環保型可剝性保護涂料的研制

張震，李麗，王穎，李在興，榮海宏

（1.哈爾濱化工研究所，黑龍江 哈爾濱 150020；2.黑龍江省生態技術學院，黑龍江 哈爾濱 150025）

環保型可剝性保護涂料的研制

張震1,*，李麗1，王穎1，李在興1，榮海宏2

（1.哈爾濱化工研究所，黑龍江 哈爾濱 150020；2.黑龍江省生態技術學院，黑龍江 哈爾濱 150025）

選用丙烯酸改性有機硅樹脂為主成膜物，輔以聚異丁烯、SBS樹脂和酚醛樹脂進行物理改性，再加入補強材料、其他助劑和含碳酸酯的混合溶劑，制得環保型可剝性保護涂料。應用結果表明，該涂料涂膜剝離強度為500 N/m，拉伸強度5 MPa，化銑后膠膜易于剝除，浸蝕比為0.3 ～ 0.5。一次涂膠，在300 g/L的NaOH溶液中連續化銑多次后無漏蝕，滿足客戶需求。

可剝性保護涂料；有機硅樹脂；改性；化學銑切

1 前言

可剝性保護涂料用途廣泛，可用于飛機制造、機械加工、電子行業、電鍍、陽極氧化等化學表面處理。可剝性保護涂料的作用是涂覆于不需加工的金屬及非金屬表面以保護工件。化學銑切(簡稱化銑)加工是利用化學溶液對工件表面進行腐蝕的一種加工技術。可剝性保護涂料是化銑過程中不可缺少的重要材料，在化銑加工過程中起到暫時的保護作用。它必須滿足化銑工藝要求，具有極好的抗化學腐蝕性，在化銑工序完成后成膜物易于整張剝除[1]。

2 試驗

2. 1 原料

甲基丙烯酸甲酯(AR)、甲基丙烯酸(AR)，天津試劑廠；乙烯基硅烷偶聯劑(乙烯基三甲氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷)，哈爾濱化工研究所；引發劑(BPO)、正丁醇(AR)、碳酸酯類溶劑和乙醇，北京化學試劑廠；聚異丁烯，錦州康泰潤滑油有限公司；SBS樹脂，岳陽巴陵化工有限公司；酚醛樹脂，重慶恒安化工有限公司。

2. 2 儀器

WB-3000D型電動攪拌器，上海銀鯊機器制造有限公司；KZ04電加熱套，杭州曠維實驗設備有限公司；NDJ-N1型旋轉黏度計，上海沐軒實業有限公司；S150型研磨機，上海順飛化工機械有限公司。

2. 3 合成方法

2. 3. 1 主成膜物的制備

將丙烯酸單體與乙烯基三甲氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷加入反應釜，反應溫度控制在(70 ± 5) °C，在引發劑(BPO)引發下恒溫反應8 h，發生自由基聚合反應，得到丙烯酸改性有機硅樹脂。

2. 3. 2 主成膜物的物理改性

用自制的丙烯酸改性有機硅樹脂輔以聚異丁烯、SBS樹脂和酚醛樹脂，在一定溫度及高速攪拌下進行物理改性。

2. 3. 3 涂料的制備

(1) 配方(以質量分數表示)：

(2) 涂料的制備：將混合溶劑置于容器內加熱到一定溫度，在恒溫和快速攪拌下，按配方比例緩慢加入改性后的有機硅樹脂主成膜物、補強材料、顏填料等。加料速度以主成膜物在溶劑中未完全分散之前不出現結塊為宜。快速攪拌是為了加速主成膜物的分散和擴散作用[2]。加料完成后反應一段時間，關閉加熱熱源，自然冷卻至室溫，用研磨機研磨，最后用銅網過濾即制成保護涂料。

2. 4 性能檢測

涂料各項性能檢測方法及技術指標見表1。

表1 可剝型保護涂料性能檢測方法及技術指標Table 1 Performance test methods and technical indexes for strippable protective paint

3 結果與討論

3. 1 酚醛樹脂的熔融指數對涂料性能的影響

根據化銑工藝要求，保護涂料在80 ～ 120 °C的堿性條件下應保持穩定，并有一定的粘附能力。因此，對酚醛樹脂的熔融溫度與保護涂料的耐溫性能做了對比試驗，結果見表2。

表2 不同溫度下酚醛樹脂的熔融指數Table 2 Melt flow indexes of phenolic resin at different temperatures

從表2可以看出，在提高酚醛樹脂的熔融溫度的同時，也提高了保護涂料的耐溫性。依據試驗結果，選用熔融溫度為120 °C的酚醛樹脂(對酚醛樹脂進行螯合試驗，最終只能達到120 °C)。

3. 2 改性后主成膜物對涂料性能的影響

在試驗中，用未經物理改性的主成膜物有機硅樹脂和經物理改性后的有機硅樹脂制備的涂料做了對比試驗，結果見表3。從表中數據看出，經聚異丁烯、SBS樹脂和酚醛樹脂進行物理改性的主成膜物致密性好，有足夠的附著力，又能容易剝離，還有極好的抗化學腐蝕性。該可剝膠的成膜物可室溫固化，耐熱，耐腐蝕，柔韌性優異，并且該可剝膠的成膜物可在溶劑中溶解，實現了保護膠成膜物的重復使用，降低了生產成本，對環境無污染。

表3 改性與未改性有機硅樹脂對涂膜性能的影響Table 3 Effects of organic silicon resin before and after modification on film properties

3. 3 溶劑的選擇對涂料性能的影響

溶劑的揮發速度直接影響到膠膜材料析出的順序和結晶的排列情況，從而對膠膜強度產生影響[3]。溶劑的選擇原則是溶質和溶劑的溶解度參數相近。復合溶劑體系更有利于膠料的溶解。為此，在試驗中做了單組分溶劑和混合溶劑的對比試驗，結果見表4。

表4 不同溶劑的性能Table 4 Performance of different solvents

從表4得知，選擇復合溶劑體系，揮發速度適中，溶解能力強，流平好，使膠膜的表觀性得到保證。

3. 4 補強材料對涂料性能的影響

單獨使用成膜材料，存在膠膜延伸率高的缺點，會在工藝中造成諸多不便。如：剝膠時，不易整張剝除；化銑時，由于膜偏軟，在化銑過程中產生的氫氣流的沖擊下易振動，造成浸蝕比值過大；涂刷中，體系流平性差，影響膠膜的均勻平整。為了改善上述存在的問題，在可剝性保護涂料中加入適量的補強材料[4]，既改善了上述缺點，又使產品保持了一定的柔韌性，提高了膠的剝離強度和硬度，同時賦予膠一定的觸變性。而且補強材料的加入在提高可剝膠的固含量的同時，也提高了體系的耐熱性和可剝性。

3.5 性能檢測結果

以經物理改性后的有機硅樹脂為主成膜物，加入填料和其他助劑得到的環保型可剝性保護涂料的性能檢測結果見表5。

表5 環保型可剝性保護涂料性能檢測結果Table 5 Performance test results of environment friendly strippable protective paint

表 5表明，所研制的可剝型保護涂料各項性能符合技術指標要求。

4 應用效果

產品在沈陽飛機制造公司進行了應用試驗，結果發現，化銑前后膠膜易于剝除；一次涂膠，在300 g/L的NaOH溶液中連續化銑多次，無漏蝕；直線性好，化銑后，筋、線邊緣整齊；浸蝕比為0.3 ～ 0.5，完全滿足沈陽飛機制造公司鋁合金化銑工藝的要求。

5 結論

用丙烯酸改性有機硅樹脂為主成膜物，輔以聚異丁烯、SBS樹脂和酚醛樹脂進行物理改性，再加入填料和其他助劑得到的環保型可剝性保護涂料，既有足夠的附著力，又能容易剝離，還有極好的抗化學腐蝕性。該保護膠的成膜物可在常溫固化，使用的溶劑環保對環境無污染。可剝性保護涂料作為臨時性保護層，其耐酸、耐堿性及耐高溫性能好，可用于飛機制造、電子行業、電鍍、陽極氧化等的化學表面處理。

[1] 楊海燕, 陸聯弟, 王家穎, 等. HX-01A化學銑切保護膠的應用[J]. 化學工程師, 1998 (4): 48-49, 8.

[2] 林翠, 王文英, 孟江燕, 等. 可剝性化銑保護涂料的研制[J]. 表面技術, 2006, 35 (3): 61-63.

[3] 王穎, 周春艷, 張震,. 環境友好型化學銑切保護涂料的研制[J]. 現代涂料與涂裝, 2008, 11 (7): 30-31.

[4] 戰鳳昌, 李悅良. 專用涂料[M]. 北京: 化學工業出版社, 1988: 167-193.

Preparation of environment friendly strippable protective paint//

ZHANG Zhen*, LI Li, WANG Ying, LI Zai-xing, RONG Hai-hong

An environment friendly strippable protective paint was prepared with acrylic modified silicone resin as main film forming material through physical modification by polyisobutylene, SBS resin and phenolic resin, as well as adding with reinforcing materials, other assistants and a mixed solvent containing carbonate. The application results indicated that the film has a stripping strength of 500 N/m, tensile strength of 5 MPa and erosion width to depth ratio of 0.3-0.5, being easily stripped after chemical milling. The workpiece applied the film once showed no erosion after continuous chemical milling several times in 300 g/L NaOH solution, thus meeting the requirements of clients.

strippable protective paint; silicone resin; modification; chemical milling

Harbin Chemical Industry Institute, Harbin 150020, China

TQ637

A

1004 – 227X (2011) 04 – 0068 – 03

2010–09–27

2010–11–15

張震（1953–），男，遼寧人，大學，高級工程師，主要從事“三防”保護劑、化銑保護膠等特種涂料的研究、開發、生產和技術服務。

作者聯系方式：(E-mail) 499699363@qq.com。

[ 編輯：韋鳳仙 ]