乙烯片(购自宁波楚月)、5克乙二醇丁醚(购自阿拉丁试剂)、10克乙醇(购自阿拉丁试剂)、3克缓蚀剂Halox630(购自美国Halox)、57克二氯甲烷加入到烧杯中，混合搅拌均匀，即得到轻金属用发泡结构胶脱胶剂。

将待脱胶的已涂胶铝合金工件浸入到轻金属用发泡结构胶脱胶剂液面以下，常温放置45分钟，取出用自来水冲洗干净，观察工件表面脱胶情况及铝材表面破坏程度，综合脱胶剂的气味、脱胶情况及素材表面破坏程度等性能见表1。

对比例1：

轻金属用发泡结构胶脱胶剂制备方法及应用与实施例4基本相同，不同之处仅在不添加TiO₂改性SiO₂纳米微胶囊，所制备的发泡结构胶脱胶剂的气味、脱胶情况及素材表面破坏程度等性能见表1。

对比例2：

采用市面上采购的上海某公司的脱胶剂，将待脱胶的已涂胶铝合金工件浸入到水性脱胶剂液面以下，常温放置60分钟，取出用自来水冲洗干净，观察工件表面脱胶情况及铝材表面破坏程度，综合脱胶剂的气味、脱胶情况及素材表面破坏程度等性能见表1。

表1

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、同等替换、改进等，均应包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种TiO₂改性的SiO₂纳米微胶囊，其特征在于，制备方法为：

S1、将钛酸四丁酯用稀盐酸按体积比5.2~10：25~30溶解，搅拌至澄清，备用；

S2、将正硅酸乙酯与正辛胺按质量比8.0~9.5 ：7.5~8.0 混匀，备用；

S1和S2的操作均在室温下进行；

S3、将S1所得的溶液滴加到S2所得溶液中，滴加完成后40~60℃水浴加热3~4h，加热搅拌得到白色沉淀物，再将白色沉淀物依次离心分离、蒸馏水及无水乙醇洗涤、干燥，最后在550~600℃煅烧即得TiO₂改性SiO₂纳米微胶囊。

2.采用权利要求1所述微胶囊制备的缓释长效脱胶剂，其特征在于，以总重量分数为100份计算，组分中各组成包括：

TiO₂改性的SiO₂纳米微胶囊：10-15份；

石蜡 1-5份；

聚乙烯片 1-5份；

烃类溶剂 3-8份；

醇醚类溶剂 5-15份；

醇类溶剂 10-15份；

二氯甲烷35-69.5份；

缓蚀剂 0.5-3份。

3.根据权利要求2所述的缓释长效脱胶剂，其特征在于：石蜡的熔点为50~65℃。

4.根据权利要求2所述的缓释长效脱胶剂，其特征在于：聚乙烯片的片径在1-2mm，厚度为15-30μm。

5.根据权利要求2所述的缓释长效脱胶剂，其特征在于：烃类溶剂为煤油、柴油、汽油及其它烃类溶剂中的一种或几种的混合物；醇醚类溶剂为乙二醇单丁醚、丙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、二乙二醇单丁醚、二丙二醇单甲醚中的一种或几种混合；醇类溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、丁醇中的一种或几种的混合物。

6.根据权利要求2所述的缓释长效脱胶剂，其特征在于：所述缓蚀剂为烷基铵盐溶液。

7.制备权利要求2~6任意一项所述缓释长效脱胶剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、容器中加入烃类溶剂，将石蜡粉碎后加入到烃类溶剂中，加热使石蜡全部溶解到烃类溶剂中，后冷却至常温；

S2、将TiO₂改性SiO₂纳米微胶囊、二氯甲烷、醇醚类溶剂、醇类溶剂、聚乙烯片、及缓蚀剂分别加入其中，混合均匀，即得到轻金属用脱胶剂。

8.权利要求2~6中任意一项所述缓释长效脱胶剂在轻金属用发泡结构胶脱胶处理中的应用。