0.引言
可剝離涂料主要用于涂裝保護(hù)較精密的金屬工件、器件等,使之在貯運過程不被損傷,并能起到防腐作用。其涂膜除了具有普通涂膜一般特性外,還特別要求其具有一定的彈性與強(qiáng)度,并對其保護(hù)基面有合適的附著力及良好的可剝離性。傳統(tǒng)的可剝離涂料分為熱熔型和溶劑型兩類[1-5]。溶劑型一般采用過氯乙烯樹脂、低相對分子質(zhì)量聚苯乙烯、聚丙烯酰胺等為成膜劑,溶于有機(jī)溶劑中,并添加其他輔助料配制而成。熱熔型大多以改性纖維素為成膜材料,在加熱情況下將樹脂與其他輔助材料混熔而成,使用時將其熔融后浸涂于工件表面,冷卻后在工件表面附上一層可剝離涂膜。較溶劑型相比,熱熔型不使用揮發(fā)性溶劑,是值得提倡的一類可剝離涂料產(chǎn)品。本研究選用苯乙烯-異戊二烯?苯乙烯三嵌段共聚物(SIS)作成膜劑,研制了熱熔型ZHK-01可剝離涂料,經(jīng)過國內(nèi)外客戶近3年使用,效果良好。
1.原料與實驗
1.1主要原料及儀器
SIS三嵌段共聚物:工業(yè)級,BostikH2494A,上海王氏化工有限公司;流平劑:自制;超細(xì)氣相二氧化硅:2500目,武漢大學(xué)化工廠;1010抗氧劑:北京加成助劑研究所;紫外線吸收劑ZW05:瑞士clariant公司;二甲基硅油:100~1000mPa?s,日本信越公司;六甲基二硅氮烷:工業(yè)級,浙江新安化工集團(tuán)公司;活性碳酸鈣:工業(yè)級,石門活性碳酸鈣有限公司。XLL-250型電子拉力機(jī):長春試驗機(jī)廠;XHS(A)型邵氏橡塑硬度計:天津材料試驗機(jī)廠;模壓機(jī)(KL-2型):湖南益陽橡塑機(jī)械廠;高溫綜合熱分析儀(ZRY-2P型):上海精密儀器有限公司;單螺桿捏合機(jī)(TR-70型):山東軸承儀器有限公司。
1.2實驗方法
1.2.1超細(xì)二氧化硅表面處理[6]
按一定比例將超細(xì)二氧化硅、六甲基二硅氮烷、硅油進(jìn)行預(yù)混合后,經(jīng)捏合機(jī)捏合、脫氨,即得到表面處理過的超細(xì)二氧化硅。
1.2.2可剝離涂料制備
將表面處理過的超細(xì)二氧化硅、SIS、紫外線吸收劑ZW05、抗氧劑1010、流平劑、活性碳酸鈣按一定比例進(jìn)行預(yù)混合后,在螺桿捏合機(jī)中進(jìn)行捏合,捏合溫度140~150℃,捏合物冷卻后進(jìn)行切片、計量、包裝,制得可剝離涂料。
1.2.3性能測試
用XLL-250型電子拉力機(jī),按GB/T528?1998標(biāo)準(zhǔn)方法測定涂膜的抗張強(qiáng)度、斷裂伸長率;用XHS(A)型邵氏橡塑硬度計,按GB/T531?1999標(biāo)準(zhǔn)方法測定涂膜的硬度;按GB/T529?1999標(biāo)準(zhǔn)方法測定涂膜的剝離強(qiáng)度。耐腐蝕性、耐化學(xué)藥品性均按GB/T1763?1989標(biāo)準(zhǔn)方法測定。其他性能均按相關(guān)國標(biāo)規(guī)定方法測定。涂膜熱老化試驗:在干燥、清潔的鋼板上制備可剝離涂膜,待膜實干后剝下進(jìn)行試驗。升溫速率10℃/min,氮氣流量120mL/min,TG量程20mg,根據(jù)熱失質(zhì)量曲線確定涂膜熱分解溫度。
2.結(jié)果與討論
2.1可剝離涂料的基本配方及其涂膜性能
各材料用量按質(zhì)量比為:SIS350~400、超細(xì)二氧化硅45~60、活性碳酸鈣40~55、二甲基硅油2~4、紫外線吸收劑3~5、抗氧劑3~5、流平劑3~6。SIS三元嵌段共聚物的組成及相對分子質(zhì)量是影響可剝離涂料的關(guān)鍵因素,有關(guān)此方面的數(shù)據(jù)將在申請的發(fā)明專利文獻(xiàn)中具體報道。由上述配方制得的可剝離涂料可用于鋼鐵、鋁材、玻璃基材上,如涂在馬口鐵上,涂膜理化性能如表1所示。
表1涂膜性能檢測結(jié)果
從表1可知,本研究的可剝離涂料涂膜性能除耐汽油性較差外,其余指標(biāo)均能很好地滿足可剝離涂料要求。
2.2超細(xì)二氧化硅用量對涂膜性能的影響
二氧化硅具有補強(qiáng)作用,在一定的添加量范圍內(nèi),可以有效地提高涂膜的抗張強(qiáng)度、剝離強(qiáng)度及斷裂伸長率等。由于使用的超細(xì)二氧化硅比表面積大,且表面含有大量羥基,使之很難分散到成膜物質(zhì)中,影響補強(qiáng)效果,因此,需要對超細(xì)二氧化硅進(jìn)行表面處理。表2為表面處理的超細(xì)二氧化硅的添加量對涂膜性能的影響。
表2二氧化硅用量對涂膜性能的影響
注:(1)占總物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。
從表2可知,隨著二氧化硅用量增加,涂膜的抗張強(qiáng)度、剝離強(qiáng)度、斷裂伸長率及涂膜硬度均不斷增大??箯垙?qiáng)度為7.5MPa,當(dāng)二氧化硅用量達(dá)13.0%時,再增加其用量,涂膜的抗張強(qiáng)度增加不明顯;而對剝離強(qiáng)度來說,隨著二氧化硅用量增加,涂膜剝離強(qiáng)度仍然不斷增加;對斷裂伸長率而言,當(dāng)二氧化硅用量達(dá)13.0%以上時,再增加其用量,斷裂伸長率變化不大;而對涂膜硬度,當(dāng)二氧化硅用量達(dá)13.0%以上時,其涂膜硬度變化不大。對于剝離涂料,其涂膜抗張強(qiáng)度應(yīng)盡可能大,以保證涂膜在剝離過程中不易撕裂,即保證涂膜的剝離效率;其涂膜的剝離強(qiáng)度要適中,剝離強(qiáng)度太小,涂膜對基材保護(hù)作用不強(qiáng),剝離強(qiáng)度太高,給涂膜剝離造成困難,因此,超細(xì)二氧化硅用量占物質(zhì)總質(zhì)量的13.0%左右比較合適。
2.3活性碳酸鈣用量對涂膜性能的影響
在其他物質(zhì)配比不變的情況下,改變活性碳酸鈣的添加量,考察其對涂膜性能的影響,結(jié)果如表3所示。
表3活性碳酸鈣的用量對涂膜性能的影響
注:(1)占總物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。
由表3可知,隨著活性碳酸鈣用量增加,涂膜的抗張強(qiáng)度、剝離強(qiáng)度、斷裂伸長率下降,而涂膜的硬度增加;當(dāng)活性碳酸鈣用量占總物質(zhì)量的10.0%時,再增加其用量,涂膜的斷裂伸長率明顯降低,而涂膜的硬度變化不明顯?;钚蕴妓徕}主要是作填料使用,起到降低成本的作用,但其加量在應(yīng)保證剝離涂料涂膜性能的前提下,盡可能加多些。因此,綜合權(quán)衡,其添加量為總物質(zhì)質(zhì)量的10.0%左右較合適。
2.4流平劑用量對涂膜性能的影響
采用陽離子聚合法自制了低相對分子質(zhì)量聚烯烴流平劑,將不同量的流平劑分別加入成膜體系內(nèi),探討流平劑用量對涂膜性能的影響,實驗結(jié)果如表4。
表4流平劑用量對涂膜性能的影響(1)
注:(1)二氧化硅用量為13.0%、活性碳酸鈣用量為10.0%;(2)流平劑用量為流平劑占總物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。
研究表明,當(dāng)流平劑用量在0.5%以下時,涂膜平整性及光滑度不夠。由于所添加的流平劑為低相對分子質(zhì)量聚烯烴,隨著其用量增加,涂膜的抗張強(qiáng)度、剝離強(qiáng)度、硬度逐步降低,特別是當(dāng)流平劑用量達(dá)1.0%以上時,涂膜的抗張強(qiáng)度、剝離強(qiáng)度、硬度明顯下降,而涂膜的斷裂伸長率有所增加,這可能是因為此時流平劑分子在膜體系內(nèi)起了增塑作用。因此,流平劑的用量占物質(zhì)總質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5%~1.0%范圍較適合,既保證了涂膜的外觀,又保證了涂膜物理機(jī)械性能。
2.5涂膜的熱穩(wěn)定性
圖1為可剝離涂料涂膜的熱失質(zhì)量曲線。
由圖1可知,250℃時涂膜開始分解;375~487℃范圍內(nèi),涂膜快速分解。
3.結(jié)語
(1)熱熔型ZHK-01可剝離涂料具有良好的彈性、抗張強(qiáng)度、耐腐蝕性和適宜的剝離強(qiáng)度,可涂在鋼材、鋁材、玻璃等基材上,對基材進(jìn)行有效保護(hù),并能有效地剝離,其涂膜具有較好的熱穩(wěn)定性。(2)在涂料配方中,除了成膜物SIS的組成、相對分子質(zhì)量對涂膜性能有影響外,其他成分如超細(xì)二氧化硅、活性碳酸鈣、流平劑對涂膜性能也有較大影響,其添加量分別占物質(zhì)總質(zhì)量的13.0%、10.0%、0.5%~1.0%時,能制得性能較為理想的可剝離涂料。__
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