水性聚氨酯 苯丙复合可剥保护涂料的研制

data-full-width-responsive="true"> 水性聚氨酯/ 苯丙复合可剥保护涂料的研制郭军红 张鹏飞 杨保平 崔锦峰 周应萍 刘永亮（兰州理工大学石油化工学院，甘肃 兰州730050）1 引言许多产品在运输、装卸、组装过程中，不可避免地受到风沙、勒痕、划痕、刮痕等因素的影响，造成表面刮伤、影响美观、性能下降、甚至报废。当在材料工件表面涂一层临时保护涂料时，将避免工件损伤毁坏，完成保护后保护涂膜即可剥去，产品表面依旧能保持原有的外观和性能[1-2]。可剥涂料是一种广泛用于表面临时性保护的涂料。目前，溶剂型的可剥涂料应用比较广泛，但其含有大量有机溶剂，环境友好性差；此外，热熔型的可剥涂料也有应用，但其施工难度大、能耗高；水性可剥涂料具有低VOC 排放、环境友好、便于施工、保护作用强、易于剥离等优点，成为可剥涂料的一个未来发展方向[3-5]。本研究是以水性聚氨酯- 苯丙乳液复合成的可剥涂料，该涂料适应于各种涂装方式、可剥离性好、价格低廉、符合环保性要求。2 实验部分21 实验仪器ESJ-500 实验室高速分散机，上海易勒机电有限公司；QTY-10A 型漆膜弯曲试验器，天津材料试验机厂；QHQ-A 型涂膜铅笔硬度计，上海新诺仪器设备有限公司；PSC 红外线涂层厚度测试仪，武汉润立办公设备有限公司 ；XH-200S型180 度剥离强度试验机，易电国际集团有限公司；四口烧瓶，回流冷凝管等。22 实验药品聚四氢呋喃醚（PTMG），异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）， 二羟甲基丙酸(DMPA)，N- 甲基－吡咯烷酮(NMP)，苯乙烯(St)，甲基丙烯酸(MAA)，甲基丙烯酸甲酯（MMA），丙烯酸乙酯（EA），丙烯酸正丁酯(BA)，三乙胺，乙二胺，丙酮，氨水，二月桂酸二丁基锡，十二烷基硫酸钠，OP-10，过硫酸钾，碳酸氢钠，有机硅剥皮助剂，醇酯-12，EFKA 消泡剂，EFKA 流平剂，增稠剂，丙二醇等均为化学纯。23 水性聚氨酯的制备在装有回流冷凝管、机械搅拌和温度计的四口烧瓶中加入一定量的聚四氢呋喃醚（PTMG）、异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）和N －甲基－吡咯烷酮(NMP)、加入少许二月桂酸二丁基锡，升温至80 ℃反应15 h，降温至50 ℃，加入二羟甲基丙酸(DMPA) 扩链，反应完成后加入丙酮调节粘度，经三乙胺中和后，在快速搅拌下加入去离子水乳化分散，用乙二胺扩链，再用少量氨水处理后，减压脱除丙酮，最后得到蓝色半透明乳液[6]。水性聚氨酯乳液的性能指标见表1。24 苯丙乳液的制备将一定量的混合乳化剂（十二烷基硫酸钠与OP-10 质量比为1:1）用去离子水总量80%-90% 的水加入溶解后加入到四口烧瓶中，调节温度到70 ℃，搅拌速度160-180 转/ 分钟。先加入质量分数约20% 的由苯乙烯(St) 、甲基丙烯酸(MAA) 、甲基丙烯酸甲酯（MMA）、丙烯酸乙酯（EA）、丙烯酸正丁酯(BA) 组成的混合单体和总质量3%-4% 的引发剂过硫酸钾。待温度恒定到70℃后，再加入PH 缓冲剂碳酸氢钠和剩余的引发剂和水，然后在4 小时内滴加完剩余的混合单体，最后用氨水调节乳液PH 在80-90 之间，最后得到乳状白色液体[7]。苯丙乳液的性能指标见表2。表2 苯丙乳液的性能指标25 水性可剥保护涂料的制备在敞口容器中加入一定量的苯丙乳液，开动搅拌器在600-800 转/ 每秒下，加入一定量的水性聚氨酯、丙二醇；搅拌10 分钟后加入适量消泡剂，流平剂；继续搅拌30 分钟后加入一定量的有机硅助剂，继续搅拌10 分钟后加入成膜助剂、增稠剂，最后用三乙胺调整PH 至72-85。3 结果与讨论31 水性可剥保护涂料的成膜可剥机理本实验采用脂肪族聚醚型水性聚氨酯和苯丙乳液，加以其他助剂复配而成可剥涂料。其中苯乙烯(St)、甲基丙烯酸(MAA)、甲基丙烯酸甲酯（MMA）、异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）为硬单体，丙烯酸乙酯（EA）、丙烯酸正丁酯(BA)、聚四氢呋喃醚（PTMG）为软单体。在形成涂膜过程中，水性聚氨酯和苯丙乳液中的这些单体则相互缠绕，相互形成牢固的化学键或不稳定的氢键，从而使整个涂膜形成一种带有苯环、脂环、甲基、羧基、酯键、醚键等支链的网状高分子聚合物。这种结构不仅使涂膜具有很好的柔韧性，还使涂膜具有一定的硬度。可剥涂料被覆涂到玻璃，光滑金属等表面后，随着水分的挥发，涂料中两种成膜成分会不断的缠绕、固化，最后形成一层连续、透明并且均匀的涂膜[8]。加入适量的有机硅剥皮助剂可以降低涂膜与底材之间的粘结力，调整柔韧性与硬度之间的最佳比例，制得硬度适当，柔韧性好，具有良好弹性，附着力低，容易从底材表面顺利剥离的保护涂料。32 可剥涂料中主要成分对剥离强度的影响可剥涂料中水性聚氨酯、苯丙乳液和有机硅助剂的配比直接影响保护涂膜的剥离强度。选择A 水性聚氨酯质量、B 苯丙乳液质量、C 有机硅助剂质量三因数设计正交试验如表3。