环保型可剥性保护涂料的研制

张震，李丽，王颖，李在兴，荣海宏

（1.哈尔滨化工研究所，黑龙江 哈尔滨 150020；2.黑龙江省生态技术学院，黑龙江 哈尔滨 150025）

环保型可剥性保护涂料的研制

张震1,*，李丽1，王颖1，李在兴1，荣海宏2

（1.哈尔滨化工研究所，黑龙江 哈尔滨 150020；2.黑龙江省生态技术学院，黑龙江 哈尔滨 150025）

选用丙烯酸改性有机硅树脂为主成膜物，辅以聚异丁烯、SBS树脂和酚醛树脂进行物理改性，再加入补强材料、其他助剂和含碳酸酯的混合溶剂，制得环保型可剥性保护涂料。应用结果表明，该涂料涂膜剥离强度为500 N/m，拉伸强度5 MPa，化铣后胶膜易于剥除，浸蚀比为0.3 ～ 0.5。一次涂胶，在300 g/L的NaOH溶液中连续化铣多次后无漏蚀，满足客户需求。

可剥性保护涂料；有机硅树脂；改性；化学铣切

1 前言

可剥性保护涂料用途广泛，可用于飞机制造、机械加工、电子行业、电镀、阳极氧化等化学表面处理。可剥性保护涂料的作用是涂覆于不需加工的金属及非金属表面以保护工件。化学铣切(简称化铣)加工是利用化学溶液对工件表面进行腐蚀的一种加工技术。可剥性保护涂料是化铣过程中不可缺少的重要材料，在化铣加工过程中起到暂时的保护作用。它必须满足化铣工艺要求，具有极好的抗化学腐蚀性，在化铣工序完成后成膜物易于整张剥除[1]。

2 试验

2. 1 原料

甲基丙烯酸甲酯(AR)、甲基丙烯酸(AR)，天津试剂厂；乙烯基硅烷偶联剂(乙烯基三甲氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷)，哈尔滨化工研究所；引发剂(BPO)、正丁醇(AR)、碳酸酯类溶剂和乙醇，北京化学试剂厂；聚异丁烯，锦州康泰润滑油有限公司；SBS树脂，岳阳巴陵化工有限公司；酚醛树脂，重庆恒安化工有限公司。

2. 2 仪器

WB-3000D型电动搅拌器，上海银鲨机器制造有限公司；KZ04电加热套，杭州旷维实验设备有限公司；NDJ-N1型旋转黏度计，上海沐轩实业有限公司；S150型研磨机，上海顺飞化工机械有限公司。

2. 3 合成方法

2. 3. 1 主成膜物的制备

将丙烯酸单体与乙烯基三甲氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷加入反应釜，反应温度控制在(70 ± 5) °C，在引发剂(BPO)引发下恒温反应8 h，发生自由基聚合反应，得到丙烯酸改性有机硅树脂。

2. 3. 2 主成膜物的物理改性

用自制的丙烯酸改性有机硅树脂辅以聚异丁烯、SBS树脂和酚醛树脂，在一定温度及高速搅拌下进行物理改性。

2. 3. 3 涂料的制备

(1) 配方(以质量分数表示)：

(2) 涂料的制备：将混合溶剂置于容器内加热到一定温度，在恒温和快速搅拌下，按配方比例缓慢加入改性后的有机硅树脂主成膜物、补强材料、颜填料等。加料速度以主成膜物在溶剂中未完全分散之前不出现结块为宜。快速搅拌是为了加速主成膜物的分散和扩散作用[2]。加料完成后反应一段时间，关闭加热热源，自然冷却至室温，用研磨机研磨，最后用铜网过滤即制成保护涂料。

2. 4 性能检测

涂料各项性能检测方法及技术指标见表1。

表1 可剥型保护涂料性能检测方法及技术指标Table 1 Performance test methods and technical indexes for strippable protective paint

3 结果与讨论

3. 1 酚醛树脂的熔融指数对涂料性能的影响

根据化铣工艺要求，保护涂料在80 ～ 120 °C的碱性条件下应保持稳定，并有一定的粘附能力。因此，对酚醛树脂的熔融温度与保护涂料的耐温性能做了对比试验，结果见表2。

表2 不同温度下酚醛树脂的熔融指数Table 2 Melt flow indexes of phenolic resin at different temperatures

从表2可以看出，在提高酚醛树脂的熔融温度的同时，也提高了保护涂料的耐温性。依据试验结果，选用熔融温度为120 °C的酚醛树脂(对酚醛树脂进行螯合试验，最终只能达到120 °C)。

3. 2 改性后主成膜物对涂料性能的影响

在试验中，用未经物理改性的主成膜物有机硅树脂和经物理改性后的有机硅树脂制备的涂料做了对比试验，结果见表3。从表中数据看出，经聚异丁烯、SBS树脂和酚醛树脂进行物理改性的主成膜物致密性好，有足够的附着力，又能容易剥离，还有极好的抗化学腐蚀性。该可剥胶的成膜物可室温固化，耐热，耐腐蚀，柔韧性优异，并且该可剥胶的成膜物可在溶剂中溶解，实现了保护胶成膜物的重复使用，降低了生产成本，对环境无污染。

表3 改性与未改性有机硅树脂对涂膜性能的影响Table 3 Effects of organic silicon resin before and after modification on film properties

3. 3 溶剂的选择对涂料性能的影响

溶剂的挥发速度直接影响到胶膜材料析出的顺序和结晶的排列情况，从而对胶膜强度产生影响[3]。溶剂的选择原则是溶质和溶剂的溶解度参数相近。复合溶剂体系更有利于胶料的溶解。为此，在试验中做了单组分溶剂和混合溶剂的对比试验，结果见表4。

表4 不同溶剂的性能Table 4 Performance of different solvents

从表4得知，选择复合溶剂体系，挥发速度适中，溶解能力强，流平好，使胶膜的表观性得到保证。

3. 4 补强材料对涂料性能的影响

单独使用成膜材料，存在胶膜延伸率高的缺点，会在工艺中造成诸多不便。如：剥胶时，不易整张剥除；化铣时，由于膜偏软，在化铣过程中产生的氢气流的冲击下易振动，造成浸蚀比值过大；涂刷中，体系流平性差，影响胶膜的均匀平整。为了改善上述存在的问题，在可剥性保护涂料中加入适量的补强材料[4]，既改善了上述缺点，又使产品保持了一定的柔韧性，提高了胶的剥离强度和硬度，同时赋予胶一定的触变性。而且补强材料的加入在提高可剥胶的固含量的同时，也提高了体系的耐热性和可剥性。

3.5 性能检测结果

以经物理改性后的有机硅树脂为主成膜物，加入填料和其他助剂得到的环保型可剥性保护涂料的性能检测结果见表5。

表5 环保型可剥性保护涂料性能检测结果Table 5 Performance test results of environment friendly strippable protective paint

表 5表明，所研制的可剥型保护涂料各项性能符合技术指标要求。

4 应用效果

产品在沈阳飞机制造公司进行了应用试验，结果发现，化铣前后胶膜易于剥除；一次涂胶，在300 g/L的NaOH溶液中连续化铣多次，无漏蚀；直线性好，化铣后，筋、线边缘整齐；浸蚀比为0.3 ～ 0.5，完全满足沈阳飞机制造公司铝合金化铣工艺的要求。

5 结论

用丙烯酸改性有机硅树脂为主成膜物，辅以聚异丁烯、SBS树脂和酚醛树脂进行物理改性，再加入填料和其他助剂得到的环保型可剥性保护涂料，既有足够的附着力，又能容易剥离，还有极好的抗化学腐蚀性。该保护胶的成膜物可在常温固化，使用的溶剂环保对环境无污染。可剥性保护涂料作为临时性保护层，其耐酸、耐碱性及耐高温性能好，可用于飞机制造、电子行业、电镀、阳极氧化等的化学表面处理。

[1] 杨海燕, 陆联弟, 王家颖, 等. HX-01A化学铣切保护胶的应用[J]. 化学工程师, 1998 (4): 48-49, 8.

[2] 林翠, 王文英, 孟江燕, 等. 可剥性化铣保护涂料的研制[J]. 表面技术, 2006, 35 (3): 61-63.

[3] 王颖, 周春艳, 张震,. 环境友好型化学铣切保护涂料的研制[J]. 现代涂料与涂装, 2008, 11 (7): 30-31.

[4] 战凤昌, 李悦良. 专用涂料[M]. 北京: 化学工业出版社, 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

张震（1953–），男，辽宁人，大学，高级工程师，主要从事“三防”保护剂、化铣保护胶等特种涂料的研究、开发、生产和技术服务。

作者联系方式：(E-mail) 499699363@qq.com。

[ 编辑：韦凤仙 ]