CN117089240A - 一种单组份水性环氧暂时性保护油墨及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于油墨领域，具体涉及一种单组份水性环氧暂时性保护油墨及其制备方法。该单组份水性环氧暂时性保护油墨，按质量份数计，包括以下组分和含量：15～55份水性环氧乳液、0.5~50潜伏固化剂、10~20份水性黑色浆、0.1~1.0份的流平剂、0.1~1.0份的消泡剂和22.5~69.8份去离子水。本发明方法制得的油墨，用于铝合金切削过程中，该油墨低温储存稳定好，能在85~95℃，45~75mi下进行微交联化学固化，油墨中的各组分相容性好，喷涂漆膜外观良好。
Description
技术领域
本发明属于油墨领域，具体涉及一种单组份水性环氧暂时性保护油墨及其制备方法。
背景技术
铝合金部件在切削过程中，为保护非加工面受到加工面碎屑的撞击而破损，需喷涂油墨对非加工面进行暂时性保护，且此油墨涂层需抵抗切削液5~6小时化学攻击，加工工件切削完毕后，需将油墨涂层用脱模剂清3~6min洗干净。
目前，此切削工艺使用的是双组分溶剂型油墨，车间在线操作气味大，车间防爆安全管理难度大，油墨可使用时间短从而造成固废量大，同时工人准确调配油墨比例难度大等问题。因而，当下急于开发一种单组份低温固化的水性油墨以满足此铝合金切削工艺的要求，以达到即环保，又安全、操作又简单等要求。
发明内容
针对现有技术中铝合金双组分溶剂型切削液存在的缺点，本发明的提供一种单组份水性环氧暂时性保护油墨及其制备方法，用于铝合金切削过程中，使此铝合金切削领域走向水性化。本发明的技术方案是：
一种单组份水性环氧暂时性保护油墨，按质量份数计，包括以下组分和含量：
水性环氧乳液 15～55份；
潜伏固化剂 0.5~5.0 份；
水性黑色浆 10~20份；
流平剂 0.1~1.0份；
消泡剂 0.1~1.0份；
去离子水 22.5~69.8份。
进一步的，上述的一种单组份水性环氧暂时性保护油墨，所述的水性环氧乳液，是经化学合成具有一定亲水性的线性高分子环氧树脂，同时在乳化剂乳化下而成的乳液。
进一步的，上述的一种单组份水性环氧暂时性保护油墨，所述的具有一定亲水性的线性高分子环氧树脂，其化学合成是通过分子量为300~5000的一种或一种以上的缩水甘油醚与双酚A型基础环氧树脂E51、E20、E44中的一种或一种以上的进行链增长反应，该反应达到8000~30000分子量时的中间产物，通过扩链剂双酚A、双酚F的中的一种或两种扩链剂进行扩链，达到线性分子结构的快速增涨。
进一步的，上述的一种单组份水性环氧暂时性保护油墨，所述的乳化剂，其分子结构具有活性官能团，与线性高分子环氧树脂交联固化参与成膜，能够减少因乳化剂的引入导致漆膜物化性能的降低。该乳化剂使亲水性的线性高分子环氧树脂的乳化能力增强，从而增强了和潜伏固化剂、黑色浆、流平剂、消泡剂的相容性。同时，对油墨的水开稀后进行喷涂施工乳液的稳定性等到了充分的保证。
进一步的，上述的一种单组份水性环氧暂时性保护油墨，所述的潜伏固化剂与乳液相容性好，在50℃以下储存稳定性好；能够在85~95℃，45~75min条件下参与亲水性的线性高分子环氧树脂和乳化剂的交联反应，增强漆膜的物理化学的性能。
上述的单组份水性环氧暂时性保护油墨的制备方法，包括以下步骤：
首先合成线性高分子环氧树脂，通过分子量为300~5000的一种或一种以上的缩水甘油醚与双酚A型基础环氧树脂E51、E20、E44中的一种或一种以上的进行链增长反应，该反应达到8000~30000分子量时的中间产物，通过扩链剂双酚A（BPA）、双酚F（BPF）中的一种或两种扩链剂进行扩链，达到线性分子结构的快速增涨，此线性高分子环氧树脂化学反应结束后，降温至100℃加入环保溶剂和乳化剂搅拌均匀并降温至55~65℃，同时开始缓慢滴加去离子水使线性高分子环氧树脂在搅拌速度500~3000rpm下，搅拌15~120min进行乳化，乳化合格后得到水性环氧乳液；再在高速搅拌下加入潜伏固化剂、水性黑色浆、流平剂和消泡剂制得成品单组份水性环氧暂时性保护油墨。
本发明的设计思想是：
通过线性基础环氧树脂和线性缩水甘油醚进行分子链的线性增涨，同时，通过扩链剂BPA、BPF高分量的快速增涨，再通过潜伏固化剂的热固化的微交联，从而控制了油墨固化涂层的交联密度的分布。通过涂层的化学反应的微交联，既保证了漆膜抵挡切削液的化学攻击，又可确保了脱模剂能够清洗干净油墨涂层。从而满足了铝合金切削油墨的暂时保护能力；具有环氧基团的乳化剂，即增加了线性环氧树脂的乳化能力，开稀稳定性，又增加了和潜伏固化剂、色浆、流平剂和消泡剂的相容性等；潜伏固化剂在油墨中具有低温储存稳定，能在85~95℃，45~75min下参与亲水性的线性高分子环氧树脂和上述乳化剂的产生微交联化学反应，以增强漆膜的物理化学的性能等。
本发明的优点及有益效果：
1、本发明方法制得的油墨，为单组份水性潜伏固化的油墨；
2、本发明方法制得的油墨，低温储存稳定好，能在85~95℃，45~75mi下进行微交联化学固化；
3、本发明方法制得的油墨，既能抵抗5~6小时切削液的化学攻击，用能在脱模剂中油墨涂层清洗干净；
4、本发明方法制得的油墨，油墨中的各组分相容性好，喷涂漆膜外观良好。
实施方式
在具体实施方式中，一种单组份水性环氧暂时性保护油墨，按质量份数计，包括以下组分和含量：15～55份水性环氧乳液、0.5~50潜伏固化剂、10~20份水性黑色浆、0.1~1.0份的流平剂、0.1~1.0份的消泡剂和22.5~69.8份去离子水。
所述一种单组份水性环氧暂时性保护油墨的制备方法包括以下步骤：首先合成线性高分子环氧树脂，通过分子量为300~5000的一种或一种以上的缩水甘油醚与双酚A型基础环氧树脂E51、E20、E44中的一种或一种以上的进行链增长反应，该反应达到8000~30000分子量时的中间产物，通过扩链剂双酚A（BPA）、双酚F（BPF）中的一种或两种扩链剂进行扩链，达到线性分子结构的快速增涨，此线性高分子环氧树脂化学反应结束后，降温至100℃加入环保溶剂和乳化剂搅拌均匀并降温至55~65℃，同时开始缓慢滴加去离子水使线性高分子环氧树脂在搅拌速度500~3000rpm下，搅拌15~120min进行乳化，乳化合格后得到水性环氧乳液；再在高速搅拌下加入潜伏固化剂、水性黑色浆、流平剂和消泡剂制得成品单组份水性环氧暂时性保护油墨。
下面，通过比较例和实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1
本实施例中，首先将23.25kg E51环氧树脂、62.5 kg分子量1000的缩水甘油醚、14.25kgBPA，在120℃下混合均匀，加入催化剂0.02g并搅拌均匀，在155℃下反应90min，并测试环氧值合格后，降温至100℃加入5Kg环保溶剂和5Kg乳化剂搅拌均匀并降温至55~65℃，并开始缓慢滴加去离子水使环氧树脂在搅拌速度120rpm下，搅拌45min进行乳化。乳化合格后，高速搅拌下加入潜伏固化剂、水性黑色浆、流平剂和消泡剂制得成品单组份水性环氧暂时性保护油墨。
实施例2
本实施例中，本实施例中，首先将30.98kg E20环氧树脂、61.95 kg分子量2000的缩水甘油醚、7.06kgBPA，在120℃下混合均匀，加入催化剂0.02g并搅拌均匀，在155℃下反应90min，并测试环氧值合格后，降温至100℃加入5Kg环保溶剂和5Kg乳化剂搅拌均匀并降温至55~65℃，并开始缓慢滴加去离子水使环氧树脂在搅拌速度1200rpm下，搅拌45min进行乳化。乳化合格后，高速搅拌下加入潜伏固化剂、水性黑色浆、流平剂和消泡剂制得成品单组份水性环氧暂时性保护油墨。
实施例3
本实施例中，首先将12.42kg E44环氧树脂、82.1kg分子量3000的缩水甘油醚、5.47kgBPF，在120℃下混合均匀，加入催化剂0.02g并搅拌均匀，在155℃下反应90min，并测试环氧值合格后，降温至100℃加入5Kg环保溶剂和5Kg乳化剂搅拌均匀并降温至55~65℃，并开始缓慢滴加去离子水使环氧树脂在搅拌速度1200rpm下，搅拌45min进行乳化。乳化合格后，高速搅拌下加入潜伏固化剂、水性黑色浆、流平剂和消泡剂制得成品单组份水性环氧暂时性保护油墨。
比较例1
本实施例中，首先将21kg E51环氧树脂、58.5 kg分子量1500的缩水甘油醚、7.25kgBPF，在120℃下混合均匀，加入催化剂0.02g并搅拌均匀，在155℃下反应90min，并测试环氧值合格后，降温至100℃加入5Kg环保溶剂和5Kg乳化剂搅拌均匀并降温至55~65℃，并开始缓慢滴加去离子水使环氧树脂在搅拌速度1200rpm下，搅拌45min进行乳化。乳化合格后，高速搅拌下加入潜伏固化剂、水性黑色浆、流平剂和消泡剂制得成品单组份水性环氧暂时性保护油墨。
单组份水性环氧暂时性保护油墨性能测试：
乳液的储存稳定性测试：
将比较例1、实施例1、实施例2、实施例3的单组份水性环氧暂时性保护油墨放入50℃烘箱进行乳液稳定性测试，观察乳液是否分层，絮凝，结块等。其测试结果如下表1：
表1 乳液在50度烘箱加速考察乳液储存稳定性的测试结果
| 比较例1 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | |
| 观察乳液是否分层，絮凝，结块等(天) | 15天过后发现乳液分层 | 30天后乳液正常，未发现分层，絮凝，结块等 | 30天后乳液正常，未发现分层，絮凝，结块等 | 30天后乳液正常，未发现分层，絮凝，结块等 |
喷涂涂层热固化后耐切削液测试：
将喷涂在铝合金上的比较例1、实施例1、实施例2、实施例3的单组份水性环氧暂时性保护油墨在90℃，烘烤60min，其耐切削液测试结果如下表2：
表2 涂层固化后耐切削液的测试结果
| 比较例1 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | |
| 90℃，烘烤60min的指压干 | 粘手指 | 指触干爽 | 指触干爽 | 指触干爽 |
| 油墨浸入在常温的切削液中抵抗切削液的能力 | 1.5小时表面涂层发粘 | 7小时，漆膜未见异常 | 7小时，漆膜未见异常 | 7小时，漆膜未见异常 |
油墨涂层在脱模剂中脱模效果的测试：
油墨涂层在脱模剂中清洗程度的测试，比较例1、实施例1、实施例2、实施例3清洗效果测试结果如下表3：
表3 在脱模剂中的清洗效果的测试结果
| 比较例1 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | |
| 在脱模剂中5min后的清洗干净程度 | 漆膜未清洗干净 | 漆膜清洗干净 | 漆膜清洗干净 | 漆膜清洗干净 |
实施例结果表明，此单组份水性环氧暂时性保护油墨，低温储存稳定好，能在90℃，45~75mi下进行微交联化学固化。既能抵抗7小时切削液的化学攻击，用能在脱模剂中油墨涂层清洗干净。
以上所述实施例仅表达本发明的实施方式，并不能因此理解为对本发明范围的限制，也并非对本发明的结构作任何形式上的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种单组份水性环氧暂时性保护油墨，其特征在于，按质量份数计，包括以下组分和含量：
水性环氧乳液 15～55份；
潜伏固化剂 0.5~5.0 份；
水性黑色浆 10~20份；
流平剂 0.1~1.0份；
消泡剂 0.1~1.0份；
去离子水 22.5~69.8份。
2.根据权利要求1所述的一种单组份水性环氧暂时性保护油墨，其特征在于，所述的水性环氧乳液，是经化学合成具有一定亲水性的线性高分子环氧树脂，同时在乳化剂乳化下而成的乳液。
3.根据权利要求2所述的一种单组份水性环氧暂时性保护油墨，其特征在于，所述的具有一定亲水性的线性高分子环氧树脂，其化学合成是通过分子量为300~5000的一种或一种以上的缩水甘油醚与双酚A型基础环氧树脂E51、E20、E44中的一种或一种以上的进行链增长反应，该反应达到8000~30000分子量时的中间产物，通过扩链剂双酚A、双酚F的中的一种或两种扩链剂进行扩链，达到线性分子结构的快速增涨。
4.根据权利要求2所述的一种单组份水性环氧暂时性保护油墨，其特征在于，所述的乳化剂，其分子结构具有活性官能团，与线性高分子环氧树脂交联固化参与成膜，能够减少因乳化剂的引入导致漆膜物化性能的降低。
5.根据权利要求1所述的一种单组份水性环氧暂时性保护油墨，其特征在于，所述的潜伏固化剂，能够在85~95℃，45~75min条件下参与亲水性的线性高分子环氧树脂和乳化剂的交联反应，增强漆膜的物理化学的性能。
6.权利要求1~5任一权利要求所述的单组份水性环氧暂时性保护油墨的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
首先合成线性高分子环氧树脂，通过分子量为300~5000的一种或一种以上的缩水甘油醚与双酚A型基础环氧树脂E51、E20、E44中的一种或一种以上的进行链增长反应，该反应达到8000~30000分子量时的中间产物，通过扩链剂双酚A、双酚F中的一种或两种扩链剂进行扩链，达到线性分子结构的快速增涨，此线性高分子环氧树脂化学反应结束后，降温至100℃加入环保溶剂和乳化剂搅拌均匀并降温至55~65℃，同时开始缓慢滴加去离子水使线性高分子环氧树脂在搅拌速度500~3000rpm下，搅拌15~120min进行乳化，乳化合格后得到水性环氧乳液；再在高速搅拌下加入潜伏固化剂、水性黑色浆、流平剂和消泡剂制得成品单组份水性环氧暂时性保护油墨。
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