CN115851034B - 一种热敏性水溶保护油墨及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种热敏性水溶保护油墨，包括以下质量份数的各组分：聚乙烯醇5‑10份，成膜剂1‑5份，润湿剂0.5‑1份，消泡剂1‑3份，色浆0.3‑0.5份，填料5‑10份，纯净水100份；所述聚乙烯醇的醇解度为98％，所述聚乙烯醇的聚合度小于等于3000。通过添加适量的聚乙烯醇来提高该保护油墨的热敏性以及对应水溶性的调控。复配其他有效成分实现了油墨成膜后在低温表现出优良的耐水性，满足金属材料在切削液中加工的要求，同时在高温表现出亲水性便于油墨脱落。该热敏性水溶保护油墨的制备方法简单易实施，采用共混的方法操作简单，分散完全，适合大规模工业化生产。该保护油墨适用于各种金属加工保护，操作方便，易于涂覆，去除方法采用热水浴简易无污染。易脱除无残留。
Description
技术领域
本发明涉及保护油墨技术领域，具体涉及一种热敏性水溶保护油墨及其制备方法和应用。
背景技术
金属在做精细切削加工时，为了避免蹭花，往往需要对一些区域涂覆一层保护油墨。传统的保护油墨通常为油性，虽然能达到保护的目的，但是在脱除时常常需要用到脱墨剂。脱墨剂通常呈酸性或碱性，在实际使用中还经常需要加热。金属尤其像耐蚀性比较差的铝合金，在进行脱墨时，常常会产生新的损伤。
CN109266093A公开了一种水性可溶保护油墨，其按照质量份数计包括以下组份，磺基树脂70～80份，填料8～15份，助剂5～12份。所述保护油墨成膜温度低，且可在水溶液中快速退膜，残留率低；成膜后耐高温，且不溶于其他有机溶剂；可实现成膜退膜的机械化操作，节省人工成本；无污染，零排放，环境友好。但是所述油墨因其良好的水溶性，一旦需要接触切削液加工时，便会失去保护作用。
CN111269612B公开了一种水性金属保护油墨及其制备方法，其按照质量分数计包括以下组份，水性丙烯酸乳液20-25份、水性环氧树脂55-60份、甲醚化氨基树脂5-10份、水5-10份、水性消泡剂0.5-1份、水性流平剂0.5-1份和水性联剂0.5-1份。所述保护油墨低VOC排放的纯水性油墨，具有很高的粘接性能和很好的流平作用，固化温度低，干燥后漆膜的硬度高，与底材的附着牢度高，漆膜耐划伤，保护性好，且耐切削液抛光液、耐水性好。但是所述油墨在脱除时需要用到脱墨剂，有对底材造成损伤的风险。。
因此，针对上述情况，提出一种既能满足切削液加工环境，又能用热水脱除的保护油墨。
发明内容
本发明目的在于提供一种热敏性水溶保护油墨及其制备方法和应用，该热敏性水溶保护油墨可以对金属其良好的保护作用，耐切削液且容易脱除，其制备方法简单易实施。
为达上述目的，本发明提供了一种热敏性水溶保护油墨，包括以下质量份数的各组分：聚乙烯醇5-10份，成膜剂1-5份，润湿剂0.5-1份，消泡剂1-3份，色浆0.3-0.5份，填料5-10份，纯净水100份；所述聚乙烯醇的醇解度为98％，所述聚乙烯醇的聚合度小于等于3000。
优选的，所述成膜剂为二丙二醇甲醚和/或醇酯十二。
优选的，所述消泡剂剂为BYK-028。
优选的，所述填料为滑石粉。
优选的，所述聚乙烯醇采用PVA-103或PVA-117。
优选的，所述色浆为水性宝蓝。
本发明还提供了一种热敏性水溶保护油墨的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、称取配方量的各组分原料；
步骤2、向容器内注入定量水，边搅拌边投入对应分量的聚乙烯醇，同时缓慢加热使得容器内温度升到60℃，然后恒温并缓慢搅拌半小时；
步骤3、加热至容器内溶液沸腾，保持微沸状态半小时，最后补加损失的水分，待聚乙烯醇溶液温度降至50℃后待用；
步骤4、向步骤3聚乙烯醇溶液边搅拌边依次加入消泡剂、润湿剂、成膜剂、色浆，搅拌均匀后再加入填料搅拌1-2小时，最后用100-150目滤袋过滤得到所述热敏性水溶保护油墨。
本发明还提供了所述热敏性水溶保护油墨的应用，所述热敏性水溶保护油墨涂覆于金属表面，固化后用90℃热水浸泡2min左右脱墨完成。
本发明的有益效果：本发明提供了一种热敏性水溶保护油墨，通过添加适量的聚乙烯醇来提高该保护油墨的热敏性以及对应水溶性的调控，聚乙烯醇含有大量的羟基，而羟基具有强亲水性，所以一般将聚乙烯醇定性为水溶性高聚物。然而，大量羟基的存在也使得较强的氢键能在大分子内和分子间形成，阻碍了聚乙烯醇的水溶性。聚乙烯醇在水中的溶解性很大程度上受聚合度，尤其是醇解度的影响。醇解度是衡量PVA分子中亲水性羟基和疏水性乙酰基多寡的一个重要指标，聚乙烯醇的醇解度越高，对应表示其残留的乙酰基越少，乙酰基本身是疏水的，一方面会阻碍聚乙烯醇的溶解，但是另一方面，乙酰基的位阻效应会妨碍聚乙烯醇大分子内和大分子间的氢键形成，促进水溶。本发明采用醇解度为98％的聚乙烯醇作为保护油墨的主要添加物质之一，复配其他有效成分实现了油墨成膜后在低温表现出优良的耐水性，满足金属材料在切削液中加工的要求，同时在高温表现出亲水性便于油墨脱落。该热敏性水溶保护油墨的制备方法简单易实施，采用共混的方法操作简单，分散完全，适合大规模工业化生产。该保护油墨适用于各种金属加工保护，操作方便，易于涂覆，去除方法采用热水浴简易无污染。易脱除无残留。
具体实施方式
下面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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
本发明提供了一种热敏性水溶保护油墨，包括以下质量份数的各组分：聚乙烯醇5-10份，成膜剂1-5份，润湿剂0.5-1份，消泡剂1-3份，色浆0.3-0.5份，填料5-10份，纯净水100份；所述聚乙烯醇的醇解度为98％，所述聚乙烯醇的聚合度小于等于3000。
其中，所述成膜剂为二丙二醇甲醚和/或醇酯十二，添加适量成膜剂有助于降低该保护油墨的最低成膜温度，成膜剂的添加量一般为2％-5％为宜，成膜剂添加过多对成膜效果并不会有更显著的帮助，同时还会成为产品中VOC(挥发性有机化合物)的主要来源，不利于环保。所述润湿剂旨在提高油墨在底材上的润湿铺展性，防止缩孔缩边等不良的发生，种类有非离子型氟碳聚合物类化合物、聚醚有机硅类化合物等，用量过多可能对重涂有不良影响。所述消泡剂剂为BYK-028。消泡剂主要作用抑制消除油墨生产和施工过程中产生的泡沫，为有机硅类消泡剂，其用量过小消泡效果不佳，用量过大会引起皱皮等问题。所述填料为滑石粉。所述滑石粉用于调节油墨成膜后的力学性能和附着力。用量过大会造成力学性能和附着力下降，用量不足无法抵消掉聚乙烯醇成膜的强劲韧性，不利于CNC加工。所述色浆为水性宝蓝。
所述聚乙烯醇采用PVA-103或PVA-117。聚乙烯醇容易成膜，成形的膜具有良好的机械强度、优异的接着力、耐溶剂性和耐摩擦性。
一种热敏性水溶保护油墨的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、称取配方量的各组分原料；
步骤2、向容器内注入定量水，边搅拌边投入对应分量的聚乙烯醇，同时缓慢加热使得容器内温度升到60℃，然后恒温并缓慢搅拌半小时；
步骤3、加热至容器内溶液沸腾，保持微沸状态半小时，最后补加损失的水分，待聚乙烯醇溶液温度降至50℃后待用；
步骤4、向步骤3聚乙烯醇溶液边搅拌边依次加入消泡剂、润湿剂、成膜剂、色浆，搅拌均匀后再加入填料搅拌1-2小时，最后用100-150目滤袋过滤得到所述热敏性水溶保护油墨。
本发明还提供了所述热敏性水溶保护油墨的应用，所述热敏性水溶保护油墨涂覆于金属表面，固化后用90℃热水浸泡2min左右脱墨完成。
实施例1
本实施例提供一种热敏性水溶保护油墨，包括以下质量份数的各组分：聚乙烯醇(PVA-103)5份，成膜剂2份，润湿剂0.5份，消泡剂1.5份，色浆0.3份，滑石粉10份，纯净水100份；所述聚乙烯醇的醇解度为98％，所述聚乙烯醇的聚合度小于等于3000。需要说明的是，所述PVA-103醇解度为98％，聚合度为300。
其制备步骤包括：
步骤1、称取配方量的各组分原料；
步骤2、向容器内注入定量水，边搅拌边投入对应份量的PVA-103，同时缓慢加热使得容器内温度升到60℃，然后恒温并缓慢搅拌半小时；
步骤3、加热至容器内溶液沸腾，保持微沸状态半小时，最后补加损失的水分，待聚乙烯醇溶液温度降至50℃后待用；
步骤4、向步骤3聚乙烯醇溶液边搅拌边依次加入消泡剂、润湿剂、成膜剂、色浆，搅拌均匀后再加入滑石粉搅拌1-2小时，最后用100-150目滤袋过滤得到所述热敏性水溶保护油墨。
实施例2
本实施例提供一种热敏性水溶保护油墨，包括以下质量份数的各组分：聚乙烯醇(PVA-103)10份，成膜剂2份，润湿剂0.5份，消泡剂1.5份，色浆0.3份，滑石粉10份，纯净水100份；所述聚乙烯醇的醇解度为98％，所述聚乙烯醇的聚合度小于等于3000。
其制备步骤包括：
步骤1、称取配方量的各组分原料；
步骤2、向容器内注入定量水，边搅拌边投入对应份量的PVA-103，同时缓慢加热使得容器内温度升到60℃，然后恒温并缓慢搅拌半小时；
步骤3、加热至容器内溶液沸腾，保持微沸状态半小时，最后补加损失的水分，待聚乙烯醇溶液温度降至50℃后待用；
步骤4、向步骤3聚乙烯醇溶液边搅拌边依次加入消泡剂、润湿剂、成膜剂、色浆，搅拌均匀后再加入滑石粉搅拌1-2小时，最后用100-150目滤袋过滤得到所述热敏性水溶保护油墨。
实施例3
本实施例提供一种热敏性水溶保护油墨，包括以下质量份数的各组分：聚乙烯醇(PVA-117)5份，成膜剂2份，润湿剂0.5份，消泡剂1.5份，色浆0.3份，滑石粉5份，纯净水100份；所述聚乙烯醇的醇解度为98％，所述聚乙烯醇的聚合度小于等于3000。需要说明的是，所述PVA-117醇解度为98％，聚合度为2800。
其制备步骤包括：
步骤1、称取配方量的各组分原料；
步骤2、向容器内注入定量水，边搅拌边投入对应份量的PVA-117，同时缓慢加热使得容器内温度升到60℃，然后恒温并缓慢搅拌半小时；
步骤3、加热至容器内溶液沸腾，保持微沸状态半小时，最后补加损失的水分，待聚乙烯醇溶液温度降至50℃后待用；
步骤4、向步骤3聚乙烯醇溶液边搅拌边依次加入消泡剂、润湿剂、成膜剂、色浆，搅拌均匀后再加入滑石粉搅拌1-2小时，最后用100-150目滤袋过滤得到所述热敏性水溶保护油墨。
实施例4
本实施例提供一种热敏性水溶保护油墨，包括以下质量份数的各组分：聚乙烯醇(PVA-117)5份，成膜剂2份，润湿剂0.5份，消泡剂1.5份，色浆0.3份，滑石粉10份，纯净水100份；所述聚乙烯醇的醇解度为98％，所述聚乙烯醇的聚合度小于等于3000。
其制备步骤包括：
步骤1、称取配方量的各组分原料；
步骤2、向容器内注入定量水，边搅拌边投入对应份量的PVA-117，同时缓慢加热使得容器内温度升到60℃，然后恒温并缓慢搅拌半小时；
步骤3、加热至容器内溶液沸腾，保持微沸状态半小时，最后补加损失的水分，待聚乙烯醇溶液温度降至50℃后待用；
步骤4、向步骤3聚乙烯醇溶液边搅拌边依次加入消泡剂、润湿剂、成膜剂、色浆，搅拌均匀后再加入滑石粉搅拌1-2小时，最后用100-150目滤袋过滤得到所述热敏性水溶保护油墨。
对比例1
本实施例提供一种保护油墨，包括以下质量份数的各组分：聚乙烯醇(PVA-203)5份，成膜剂2份，润湿剂0.5份，消泡剂1.5份，色浆0.3份，滑石粉10份，纯净水100份。需要说明的是，所述PVA-203的醇解度为87-89％，聚合度为300。
其制备步骤包括：
步骤1、称取配方量的各组分原料；
步骤2、向容器内注入定量水，边搅拌边投入对应份量的PVA-203，同时缓慢加热使得容器内温度升到60℃，然后恒温并缓慢搅拌半小时；
步骤3、加热至容器内溶液沸腾，保持微沸状态半小时，最后补加损失的水分，待聚乙烯醇溶液温度降至50℃后待用；
步骤4、向步骤3聚乙烯醇溶液边搅拌边依次加入消泡剂、润湿剂、成膜剂、色浆，搅拌均匀后再加入滑石粉搅拌1-2小时，最后用100-150目滤袋过滤得到所述保护油墨。
对比例2
本实施例提供一种保护油墨，包括以下质量份数的各组分：聚乙烯醇(PVA-103)5份，成膜剂2份，润湿剂0.5份，消泡剂1.5份，色浆0.3份，滑石粉3份，纯净水100份；所述聚乙烯醇的醇解度为98％，所述聚乙烯醇的聚合度小于等于3000。
其制备步骤包括：
步骤1、称取配方量的各组分原料；
步骤2、向容器内注入定量水，边搅拌边投入对应份量的PVA-103，同时缓慢加热使得容器内温度升到60℃，然后恒温并缓慢搅拌半小时；
步骤3、加热至容器内溶液沸腾，保持微沸状态半小时，最后补加损失的水分，待聚乙烯醇溶液温度降至50℃后待用；
步骤4、向步骤3聚乙烯醇溶液边搅拌边依次加入消泡剂、润湿剂、成膜剂、色浆，搅拌均匀后再加入滑石粉搅拌1-2小时，最后用100-150目滤袋过滤得到所述保护油墨。
对比例3
本实施例提供一种热敏性水溶保护油墨，包括以下质量份数的各组分：聚乙烯醇(PVA-103)10份，成膜剂2份，润湿剂0.5份，消泡剂1.5份，色浆0.3份，滑石粉15份，纯净水100份；所述聚乙烯醇的醇解度为98％，所述聚乙烯醇的聚合度小于等于3000。
其制备步骤包括：
步骤1、称取配方量的各组分原料；
步骤2、向容器内注入定量水，边搅拌边投入对应份量的PVA-103，同时缓慢加热使得容器内温度升到60℃，然后恒温并缓慢搅拌半小时；
步骤3、加热至容器内溶液沸腾，保持微沸状态半小时，最后补加损失的水分，待聚乙烯醇溶液温度降至50℃后待用；
步骤4、向步骤3聚乙烯醇溶液边搅拌边依次加入消泡剂、润湿剂、成膜剂、色浆，搅拌均匀后再加入滑石粉搅拌1-2小时，最后用100-150目滤袋过滤得到所述热敏性水溶保护油墨。
将实施例1～4和对比例1～3所制得的保护油墨进行性能检测，附着力采用划百格法进行检测。检测结果如表1所示：
表1为实施例1～4和对比例1～3所述的保护油墨数据
从对比例1和实施例中数据我们可以看出，所述保护油墨中的聚乙烯醇选择种类不同会对该保护油墨的切削液耐性产生不同的效果，对比例1中聚乙烯醇选用PVA-203，相对于本发明采用的PVA-103或PVA-117而言，水溶性更好，在采用切削液加工的环境中保护膜极易溶解导致丧失保护效果。实施例1-4可以看出本发明所提出的热敏性水溶保护油墨可以形成均匀致密的涂层，容易固化，附着力强，耐切削液，具有良好的保护效果，使用完毕后用热水脱除即可，油墨脱除耗时短，无残留，性能优异。由对比例2与实施例1对比可以看出，滑石粉的添加比例会对该保护油墨的附着力起较大的影响，对比例2滑石粉用量过少无法抵消掉聚乙烯醇成膜的强劲韧性，不利于CNC加工容易出现缠绕刀具的现象。对比例3与实施例2对比可以知道，滑石粉添加过量同样会影响该保护油墨成膜后的附着力，同时过量的滑石粉也会影响脱墨的完整性，导致出现部分残留。此外，从上述粘度数据还可以看出聚乙烯醇选用种类的醇解度和聚合度会对水溶保护油墨的粘度起到一定影响，从实施例1和实施例4可以看出，虽然两种水溶保护油墨里的PVA-103和PVA-117的醇解度都是98％，但是PVA-103的聚合度仅为300，因此同样固含的水溶保护油墨的粘度要低得多。
以上结合实施例对本发明进行了详细说明，另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合变更，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。此外，根据本发明各个技术特征进行的其他变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种热敏性水溶保护油墨，其特征在于，包括以下质量份数的各组分：聚乙烯醇5份，成膜剂2份，润湿剂0.5份，消泡剂1.5份，色浆0.3份，填料10份，纯净水100份；所述聚乙烯醇的醇解度为98%，所述聚乙烯醇的聚合度等于300，所述聚乙烯醇为PVA-103；所述填料为滑石粉;所述热敏性水溶保护油墨涂覆于金属表面，固化后用90℃热水浸泡70s脱墨完成。
2.根据权利要求1所述的热敏性水溶保护油墨，其特征在于：所述成膜剂为二丙二醇甲醚和/或醇酯十二。
3.根据权利要求1所述的热敏性水溶保护油墨，其特征在于：所述消泡剂剂为BYK-028。
4.根据权利要求1所述的热敏性水溶保护油墨，其特征在于：所述色浆为水性宝蓝。
5.一种热敏性水溶保护油墨的制备方法，用于制备上述1～4任一所述的热敏性水溶保护油墨，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、称取配方量的各组分原料；
步骤2、向容器内注入定量水，边搅拌边投入对应分量的聚乙烯醇，同时缓慢加热使得容器内温度升到60℃，然后恒温并缓慢搅拌半小时；
步骤3、加热至容器内溶液沸腾，保持微沸状态半小时，最后补加损失的水分，待聚乙烯醇溶液温度降至50℃后待用；
步骤4、向步骤3聚乙烯醇溶液边搅拌边依次加入消泡剂、润湿剂、成膜剂、色浆，搅拌均匀后再加入填料搅拌1-2小时，最后用100-150目滤袋过滤得到所述热敏性水溶保护油墨。
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