水性丙烯酸树脂在可剥离涂料应用中的制备及研究
可剥离涂料是一种特殊的保护涂料,涂覆在基材表面用于隔绝外界侵蚀,避免其在生产、运输或存储过程中受到刮擦、划伤、老化、污染、灰尘、油污、指纹等影响,也称之为临时性防护涂料,可以为各种基材表面提供临时性保护,譬如塑料、金属、木材、陶瓷、玻璃、橡胶、预涂件(如预涂聚氨酯面漆)等,一般保护的周期从几天到几个月不等,且保护结束之后可以方便地从基材表面剥离,且不对基材表面产生负面影响。
可剥离涂料的应用范围广泛,可用于金属材料和非金属材料的室内和户外、短期和长期、预涂和非预涂、常温和高温等多种用途保护(见表1)。欧美国家已经广泛地将这类材料用于甲板、汽车生产、船舶建造防护、集装箱货运,风机叶片制造等领域,以阻挡组块对接部位在焊接和热工作业中产生的灰尘或焊渣的影响。可剥离涂料保护膜另外一个主要的应用领域是国防工业,比如可用于保护航天航空零件、武器、军舰、导弹等军事装备。核工业领域可剥离保护涂料被用于去除核设施设备上的放射性同位素污染物。
表1 可剥离涂料的各种应用领域
可剥离涂料除了被广泛使用在工业上外,在民用上也有十分广泛的应用前景,比如家用汽车改色保护,厨房瓷砖保护,抽油烟机免清洗保护,家具,电器,刷新服务等。目前国际市场上有多家知名涂料制造厂商都开发了这种类型的新型材料,如大众化学品公司推出的ShipProtect系列水溶性可剥离涂料、AkzoNobel国际油漆公司的Interseal121水性丙烯酸涂料等。
可剥离涂料用树脂主要有溶剂型树脂、热熔型树脂、水性聚氨酯、丙烯酸、环氧等体系,但是不同的体系具有不同的性能特点。目前存在以下3个问题:第一、溶剂型体系大量的溶剂VOC释放对环境造成较大的负面影响,水性体系VOC则大大降低甚至没有;第二、很多可剥离涂料只适用于部分基材,对很多基材不具有可剥离性,广谱适用性较差;第三、几乎所有的可剥离涂料体系都存在长时间保护后不容易或者不能剥离的情况,这就会大大降低可剥离涂料的应用范围。目前大多数可剥离涂料借助可剥离助剂的帮助来有效降低漆膜和基材的附着力,常见的剥离助剂有高级脂肪酸酯、脂肪酸盐、蜡、表面活性剂、有机硅等,这些助剂有一定的作用,但是副作用比较大,对基材表面产生多种不利影响。
本研究利用附着力控制技术设计合成了新型丙烯酸乳液,并以此作为成膜物质,确保具有良好内聚力的同时,又可以有效的降低基材附着力,配以合适的颜填料和助剂,制备了一种水性可剥离涂料,研究了可剥离涂料的机理,可剥离涂膜的影响因素,对基材的影响性,测试可剥离涂料的耐水性、耐光照老化性以及耐老化后的可剥离性。
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实验部分
1.1主要原料及仪器
盐雾箱Q-Fog、加速老化试验箱:美国Q-Lab;多功能伺服试验机AI-7000:Gotech公司;扫描电子显微镜SU1510:日立;接触角测试仪VCAOptimaXE:美国AST。
1.2制备及性能检测
1.2.1水性可剥离丙烯酸乳液的制备
可剥离丙烯酸乳液的制备创新性地采用了附着力控制技术,通过乳液聚合工艺,特殊的单体配比,大分子空间位阻设计,合适的粒径选择等制备了该特种丙烯酸酯乳液,辅以适当的条件将其他助剂加入乳液中,最后制得稳定的水性可剥离丙烯酸酯乳液PRIMAL™PC-25。该乳液外观呈现乳白色,固含量为(50.0±1.0)%
1.2.2水性可剥离涂料的制备
用制备的水性丙烯酸酯乳液PRIMAL™PC-25配制可剥离涂料,推荐配方如表2所示。其中调漆阶段为主,选择合适的颜色及调整合适的色浆用量,得到醒目和有区别性的保护颜色,本研究以蓝色色浆为推荐颜色。
表2 基于可剥离乳液PRIMAL
™
PC-25的涂料配方
1.2.3可剥离漆膜的制备
将制备好的水性丙烯酸酯涂料采用空气喷涂(或滚涂、刷涂)的方式,将涂层覆盖在相应的基材上,然后室温条件下养护一定的时间,待干燥后测试漆膜厚度和漆膜的相关性能等。
1.2.4可剥离漆膜性能测试
可剥离漆膜性能测试包括很多,其中剥离性测试是最重要的,因目前无测试标准供参考,故本文自定义方法如下:将水性可剥离涂料喷涂在样板上,室温干燥3d后,进行剥离测试,剥离效果分成5个等级,如表3所示。剥离性能通过剥离难易程度进行评级的模式来判断,判断的依据包括剥离强度大小、漆膜残留率、漆膜完整性、对底材的影响等因素。
表3 剥离等级描述及划分
除了漆膜的可剥离测试以外,还包括其他的性能测试,比如漆膜泡水和阻隔性、户外曝晒耐候性、QUVA加速老化、拉伸强度、伸长率、干燥时间、剥离强度等,具体的测试方法参考如下标准或描述。
泡水测试:参照GB/T1733—1993来测试漆膜的耐水性,同时进行了修改测试:在水中加入一定的黄土,配成20%浓度的水溶液,来测试漆膜的耐水性,既考察漆膜的耐水性,同时也能检验漆膜对....
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