一种新型镁合金脱漆剂的研制

黄 娇， 闫俊廷， 赵春英， 文松林

(沈阳理工大学环境与化学工程学院， 辽宁沈阳110159)

一种新型镁合金脱漆剂的研制

黄 娇， 闫俊廷， 赵春英， 文松林

(沈阳理工大学环境与化学工程学院， 辽宁沈阳110159)

以苯甲醇为主溶剂，乙烯基乙醚为助溶剂，三乙醇胺为活化剂，十二烷基苯磺酸钠为表面活性剂，添加剂A为缓蚀剂，石蜡为阻挥发剂，甲基纤维素为增稠剂，制备了一种镁合金基体的新型低毒，低腐蚀性的脱漆剂。分别研究了主、助溶剂配比，活化剂、表面活性剂及增稠剂质量分数对脱漆剂脱漆时间的影响，同时研究了缓蚀剂对脱漆效果影响。结果表明，当w(苯甲醇)为60%，w(乙烯基乙醚)为20%，w(三乙醇胺)为5%，w(咪唑)为1.5%，w(十二烷基苯磺酸钠)为5%，w(甲基纤维素)为3%时，所得脱漆剂的脱漆效果好，毒性和腐蚀性低。

镁合金;脱漆剂;苯甲醇;缓蚀剂;低毒

引 言

镁合金是21世纪的绿色金属材料，具有优异的物理和化学性能而被广泛应用于汽车零件、3C产品、航天航空和军工等领域［1］。镁合金耐蚀性差严重制约了其应用范围的扩大，经过涂装后的镁合金可以有效改善其耐蚀性，但是目前国内尚未见比较成熟的脱漆剂配方。

经过涂装后的镁合金，在普通脱漆剂中脱漆时，脱漆剂对镁合金基体腐蚀较为严重。传统的脱漆剂含有较多的二氯甲烷、苯酚、易挥发溶剂和其它一些有害物质，从而造成脱漆剂的挥发性和毒性都较大［2-3］。因此，研究新型的低挥发性，低毒或无毒，对金属基体安全，对操作人员或环境无害的脱漆剂尤为必要［4］。本文在传统T-3脱漆剂的基础上进行改进，以脱漆效果好、保护基体为目的，开发了一种低毒和低挥发性的脱漆剂，并研究了脱漆剂的主溶剂、助溶剂、活化剂、缓蚀剂以及阻挥发剂等参数的影响。

1 实验部分

1.1 试样及脱漆剂制备

试样选用AZ91D镁合金，除油除锈后，经过磷化、阴极电泳涂装和烘干，就可以得到厚度为25～35μm的环氧型阴极电泳漆膜。另外两种试样选用上述同种类镁合金，除油除锈后，在其表面涂敷一层醇酸漆或硝基漆，涂层厚度约为25～35μm。

将预先熔好的质量分数为5.5%的石蜡渐加入到主溶剂中，使溶液保持透明，然后加入其它物料(包括助溶剂、活化剂、增稠剂、乳化剂、缓蚀剂)，均匀混合成脱漆剂，脱漆剂上层为石蜡层，下层为乳白色液体。

1.2 实验方法

试验时，将制备好的试样分别在室温下浸入到脱漆剂中，观察漆膜的溶胀、脱落等变化，考察脱漆效果，探索较优配方。

2 实验结果与讨论

2.1 脱漆剂组成

脱漆剂的溶解能力的大小决定于它与漆膜的极性、溶解度参数是否相近。所以在配制脱漆剂时，脱漆剂的极性与涂料树脂的极性要相匹配，脱漆剂的溶解度参数接近或等于某种涂料树脂的溶解度参数时，树脂可溶于该脱漆剂中。由于镁合金耐蚀性较差，在选取脱漆剂成分时，除了要考虑上述两个因素外，还要考虑脱漆剂对于镁合金基体要起到一定的缓蚀效果，以及脱漆剂的经济性、环保性等因素。

在查阅大量相关文献，以及多次实验后，选取了在传统T-3脱漆剂的基础上进行改进，开发出由主溶剂-苯甲醇、助溶剂-乙烯基乙醚、活化剂-三乙醇胺、封闭剂-石蜡、增稠剂-甲基纤维素、表面活性剂-十二烷基苯磺酸钠及缓蚀剂A组成的脱漆剂，脱漆剂pH在8～9之间。

2.2 不同溶剂脱漆效果的比较

采用苯甲醇、苯甲酸、二氯甲烷、乙烯基乙醚、N-甲基-2-吡咯做脱漆剂的主溶剂，比较了他们对环氧型阴极电泳漆的脱漆效果。结果如表1所示。

表1 不同溶剂脱漆效果比较

由表1可以看出乙烯基乙醚和苯甲醇的脱漆效果很好，这是因为它渗透大分子及链段间隙的能力比较强，极性和溶解度参数同阴极电泳漆相当。跟二氯甲烷相比，因为他们的毒性大大降低，所以可以替代传统的二氯甲烷作为脱漆剂主溶剂。但由于苯甲醇无毒、无臭、有芳香气味，沸点205.7℃，闪点100.5℃，自燃点436℃，且价格比较便宜;而乙烯基乙醚有毒，沸点35℃，闪点45.5℃，自燃点201.66℃［5］，故从稳定性、安全性以及经济性来看，选择苯甲醇做主溶剂，乙烯基乙醚做助溶剂比较合适。

2.3 主助溶剂配比对脱漆速度的影响

主助溶剂的配比对于脱漆速度有重要影响［6］。故在室温下，以镁合金为基体，采用苯甲醇为主溶剂，乙烯基乙醚为助溶剂，研究了主助溶剂在不同质量比时对环氧型阴极电泳漆的脱漆时间曲线为图1所示。

从图1可以看出脱漆时间随着主、助溶剂质量比的增加，先增大后减小。当主、助溶剂质量比约为3∶1时，脱漆时间最少，说明此时脱漆剂的溶解度参数与环氧型阴极电泳漆的溶解度参数接近。因此，确定脱漆剂配方中苯甲醇的质量分数为60%，乙烯基乙醚为20%。

图1 主、助溶剂质量比对脱漆时间的影响

2.4 活化剂含量对脱漆效果的影响

三乙醇胺在本脱漆剂中作为活化剂使用，是一种碱性亲核性溶剂。它的作用是破坏大分子链，加速对涂层的渗透和溶胀。另外，由于其为碱性试剂，配合缓蚀剂一起使用，可以有效抑制镁合金基体的腐蚀(三乙醇胺也可用来制备表面活性剂，缓蚀剂等)。图2为三乙醇胺质量分数对环氧型电泳漆膜的脱漆时间的影响。

图2 w(三乙醇胺)用量对脱漆时间的影响

从图2可以看出脱漆时间随着三乙醇胺含量的增大而减少，当三乙醇胺质量分数达到5%时，脱漆时间达到最小，超过5%则趋于平缓，说明5%为三乙醇胺最佳值。

2.5 缓蚀剂对脱漆效果的影响

本配方选用添加剂A作为镁合金缓蚀剂，是综合考虑了镁合金的耐蚀性，及其对比了缓蚀效果以后选用的。添加剂A的缓蚀机理是可以有效附着在镁合金基体表面，阻断金属基体与脱漆剂的接触，从而达到抑制腐蚀，它本身不会影响脱漆剂对漆膜的脱除。另外，添加剂A本身也是一种pH缓冲剂，可以起到一定缓蚀效果。

不加缓蚀剂添加剂A，镁合金基体上会明显看到有较为明显的腐蚀坑，而当试片浸入到加了添加剂A的脱漆剂后，磷化膜保持完整，只是脱掉了表面电泳漆，对于镁合金基体并无明显腐蚀。

表2为添加剂A含量对环氧型电泳漆膜的脱漆效果的影响。

从表2可以看出，当缓蚀剂 A质量分数为1.5%时，脱漆剂对镁合金基体能起到有效地缓蚀效果，超过1.5%基本上多脱漆效果没有影响，所以1.5%为最佳。

表2 添加剂A对脱漆效果的影响

2.6 十二烷基苯磺酸钠对脱漆效果的影响

十二烷基苯磺酸钠为表面活性剂，它能有效地浸润基体表面，使脱漆效率增大。本脱漆剂为碱性脱漆剂，故选择阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠。图3为十二烷基苯磺酸钠对脱漆效果的影响。表明质量分数为5%时，脱漆效果最佳。

图3 十二烷基苯磺酸钠对脱漆时间的影响

2.7 甲基纤维素对脱漆剂效果的影响

甲基纤维素作为一种增稠剂在脱漆剂中广泛使用，加入增稠剂的脱漆剂可以增加垂直于试样表面或是底部的挂壁性，不易滑落，从而延长了脱漆剂与试样表面漆膜的接触时间。William，Nicholas Hiatt、Robert L.Albright、Dennis E .Shireman、James R.Machac等［7-10］均选择甲基纤维素作为脱漆体系的增稠剂并有较好的效果。甲基纤维素含量不同时的脱漆时间及现象如表3所示。

由表3可以看出，当增稠剂质量分数达到3%时，脱漆剂对试片的挂壁性最好，且脱漆时间较短，当用量超过3%时，基本上对脱漆时间没有影响，因此，w(甲基纤维素)3%为最佳。

表3 甲基纤维素对脱漆效果的影响

2.8 脱漆性能检测

根据以上实验研究结果配置出苯甲醇型脱漆剂。对涂有醇酸漆、硝基漆、以及环氧型电泳漆的镁合金试片，根据 GB/T 1745-89《脱漆剂脱漆效率测定》方法检测。同时与二氯甲烷型、醇醚型、热碱型脱漆剂进行比较，结果表如4。

表4 新型脱漆剂与传统脱漆剂脱漆效果比较

由表4中能看出，苯甲醇型脱漆剂针对以镁合金为基体的各种漆膜均有较好的脱漆效果，脱漆速度与二氯甲烷型基本相当，但比传统醇醚型及热碱型的脱漆速度要快很多。

3 结论

1)在传统T-3脱漆剂的基础上开发出一种新型镁合金脱漆剂。该脱漆剂以苯甲醇为主溶剂、以乙烯基乙醚为助溶剂，主、助溶剂质量分数分别为60%和20%，以5%三乙醇胺为活化剂、3%甲基纤维素为增稠剂、5%十二烷基苯磺酸钠为表面活性剂、再添加1.5%的添加剂A为缓蚀剂和5.5%的固体石蜡，脱漆速度快，且对基体腐蚀性低。

2)以A为缓蚀剂，可以有效地抑制脱漆剂对镁合金基体的腐蚀。并且由于石蜡的加入，可以有效减少脱漆剂的挥发。

3)该脱漆剂对常用的醇酸漆、环氧漆及硝基漆均有很好的脱漆效果，可以用于镁合金表面各种旧漆膜的脱除。由于其配方中不含二氯甲烷等有害挥发物质，因而毒性小，安全性好。

［1］何良菊，李培杰.中国镁工业现状与镁合金开发技术［J］.铸造技术，2003，24(3):161-162.

［2］Machac J R Jr，Marquis E T，Woodrum S A，et al.Paint and coating remover:US，6482270［P］.2002-11-19.

［3］Hans H B.Paint stripping with nontoxic chemicals［J］.Met Finish，1995，93(4):34-35，37.

［4］孙杰，赵武强，孟锦宏，等.低毒低挥发性脱漆剂的研制.电镀与涂饰［J］.2008，27(4):52-55.

［5］程能林.溶剂手册［M］.北京:化学工业出版社，1986:70-78.

［6］周雅，熊小超.铝蒙皮涂装施工用的水溶性脱漆剂［J］.南昌航空工业学院学报，2001，15(1):52-55.

［7］William，Nicholas Hiatt，Signal Hill，et al.Coating remover［P］.US，20030032570 .2003-2-13.

［8］Robert L，Albright，NoelNewman，et al.Col or changing paint and varnish remover［P］.US，7304021.2007-12-4.

［9］Dennis E，Shireman .Paint removing composition［P］.US，7087566.2006-8-8.

［10］James R.Machac，Edward Chung-YitNieh，et al.Paint stripper for aircraft and other multicoat systems［P］.US，6548464.2003-4-15.

Preparation of a New Paint Stripper for Magnesium Alloy

HUANG Jiao， YAN Jun-ting， ZHAO Chun-ying， WEN Song-lin
(School of Environmental and Chemical Engineering，Shenyang Ligong University，Shenyang 110159，China)

A new low toxicity，low corrosiveness paint stripper for magnesium alloy was prepared with benzyl alcohol as primary solvent，ethyl vinyl ether as assistant solvent，TEA as activator，SDS as surfactant，imidazole as inhibitor，paraffin as volatile resistance agent and MC as thickener.Effects of the ratio of primary solvent and assistant solvent，contents of activator，surfactant and thickener upon stripping time were studied，and effect of inhibitor upon stripping effect was also discussed.Results showed that a new paint stripper for magnesium alloy with low toxicity，low corrosivand and good stripping effect was obtained and its composition was as follows(mass fraction):60%benzyl alcohol，20%ethyl vinyl ether，5%TEA，1.5%imidazole，3%MC.

magnesium alloy;paint stripper;benzyl alcohol;inhibitor;low toxicity

TQ636.5

A

1001-3849(2011)10-0043-04

2011-04-09

2011-05-13