CN112625515A - 一种高强度水性可剥离复合涂料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高强度水性可剥离复合涂料的制备方法，属于可剥离涂料技术领域。本发明以苯丙乳液为基材，并添加改性硅溶胶，制备一种高强度水性可剥离复合涂料，苯丙乳液中的丙烯酸酯软单体可以赋予涂膜良好的柔韧性和耐久性，苯乙烯硬单体可以赋予涂膜良好的硬度和结构强度，功能性单体可以在涂料中形成稳定分散的复合乳液，还可以增加涂膜的交联密度，提高致密性，硅溶胶与苯丙乳液复配，在涂料成膜的时候，硅溶胶粒子之间脱水，形成了Si‑O键交联的网状涂膜，Si‑O键能够有效提高涂膜的柔韧性和耐冲击性。

Description

一种高强度水性可剥离复合涂料的制备方法

技术领域

本发明涉及一种高强度水性可剥离复合涂料的制备方法，属于可剥离涂料技术领域。

背景技术

材料、仪器和零部件等器材在运输、贮存、加工以及组装的过程中，容易被擦伤、磨损、污染，也容易受到盐雾、潮气、酸雨、微生物等的侵蚀，从而发生化学腐蚀和电化学腐蚀，影响器材的外观形貌，甚至会使性能下降。为了减少这些损害，延长器材的使用寿命，需要对器材进行有效的封存保护。对于原材料和半成品，还需要进行后续的加工或组装等工序，要求保持表面的洁净，因此不能通过喷涂防锈漆等方式进行防护。使用可剥离保护膜是解决该问题最有效、最方便的的方法。由于可剥离保护膜对被保护物表面没有任何不良影响，其应用范围很广，可用于金属材料和非金属材料的室内和室外、短期和长期的保护。可剥离保护膜最主要的应用领域之一是在国防工业。一些比较敏感的精密零件、仪器、仪表、电子设备，需要进行防护贮存，也可以使用可剥离保护膜。此外，在核工业领域，可剥离保护膜被用于去除核设备上的放射性同位素污染物。由于其具有可剥离的特点，这种保护膜还可以用于一些非防锈的场合，例如在电镀中作为绝缘材料，保护未被电镀部分。

根据使用的溶剂类型可将可剥离涂料分为：溶剂型和水性乳胶型两种。溶剂型可剥离涂料是以有机溶剂作为分散剂的涂料。这种涂料中含有挥发性强的有机溶剂，使用这些溶剂的目的是让涂膜能在基板表面快速干燥而不出现流挂。因此溶剂型涂料具有干燥时间短的优点。这些快干性有机溶剂的加入可以令湿膜厚度达到一定厚度也能够使溶剂在自然环境下快速挥发，使涂膜干燥。但是涂料中使用大量有机溶剂，不仅严重污染环境，而且因溶剂挥发造成资源浪费。水性可剥离涂料是将高分子成膜物质分散在水中的涂料，其最大的优点是环保、安全，使用廉价的水而不使用价格较高、有毒的有机溶剂，既不会污染环境，又节省了生产成本，提高施工的安全性。但是水性可剥离涂料形成的涂膜强度不够，受外力冲击时涂膜可能会发生断裂，破碎成小块，限制了其进一步的使用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对目前的水性可剥离涂料形成的涂膜强度不够，受外力冲击时会发生断裂的问题，提供了一种高强度水性可剥离复合涂料的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

（1）将辛基酚聚氧乙烯醚、十二烷基硫酸钠加入去离子水中，常温下以300~400r/min转速搅拌30~40min，得乳化剂液；

（2）将羟乙基纤维素、聚乙烯醇、白油、羟基硅油加入乳化剂液中，置于高剪切乳化机内，在60~80℃的水浴条件下以10000~12000r/min转速搅拌乳化30~40min，得混合乳液；

（3）将混合乳液、改性硅溶胶、钛白粉、滑石粉、膨润土粉末加入苯丙乳液中，置于高剪切乳化机内，常温下以12000~14000r/min转速搅拌乳化30~40min，再置于超声波分散机中，常温下超声分散20~30min，得高强度水性可剥离复合涂料。

所述的苯丙乳液、改性硅溶胶、羟乙基纤维素、聚乙烯醇、钛白粉、滑石粉、膨润土粉末、白油、羟基硅油、辛基酚聚氧乙烯醚、十二烷基硫酸钠、去离子水的重量份数分别为：100~120份苯丙乳液、50~60份改性硅溶胶、20~24份羟乙基纤维素、10~12份聚乙烯醇、5~6份钛白粉、5~6份滑石粉、5~6份膨润土粉末、2.0~2.4份白油、4.0~4.8份羟基硅油、1.0~1.2份辛基酚聚氧乙烯醚、1.0~1.2份十二烷基硫酸钠、30~36份去离子水。

所述的超声分散的功率为500~600W。

所述的改性硅溶胶的具体制备步骤为：

（1）将乙烯基三乙氧基硅烷加入无水乙醇中，在40~50℃的水浴条件下以240~280r/min转速搅拌20~30min，得乙烯基三乙氧基硅烷乙醇溶液；

（2）将乙烯基三乙氧基硅烷乙醇溶液缓慢加入碱性硅溶胶中，在50℃~60℃的水浴条件下以300~350r/min转速搅拌8~12h，常温冷却，得改性硅溶胶。

所述的碱性硅溶胶、乙烯基三乙氧基硅烷、无水乙醇的重量份数分别为：60~80份碱性硅溶胶、3~4份乙烯基三乙氧基硅烷、30~40份无水乙醇。

所述的乙烯基三乙氧基硅烷乙醇溶液的滴加速率为2~4mL/min。

所述的碱性硅溶胶的具体制备步骤为：

（1）将硅粉加入去离子水，置于超声波分散机中，常温下超声分散20~30min，得硅粉分散液；

（2）将硅粉分散液置于70~90℃的水浴条件下以200~250r/min转速搅拌10~20min，得硅粉活化液，将氢氧化钠溶液加入硅粉活化液中，在70~90℃的水浴条件下以600~800r/min转速搅拌8~12h，常温冷却，得碱性硅溶胶。

所述的硅粉、氢氧化钠溶液、去离子水的重量份数分别为：20~30份硅粉、20~30份质量分数10%的份氢氧化钠溶液、80~120份去离子水。

所述的超声分散的功率为400~500W。

本发明与其他方法相比，有益技术效果是：

本发明以苯丙乳液为基材，并添加改性硅溶胶，制备一种高强度水性可剥离复合涂料，苯丙乳液是由苯乙烯和丙烯酸酯单体经乳液共聚而得，苯丙乳液以水为分散介质，生产安全，具有无毒无味、不燃不爆的优点，不含有机溶剂，不污染环境，成本低，是性价比很高的一种基材乳液，苯丙乳液具有很好的力学性能，而且耐户外老化性好，以其作为成膜物质配制的涂料可以用水稀释，无火灾危险性，施工性能好，既可以刷涂，还可以喷涂，施工方便，涂膜干燥快，可以明显提高施工的效率，制备苯丙乳液的单体有软单体、硬单体和功能性单体，丙烯酸酯软单体的玻璃化温度较低，可以赋予涂膜良好的柔韧性和耐久性，苯乙烯硬单体能够产生较高玻璃化温度的均聚物，可以赋予涂膜良好的硬度和结构强度，功能性单体为涂料提供酰胺、羟基、羧基等官能团，可以在涂料中形成稳定分散的复合乳液，还可以增加涂膜的交联密度，提高致密性，硅溶胶是一种以水为分散相的无机高分子聚偏硅酸胶体溶液，硅溶胶能够与苯丙乳液复配，在涂料成膜的时候，硅溶胶粒子之间脱水，形成了Si-O键交联的网状涂膜，Si-O键能够有效提高涂膜的柔韧性和耐冲击性，通过乙烯基三乙氧基硅烷对硅溶胶进行改性，乙烯基三乙氧基硅烷的分子结构中具有两性基团，一部分基团可与纳米颗粒表面的官能团反应，另一部分基团可与涂料中的聚合物发生物理缠绕或化学反应，充当纳米颗粒与有机聚合物之间的“分子桥”，改性后的硅溶胶与苯丙乳液的亲和力得到有效提高，使其均匀分散至涂料内部，从而使涂料形成的涂膜具有更好的柔韧性和耐冲击性。

以下作相应修改。

具体实施方式

按重量份数计，分别称量20~30份硅粉、20~30份质量分数10%的份氢氧化钠溶液、80~120份去离子水，将硅粉加入去离子水，置于超声波分散机中，常温下以400~500W的功率超声分散20~30min，得硅粉分散液，将硅粉分散液置于70~90℃的水浴条件下以200~250r/min转速搅拌10~20min，得硅粉活化液，将氢氧化钠溶液加入硅粉活化液中，在70~90℃的水浴条件下以600~800r/min转速搅拌8~12h，常温冷却，得碱性硅溶胶；

再按重量份数计，分别称量60~80份碱性硅溶胶、3~4份乙烯基三乙氧基硅烷、30~40份无水乙醇，将乙烯基三乙氧基硅烷加入无水乙醇中，在40~50℃的水浴条件下以240~280r/min转速搅拌20~30min，得乙烯基三乙氧基硅烷乙醇溶液，将乙烯基三乙氧基硅烷乙醇溶液以2~4mL/min的速率缓慢加入碱性硅溶胶中，在50℃~60℃的水浴条件下以300~350r/min转速搅拌8~12h，常温冷却，得改性硅溶胶；

再按重量份数计，分别称量100~120份苯丙乳液、50~60份改性硅溶胶、20~24份羟乙基纤维素、10~12份聚乙烯醇、5~6份钛白粉、5~6份滑石粉、5~6份膨润土粉末、2.0~2.4份白油、4.0~4.8份羟基硅油、1.0~1.2份辛基酚聚氧乙烯醚、1.0~1.2份十二烷基硫酸钠、30~36份去离子水，将辛基酚聚氧乙烯醚、十二烷基硫酸钠加入去离子水中，常温下以300~400r/min转速搅拌30~40min，得乳化剂液，将羟乙基纤维素、聚乙烯醇、白油、羟基硅油加入乳化剂液中，置于高剪切乳化机内，在60~80℃的水浴条件下以10000~12000r/min转速搅拌乳化30~40min，得混合乳液，将混合乳液、改性硅溶胶、钛白粉、滑石粉、膨润土粉末加入苯丙乳液中，置于高剪切乳化机内，常温下以12000~14000r/min转速搅拌乳化30~40min，再置于超声波分散机中，常温下以500~600W的功率超声分散20~30min，得高强度水性可剥离复合涂料。

实施例1

按重量份数计，分别称量20份硅粉、20份质量分数10%的份氢氧化钠溶液、80份去离子水，将硅粉加入去离子水，置于超声波分散机中，常温下以400W的功率超声分散20min，得硅粉分散液，将硅粉分散液置于70℃的水浴条件下以200r/min转速搅拌10min，得硅粉活化液，将氢氧化钠溶液加入硅粉活化液中，在70℃的水浴条件下以600~800r/min转速搅拌8h，常温冷却，得碱性硅溶胶；

再按重量份数计，分别称量60份碱性硅溶胶、3份乙烯基三乙氧基硅烷、30份无水乙醇，将乙烯基三乙氧基硅烷加入无水乙醇中，在40℃的水浴条件下以240r/min转速搅拌20min，得乙烯基三乙氧基硅烷乙醇溶液，将乙烯基三乙氧基硅烷乙醇溶液以2mL/min的速率缓慢加入碱性硅溶胶中，在50℃的水浴条件下以300~350r/min转速搅拌8h，常温冷却，得改性硅溶胶；

再按重量份数计，分别称量100份苯丙乳液、50份改性硅溶胶、20份羟乙基纤维素、10份聚乙烯醇、5份钛白粉、5份滑石粉、5份膨润土粉末、2.0份白油、4.0份羟基硅油、1.0份辛基酚聚氧乙烯醚、1.0份十二烷基硫酸钠、30份去离子水，将辛基酚聚氧乙烯醚、十二烷基硫酸钠加入去离子水中，常温下以300r/min转速搅拌30min，得乳化剂液，将羟乙基纤维素、聚乙烯醇、白油、羟基硅油加入乳化剂液中，置于高剪切乳化机内，在60℃的水浴条件下以10000r/min转速搅拌乳化30min，得混合乳液，将混合乳液、改性硅溶胶、钛白粉、滑石粉、膨润土粉末加入苯丙乳液中，置于高剪切乳化机内，常温下以12000r/min转速搅拌乳化30min，再置于超声波分散机中，常温下以500W的功率超声分散20min，得高强度水性可剥离复合涂料。

实施例2

按重量份数计，分别称量25份硅粉、25份质量分数10%的份氢氧化钠溶液、100份去离子水，将硅粉加入去离子水，置于超声波分散机中，常温下以450W的功率超声分散25min，得硅粉分散液，将硅粉分散液置于80℃的水浴条件下以225r/min转速搅拌15min，得硅粉活化液，将氢氧化钠溶液加入硅粉活化液中，在80℃的水浴条件下以700r/min转速搅拌10h，常温冷却，得碱性硅溶胶；

再按重量份数计，分别称量70份碱性硅溶胶、3.5份乙烯基三乙氧基硅烷、35份无水乙醇，将乙烯基三乙氧基硅烷加入无水乙醇中，在45℃的水浴条件下以260r/min转速搅拌25min，得乙烯基三乙氧基硅烷乙醇溶液，将乙烯基三乙氧基硅烷乙醇溶液以3mL/min的速率缓慢加入碱性硅溶胶中，在55℃的水浴条件下以325r/min转速搅拌10h，常温冷却，得改性硅溶胶；

再按重量份数计，分别称量110份苯丙乳液、55份改性硅溶胶、22份羟乙基纤维素、11份聚乙烯醇、5.5份钛白粉、5.5份滑石粉、5.5份膨润土粉末、2.2份白油、4.4份羟基硅油、1.1份辛基酚聚氧乙烯醚、1.1份十二烷基硫酸钠、33份去离子水，将辛基酚聚氧乙烯醚、十二烷基硫酸钠加入去离子水中，常温下以350r/min转速搅拌35min，得乳化剂液，将羟乙基纤维素、聚乙烯醇、白油、羟基硅油加入乳化剂液中，置于高剪切乳化机内，在70℃的水浴条件下以11000r/min转速搅拌乳化35min，得混合乳液，将混合乳液、改性硅溶胶、钛白粉、滑石粉、膨润土粉末加入苯丙乳液中，置于高剪切乳化机内，常温下以13000r/min转速搅拌乳化35min，再置于超声波分散机中，常温下以550W的功率超声分散25min，得高强度水性可剥离复合涂料。

按重量份数计，分别称量30份硅粉、30份质量分数10%的份氢氧化钠溶液、120份去离子水，将硅粉加入去离子水，置于超声波分散机中，常温下以500W的功率超声分散30min，得硅粉分散液，将硅粉分散液置于90℃的水浴条件下以250r/min转速搅拌20min，得硅粉活化液，将氢氧化钠溶液加入硅粉活化液中，在90℃的水浴条件下以800r/min转速搅拌12h，常温冷却，得碱性硅溶胶；

再按重量份数计，分别称量80份碱性硅溶胶、4份乙烯基三乙氧基硅烷、40份无水乙醇，将乙烯基三乙氧基硅烷加入无水乙醇中，在50℃的水浴条件下以280r/min转速搅拌30min，得乙烯基三乙氧基硅烷乙醇溶液，将乙烯基三乙氧基硅烷乙醇溶液以4mL/min的速率缓慢加入碱性硅溶胶中，在60℃的水浴条件下以350r/min转速搅拌12h，常温冷却，得改性硅溶胶；

再按重量份数计，分别称量120份苯丙乳液、60份改性硅溶胶、24份羟乙基纤维素、12份聚乙烯醇、6份钛白粉、6份滑石粉、6份膨润土粉末、2.4份白油、4.8份羟基硅油、1.2份辛基酚聚氧乙烯醚、1.2份十二烷基硫酸钠、36份去离子水，将辛基酚聚氧乙烯醚、十二烷基硫酸钠加入去离子水中，常温下以400r/min转速搅拌40min，得乳化剂液，将羟乙基纤维素、聚乙烯醇、白油、羟基硅油加入乳化剂液中，置于高剪切乳化机内，在80℃的水浴条件下以12000r/min转速搅拌乳化40min，得混合乳液，将混合乳液、改性硅溶胶、钛白粉、滑石粉、膨润土粉末加入苯丙乳液中，置于高剪切乳化机内，常温下以14000r/min转速搅拌乳化40min，再置于超声波分散机中，常温下以600W的功率超声分散30min，得高强度水性可剥离复合涂料。

对比例:浙江某公司生产的水性可剥离涂料

以本发明实施例1、实施例2和实施例3制备的高强度水性可剥离复合涂料为原料制备涂膜，以浙江某公司生产的水性可剥离涂料所制备的涂膜作为对比例进行检测，检测方法：根据国家标准GB/T 1732 《漆膜耐冲击测定法》对水性可剥离复合涂料的涂层进行耐冲击性测试，具体检测结果如下表表1：表1

性能表征	实施例1	实施例2	实施例3	对比例
					冲击强度（kg·cm）	50	50	50	35

由表1可知本发明制备的水性可剥离复合涂料形成的涂膜抗冲击能力强，附着能力好，具有极好的市场前景和应用前景。

Claims (9)

1.一种高强度水性可剥离复合涂料的制备方法，其特征在于，具体制备步骤为：

（1）将辛基酚聚氧乙烯醚、十二烷基硫酸钠加入去离子水中，常温下以300~400r/min转速搅拌30~40min，得乳化剂液；

（2）将羟乙基纤维素、聚乙烯醇、白油、羟基硅油加入乳化剂液中，置于高剪切乳化机内，在60~80℃的水浴条件下以10000~12000r/min转速搅拌乳化30~40min，得混合乳液；

（3）将混合乳液、改性硅溶胶、钛白粉、滑石粉、膨润土粉末加入苯丙乳液中，置于高剪切乳化机内，常温下以12000~14000r/min转速搅拌乳化30~40min，再置于超声波分散机中，常温下超声分散20~30min，得高强度水性可剥离复合涂料。

2.根据权利要求1所述的一种高强度水性可剥离复合涂料的制备方法，其特征在于，所述的苯丙乳液、改性硅溶胶、羟乙基纤维素、聚乙烯醇、钛白粉、滑石粉、膨润土粉末、白油、羟基硅油、辛基酚聚氧乙烯醚、十二烷基硫酸钠、去离子水的重量份数分别为100~120份苯丙乳液、50~60份改性硅溶胶、20~24份羟乙基纤维素、10~12份聚乙烯醇、5~6份钛白粉、5~6份滑石粉、5~6份膨润土粉末、2.0~2.4份白油、4.0~4.8份羟基硅油、1.0~1.2份辛基酚聚氧乙烯醚、1.0~1.2份十二烷基硫酸钠、30~36份去离子水。

3.根据权利要求1所述的一种高强度水性可剥离复合涂料的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述的超声分散的功率为500~600W。

4.根据权利要求1所述的一种高强度水性可剥离复合涂料的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述的改性硅溶胶的具体制备步骤为：

（1）将乙烯基三乙氧基硅烷加入无水乙醇中，在40~50℃的水浴条件下以240~280r/min转速搅拌20~30min，得乙烯基三乙氧基硅烷乙醇溶液；

（2）将乙烯基三乙氧基硅烷乙醇溶液缓慢加入碱性硅溶胶中，在50℃~60℃的水浴条件下以300~350r/min转速搅拌8~12h，常温冷却，得改性硅溶胶。

5.根据权利要求4所述的一种高强度水性可剥离复合涂料的制备方法，其特征在于，所述的碱性硅溶胶、乙烯基三乙氧基硅烷、无水乙醇的重量份数分别为60~80份碱性硅溶胶、3~4份乙烯基三乙氧基硅烷、30~40份无水乙醇。

6.根据权利要求4所述的一种高强度水性可剥离复合涂料的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述的乙烯基三乙氧基硅烷乙醇溶液的滴加速率为2~4mL/min。

7.根据权利要求4所述的一种高强度水性可剥离复合涂料的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述的碱性硅溶胶的具体制备步骤为：

（1）将硅粉加入去离子水，置于超声波分散机中，常温下超声分散20~30min，得硅粉分散液；

（2）将硅粉分散液置于70~90℃的水浴条件下以200~250r/min转速搅拌10~20min，得硅粉活化液，将氢氧化钠溶液加入硅粉活化液中，在70~90℃的水浴条件下以600~800r/min转速搅拌8~12h，常温冷却，得碱性硅溶胶。

8.根据权利要求7所述的一种高强度水性可剥离复合涂料的制备方法，其特征在于，所述的硅粉、氢氧化钠溶液、去离子水的重量份数分别为20~30份硅粉、20~30份质量分数10%的份氢氧化钠溶液、80~120份去离子水。

9.根据权利要求7所述的一种高强度水性可剥离复合涂料的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述的超声分散的功率为400~500W。