低毒低揮發(fā)脫漆劑的研制

吳健濤,陳炳耀,,姚榮茂,冼麗屏,寧智勇

（1.廣東阜和實(shí)業(yè)有限公司,廣東 中山 528434;2.廣東三和化工科技有限公司,廣東 中山 528429）

0 前言

為了木制、金屬類(lèi)基材的美觀與保護(hù)，人們喜歡在這些基料的表層上噴涂五顏六色的涂料裝扮，但是涂料也有一定的壽命和使用期限。但涂層老化、黃變或者損傷、脫落時(shí)，這就需要修理和翻新。對(duì)覆蓋有油漆的設(shè)備、車(chē)船、木制家具等等進(jìn)行修理或翻新過(guò)程中，都必須要先把表層陳舊或損傷的漆膜進(jìn)行徹底清除、打磨后方可再次進(jìn)行噴涂。[1]殘余漆膜清除方法有很多，常見(jiàn)的就有強(qiáng)酸、強(qiáng)堿溶劑清洗、火焰溶燒、吹核桃殼機(jī)械法、脫漆劑法等等，但每一種方法都有各種各樣的不足，清除不徹底或?qū)υO(shè)備損壞嚴(yán)重。脫漆劑法是通過(guò)脫漆劑溶劑對(duì)基材進(jìn)行浸泡，通過(guò)滲透、溶脹、溶解、開(kāi)裂、剝離等各種物理或化學(xué)反應(yīng)后，就能將陳舊漆膜迅速、徹底的清除，并且對(duì)基材腐蝕、損壞小，是目前脫漆工作中應(yīng)用最廣泛的方式。

目前，工業(yè)市場(chǎng)上售賣(mài)的脫漆劑強(qiáng)酸、強(qiáng)堿溶劑過(guò)量，對(duì)基材腐蝕、損壞大，并且在選材上有害物質(zhì)含量高，所制脫漆劑的適用范圍小，揮發(fā)性、毒性大，嚴(yán)重限制脫漆劑的推廣和使用。本文從市場(chǎng)需求出發(fā)，重點(diǎn)改善脫漆劑的揮發(fā)性、毒性，減少脫漆劑溶劑對(duì)金屬基體的腐蝕作用，制備出一款具有低毒、低揮發(fā)性的環(huán)保脫漆劑，試驗(yàn)逐一研究了主溶劑、助溶劑、促進(jìn)劑、緩蝕劑以及封閉劑等脫漆劑關(guān)鍵原料對(duì)脫漆效率的影響。

1 試驗(yàn)部分

試驗(yàn)以碳鋼制材為試樣材料，首先經(jīng)過(guò)清潔、除油、除銹以及陽(yáng)極化；然后在碳鋼試樣表層噴涂丙烯酸涂料，待自然晾干、固化后制得試驗(yàn)樣品。最后將噴涂丙烯酸涂料的試件逐一浸泡到脫漆劑溶劑中，仔細(xì)觀察漆膜溶解、脹鼓和開(kāi)裂等變化，記錄最終脫漆所用時(shí)間[2]。

2 結(jié)果與討論

2.1 脫漆劑配方

脫漆劑研制過(guò)程中，關(guān)鍵核心性能就是滲透力與溶解力，以提高脫漆效率為主要研究方向，同時(shí)要求制備原料均對(duì)基材無(wú)腐蝕反應(yīng)。脫漆劑配方選擇中一般是以相似相溶原理為依據(jù)，以確保脫漆劑溶解度參數(shù)極性和環(huán)氧漆溶解度參數(shù)極性能不斷接近。只有在脫漆劑的溶解度參數(shù)極性匹配或相似于環(huán)氧漆溶解度參數(shù)時(shí)，才能使得漆膜在脫漆劑浸泡中迅速得到溶解與溶脹，最終達(dá)到漆膜剝落或軟化，便于油漆清潔和進(jìn)一步刮除。一般來(lái)說(shuō)，脫漆劑主溶劑應(yīng)該選擇滲透、溶解能力強(qiáng)的溶助劑原料，同時(shí)要求制備原料屬于弱酸、弱堿性，對(duì)金屬類(lèi)基材腐蝕、損傷較小。

2.2 不同溶劑脫漆效果比較

不同溶劑的溶解、滲透與揮發(fā)性能有很大的差異，這些性能的差異直接影響到溶劑對(duì)漆膜的脫漆效果。試驗(yàn)選擇同樣漆膜試樣，分別選用苯甲醇、乙二醇單丁醚、苯甲醛、丙酮、NMP、甲基丙烯酸甲酯等脫漆，最后記錄不同溶劑脫漆所需時(shí)間，結(jié)果如表1所示。

表1 不同溶劑脫漆效果比較

從表1數(shù)據(jù)可以看出，甲基丙烯酸甲酯脫漆時(shí)間最短，苯甲醛次之，然后是丙酮、NMP，苯甲醇，而乙二醇單丁醚溶劑脫漆時(shí)間最長(zhǎng)。這說(shuō)明不同溶劑的脫漆效果有很大的差別，甲基丙烯酸甲酯、苯甲醛均具有碳氧雙鍵，所以能夠更快速地溶解、滲透漆膜中的丙烯酸樹(shù)脂。為此，從脫漆效率方面考慮，試驗(yàn)選擇以甲基丙烯酸甲酯為主溶劑，搭配苯甲醛為助溶劑，所制脫漆劑具有優(yōu)異的脫漆性能[3]。

2.3 主、助溶劑的用量對(duì)脫漆效果的影響

主、助溶劑是脫漆劑產(chǎn)品關(guān)鍵性原料，甲基丙烯酸甲酯主溶劑滲透性能好，加快漆膜與基材間的脫離，苯甲醛助溶劑主要優(yōu)勢(shì)在于溶解性好。主、助溶劑的質(zhì)量比也會(huì)影響到脫漆劑的脫漆效率，表2記錄了在不同質(zhì)量比時(shí)的脫漆時(shí)間。

表2 主、助溶劑質(zhì)量比對(duì)脫漆效率的影響

從表2數(shù)據(jù)可以看出，隨著主、助溶劑的質(zhì)量比的增大，脫漆劑脫漆時(shí)間先是助劑縮短后又迅速地增加。脫漆劑脫漆時(shí)間為60 s時(shí)，此時(shí)主、助溶劑質(zhì)量比為3∶1，說(shuō)明主、助溶劑3∶1比例制備的脫漆劑脫漆效果最好。同時(shí)也可以發(fā)現(xiàn)，之后，主、助溶劑的質(zhì)量比也不是越大越好，當(dāng)主、助溶劑質(zhì)量比超過(guò)3∶1后，脫漆效果逐漸下降。說(shuō)明甲基丙烯酸甲酯與苯甲醛按3∶1混合，所配制的脫漆劑溶解參數(shù)和涂料漆膜的溶解參數(shù)最接近[4]。

2.4 有機(jī)酸用量對(duì)脫漆效果的影響

有機(jī)酸不僅可以加速主、助溶劑的滲透和溶解作用，提高脫漆劑的脫漆速率與效果，而且有機(jī)酸為弱酸類(lèi)材料，對(duì)金屬類(lèi)基材腐蝕作用小，是脫漆劑體系中最常用的促進(jìn)劑材料。試驗(yàn)逐一分析了有機(jī)酸用量對(duì)脫漆劑脫漆效率的影響，結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 有機(jī)酸含量對(duì)脫漆效果的影響

從表3數(shù)據(jù)可以看出，有機(jī)酸材料的加入，提高脫漆劑的脫漆速率與效果，但有機(jī)酸并不是越多越好。當(dāng)有機(jī)酸用量為2%時(shí)，脫漆劑脫漆時(shí)間從60 s降至45 s，脫漆速率提升比較明顯，因?yàn)橛袡C(jī)酸原料的加入促進(jìn)了脫漆劑主、助溶劑滲透和溶解力，加快漆膜與基材的脫離作用。但如果有機(jī)酸用量超過(guò)2%時(shí)，富余的有機(jī)酸會(huì)與丙烯酸樹(shù)脂發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成粘合物質(zhì)影響漆膜與基材脫離，造成脫漆效率迅速下降。

2.5 表面活性劑用量對(duì)脫漆效果的影響

脫漆劑配方體系中加入少量的表面活性劑，可以有效地潤(rùn)濕、滲透漆膜表層，能迅速地提高脫漆劑的脫漆效率。試驗(yàn)選擇OP-10為表面活性劑，并記錄了OP-10用量對(duì)脫漆時(shí)間的影響，如表4所示。

表4 表面活性劑含量對(duì)脫漆效果的影響

從表4數(shù)據(jù)可以看出，少量的表面活性劑的加入可以明顯提升脫漆劑的脫漆效果，降低脫漆所用時(shí)間，這是因?yàn)榻?jīng)過(guò)表面活性劑潤(rùn)濕后的漆層便于脫漆劑的滲透和溶解，提高了脫漆工作效率。但表面活性劑并非越多越好，表面活性劑的加入量過(guò)大時(shí)，富余的活性劑與其他成分發(fā)生劇烈反應(yīng)，加速了脫漆劑溶劑的揮發(fā)速度，脫漆時(shí)間變得逐漸增加。

2.6 液體石蠟用量對(duì)揮發(fā)性的影響

在考察脫漆劑的脫漆效率過(guò)程中，脫漆劑揮發(fā)時(shí)間的長(zhǎng)短是影響脫漆效率的關(guān)鍵因素。低揮發(fā)類(lèi)型脫漆劑停留在漆層表面時(shí)間足夠長(zhǎng)，有利于主、助溶劑大量地滲透到漆膜之中，從而加快漆膜軟化、脫漆所用時(shí)間。而且，低揮發(fā)性不僅提升脫漆效率，而且節(jié)約了脫漆劑用量。為此，在脫漆劑體系中加入揮發(fā)抑制劑降低溶劑的揮發(fā)速度，成為行業(yè)默認(rèn)的共識(shí)。試驗(yàn)優(yōu)選液體石蠟為揮發(fā)抑制劑原料，重點(diǎn)考察了石蠟用量對(duì)脫漆劑揮發(fā)性的影響，試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表 5所示[5]。

表5 液體石蠟用量對(duì)揮發(fā)性的影響

從表5數(shù)據(jù)可以看出，液體石蠟起到了良好的封閉作用，當(dāng)脫漆劑體系中液體石蠟用量的不斷增加時(shí)，脫漆劑溶劑的揮發(fā)速率迅速得到控制，增加了主、助溶劑停留在漆膜表面時(shí)間。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)封閉劑液體石蠟用量超過(guò)6%時(shí)，脫漆劑溶劑的揮發(fā)速度下降變得緩慢，綜合脫漆效率與成本考慮，建議脫漆劑中液體石蠟用量以6%為宜。

3 結(jié)論

1）試驗(yàn)中優(yōu)選弱酸、弱堿材料甲基丙烯酸甲酯為主溶劑、以苯甲醛為助溶劑，當(dāng)主、助溶劑的質(zhì)量比為3∶1時(shí)，所制脫漆劑溶解參數(shù)和涂料漆膜的溶解參數(shù)最接近，所以脫漆劑的滲透性能好、漆膜溶解快、脫漆效率高，并且對(duì)金屬類(lèi)基體腐蝕風(fēng)險(xiǎn)小。2）有機(jī)酸促進(jìn)劑可以促進(jìn)脫漆劑對(duì)漆膜的滲透與溶解，表面活性劑可以有效潤(rùn)濕、滲透漆膜表層，少量加入均可以提升脫漆效率，縮短脫漆工作所用時(shí)間。但促進(jìn)劑、表面活性劑用量必須嚴(yán)格控制，并非越多越好。試驗(yàn)證明，當(dāng)促進(jìn)劑、表面活性劑用量為2%左右時(shí)，脫漆效果較佳。3）液體石蠟封閉劑可以降低脫漆劑的揮發(fā)速度，在相同時(shí)間內(nèi)石蠟用量越大，脫漆劑溶劑保留量就越多，延長(zhǎng)了主、助溶劑滲透到漆膜的時(shí)間。石蠟的加入不僅有效的提升脫漆效率，而且節(jié)約了脫漆劑用量，有效降低脫漆工藝成本，值得廣泛地推廣。