一种水基可剥离涂料及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种水基可剥离涂料及其制备方法，属材料领域，该涂料由以下重量百分比的原料制备而成：水基海泡石悬浮剂2～5%，凹土粉料25～30%，纳米氧化锆粉料5～10%，乳化剂3～5%，粘结剂15～20%，分散剂2～6%，偶联剂2～5%，消泡剂0.1～0.5%，余量为去离子水；本发明涂料利用各物质的特性及其相互作用，在金属基材表面制备的膜层能够耐700℃高温，无明显的脱落、起毛等现象，具有良好的耐水、耐酸碱及耐候性能。本发明粘合剂在制备中，没有大量使用稀贵元素，所取原料成本降低。
【专利说明】一种水基可剥离涂料及其制备方法
[0001]
【技术领域】： 本发明涉及一种水基可剥离涂料及其制备方法，属涂料制备【技术领域】。
[0002]
【背景技术】： 现有的可剥离涂料由高分子材料配制加工而成，它用于各种金属、玻璃、塑料、陶瓷及 各种高分子材料光滑表面的暂时性或者永久性保护，使用方便。如：电镀和化学镀行业用该 涂料在金属工件表面进行部分隔离保护；工件按几何图形，需要镀金属的部位镀上金属，而 不需要镀金属的部位避免镀上金属，避免了电镀液金属中贵重金属的损失和浪费。另外，在 化铣加工中，用该涂料进行部分保护，可得到所需要的化铣几何图形。其他金属材料和非金 属材料光滑表面的保护，如：航空航天有关材料、电器仪表材料，工业精密材料和建筑装饰 材料的表面保护，防老化不脆裂、防水、防酸碱腐蚀。
[0003] CN103694872 A号申请，公开了一种水性可剥离涂料组合物，该涂料组合物含有 脂肪族聚氨酯分散体、脂肪族聚酯分散体、成膜助剂及水，制备的膜层柔韧性及粘附性好。 具有剥离性能良好，可大面积整体剥离，且涂膜可进一步加工的能力，但该膜层的耐热和耐 酸、耐碱能力较差，只能承受80°C的温度，和较低溶度的酸碱腐蚀作用。
[0004] CN201010592499号申请，公开了一种可剥涂层保护膜的水性涂料组合物，包括合 成树脂乳液、附着力调节齐IJ、颜填料、消泡齐IJ、分散齐IJ、增稠齐IJ、防腐齐IJ、乙醇、去离子水，该组 合物制备的膜层耐水性及耐溶剂性能不理想，且上述涂料组合物制备的涂层的柔韧性及粘 附性并未达到理想要求，不适合进一步加工。 因此，确有必要对现有技术进行改进，以解决现有技术之不足。
[0005]
【发明内容】
： 本发明的目的就是针对上述技术缺陷，提供一种水基可剥离涂料，该涂料在金属表面 制备的膜层不仅具有良好的柔韧性、粘附性和易剥离性，且该膜层能够承受高于700°C的电 镀高温热处理及重腐蚀的酸碱作用。
[0006] 本发明的另一目的是提供一种水基可剥离涂料的制备方法，该制备方法工艺简 单，生产成本低，适于工业化生产。
[0007] 本发明所采用的技术方案如下： 一种水基可剥离涂料，该涂料由以下重量百分比的原料制备而成： 水基海泡石悬浮剂2?5%，改性凹土粉料25?30%，纳米氧化锆粉料5?10%，乳化剂 3?5%，粘结剂15?20%，分散剂2?6%，偶联剂2?5%，消泡剂0. 1?0. 5%，余量为去离 子水。
[0008] 所述乳化剂选用辛烷基酚聚氧乙烯醚聚乙二醇辛基苯基醚；分散剂选用聚丙烯酸 铵；所述偶联剂为丙二醇丁醚；消泡剂选用二甲基聚硅氧烷有机硅消泡剂。
[0009] 所述粘结剂选用质量比为1:0. 5?1:1的聚乙烯醇缩甲醛溶液与硅酸钠溶液配制 的混合液；其中聚乙烯醇缩甲醛溶液的质量浓度为10%，硅酸钠溶液的固含量为35%。
[0010] 其中涂料膨润土悬浮剂的细度为300?400目；纳米氧化锆粉料的细度为50? 100nm〇
[0011] 上述的水基可剥离涂料的制备方法，该制备方法包括以下步骤： 1) 改性凹土粉料的准备： a. 按上述重量百分比，称量细度为200?400目的凹凸棒石粘土放入蒸馏水中，加入 盐酸后在80?100°C的条件中处理1?3小时，再搅拌2?4小时制得悬浮液，备用；其中 每克凹凸棒石粘土中加入8?10ml蒸馏水；每克凹凸棒石粘土中加入0. 5?1. 0 ml盐酸， 盐酸浓度为lmol/L ; b. 向上述悬浮液加入复合活性剂，再加入细度为20?50nm的纳米氧化硅，搅拌得悬 浮液，然后向悬浮液中滴加NaOH溶液调整pH值至6?8,再搅拌2?4小时得悬浮液，备 用；其中每克凹凸棒石粘土中加入〇.〇5?0. 1 ml复合活性剂，每克凹凸棒石粘土中加入纳 米氧化娃0. 20g?0. 33g ; c. 将b)步制得的悬浮液以3500r/min的转速离心处理5?lOmin，回收的固体物烘 干，烘干温度为温度为70?100°C，烘干后研细，即得所述改性凹土粉料； 2) 制备水基可剥离涂料： a. 取去离子水倒入搅拌器中，向其中加入分散剂、乳化剂以及偶联剂，采用十字搅刀 搅拌器充分搅拌，搅拌速度为1500?3000转/分，搅拌时间为30?60分钟，得混合液，备 用； b. 将上述锂基膨润土、纳米氧化锆粉料和步骤1) c步中制备的改性凹土粉料，放入到 a)步制得的混合液中，充分搅拌，搅拌时间为1?2小时，得到混合液，备用； c. 向b)步制得的混合液加入粘结剂、消泡剂混合后，放入球磨机中以188?250r/min 的转速球磨1?3h，将球磨后的料浆经真空去泡后，即得所述水基可剥离涂料。
[0012] 其中，步骤l)b步中复合活性剂包括体积比为1:1?1:2的有机化合物和非离子 型表面活性剂，所述有机化合物选用有机羧酸，非离子型表面活性剂选用烷基酚聚氧乙烯 醚、失水山梨醇脂肪酸酯或吐温。
[0013] 本发明相比现有技术具有如下有益效果： (1)本发明涂料可用于涂覆于金属基材表面，利用各成份的特性及其相互作用，可在金 属基材表面形成膜层，能够耐700°c高温，长期使用无明显的脱落、起毛等现象，具有良好的 耐水、耐酸碱及耐候性能，且本发明涂料中添加的乳化剂和偶联剂使得膜层具有良好的柔 韧性和可剥离性，可简单大面积整体剥离，可以用于产品及零部件的临时防护。
[0014] (2)本发明的涂料具有极大的应用性，不仅可以应用在多孔性、吸水性材料表面 (如纸、织物、木材、皮革、瓷砖等），也可应用在疏水性非多孔性材料表面（如玻璃、金属等 基材），涂料可通过浸涂、刷涂和喷涂等简单工艺附着在基材上，工艺简单，易于实现工业化 生产。本发明制备的水基可剥离涂料具有较好的稳定性，放置15天仍具有99. 2%的悬浮性， 有利于涂料在各种基材表面的均勻涂覆。
[0015] (3)本发明材料中采用改性的凹土粉料，提高其在水溶液中的悬浮性能，利用其特 殊纤维状晶体形态的层链状结构，在涂料中膨润土悬浮剂、乳化剂、分散剂的作用下在水溶 液中形成空间网状结构，提高涂料中粘结剂聚合交联度。
[0016] (4)本发明涂料中添加的纳米氧化锆粉末，吸附在凹土粉末表面，可以提高膜层的 耐高温性；其中的乳化剂具有润湿、扩散性能，膜层具有良好的柔韧性和可剥离性；粘结剂 可提高本发明涂料的耐酸碱性、耐水性及耐热性等优良性能；分散剂可提高凹土粉料在水 溶液中的悬浮性；偶联剂可提高可剥离涂料的漆膜光洁度、平整性；消泡剂在水溶液中具 有较好的消泡能力。
[0017] (5)本发明制备方法在制备中，没有大量使用稀贵元素，所取原料成本降低；本发 明材料制备工艺简便、过程简单，生产的材料具有良好的性能，非常便于工业化生产。
[0018]
【具体实施方式】： 以下各实施例中所用原料如下： 所用凹凸棒石粘土采用201210083674. 3号专利制备的凹凸棒石粘土。
[0019] 所用乳化剂为辛烷基酚聚氧乙烯醚（0P-7型）；聚乙二醇辛基苯基醚为TX-10型； 偶联剂为丙二醇丁醚；消泡剂选用二甲基聚硅氧烷有机硅消泡剂，德国毕克BYK-141。
[0020] 分散剂采用南京霄科纳米陶瓷技术开发有限公司生产产品SD-00,主要成分是聚 丙烯酸铵。
[0021] 水基海泡石悬浮剂，（湖南华杰宝灵海泡石科技有限公司产品）细度为300?400 目；涂料膨润土悬浮剂的细度为300?400目；纳米氧化锆粉料的细度为50?100nm。
[0022] 粘结剂中聚乙烯醇缩甲醛溶液(型号PVF)与硅酸钠溶液(水玻璃）；聚乙烯醇缩甲 醛溶液的质量浓度为10%，硅酸钠溶液的固含量35%。
[0023] 以下各实施例中，步骤1)中b)步中的 实施例1中，复合活性剂包括体积比为1:1?1:2的有机化合物和非离子型表面活性 齐U，有机化合物为硬脂酸，非离子型表面活性剂选用烷基酚聚氧乙烯醚（0P-10型)、失水山 梨醇脂肪酸酯（S80型）或吐温（20型）。
[0024] 实施例2中，复合活性剂包括体积比为1:1. 5的有机化合物和非离子型表面活性 齐U，有机化合物为硬脂酸，非离子型表面活性剂选用失水山梨醇脂肪酸酯（S80型)。
[0025] 实施例3中，复合活性剂包括体积比为1:2的有机化合物和非离子型表面活性剂， 有机化合物为硬脂酸，非离子型表面活性剂选用吐温（20型)。
[0026] 实施例1 1) 凹土粉料的准备： a. 称量细度为200?400目的凹凸棒石粘土放入蒸馏水中，加入盐酸在90°C中处理 2小时，同时搅拌3小时制得悬浮液，备用；其中每克凹凸棒石粘土中加入9ml蒸馏水；每克 凹凸棒石粘土中加入〇. 8ml盐酸，盐酸浓度为lmol/L ; b. 向上述悬浮液加入复合活性剂，再加入纳米氧化娃，搅拌得悬浮液，然后向悬浮液中 滴加NaOH (质量浓度5%)溶液调整pH值至7,再搅拌3小时得悬浮液，备用；其中复合活性 剂的用量为：每克凹凸棒石粘土中复合活性剂的用为〇. 08 ml ;每克凹凸棒石粘土中加入 纳米氧化娃〇. 30g ; c. 将b)步制得的悬浮液以3500r/min的转速离心处理8min，回收的固体物烘干，烘 干温度为温度为85°C，烘干后研细，即得所述凹土粉料； 2) 制备水基可剥离涂料： a. 将40ml的去离子水倒入搅拌器中，向其中加入2g分散剂、3g烷基酚聚氧乙烯醚型 表面活性剂以及2g偶联剂，采用十字搅刀搅拌器充分搅拌，搅拌速度为2000转/分，搅拌 时间为40分钟，得混合液，备用； b. 称量30g上述凹土粉料、5g涂料膨润土悬浮剂和6g纳米氧化锆粉料，放入到步骤 2)中a)制得的混合液中，充分搅拌，搅拌时间为2小时，得到混合液，备用； c.将步骤2)中b)步制得的混合液加入15g粘结剂（PVF :水玻璃=1:0. 5)、0. 5g消泡 剂混合后，放入球磨机中以188r/min的转速球磨2h，将球磨后的料浆经真空去泡后即，得 所述水基可剥离涂料。
[0027] 实施例2 : 1) 凹土粉料的准备： a. 称量细度为200?400目的凹凸棒石粘土放入蒸馏水中，加入盐酸在80°C中处理 1小时，同时搅拌2小时制得悬浮液，备用；其中每克凹凸棒石粘土中加入8ml蒸馏水；每克 凹凸棒石粘土中加入〇. 5 ml盐酸，盐酸浓度为lmol/L ; b. 向上述悬浮液加入复合活性剂，再加入纳米氧化娃，搅拌得悬浮液，然后向悬浮液中 滴加NaOH (质量浓度5%)溶液调整pH值至6,再搅拌2小时得悬浮液，备用；其中复合活性 剂的用量为：每克凹凸棒石粘土中复合活性剂的用为〇. 〇5ml ;每克凹凸棒石粘土中加入纳 米氧化娃0. 20g ; c. 将b)步制得的悬浮液以3500r/min的转速离心处理5?lOmin，回收的固体物烘 干，烘干温度为温度为70°C，烘干后研细，即得所述凹土粉料； 2) 制备无机耐高温粘合剂： a. 将45ml的去离子水倒入搅拌器中，向其中加入5g分散剂、4g聚乙二醇辛基苯基醚 型非离子型表面活性剂以及3g偶联剂，采用十字搅刀搅拌器充分搅拌，搅拌速度为1500转 /分，搅拌时间为60分钟，得混合液，备用； b. 称量25g上述凹土粉料、4g涂料膨润土悬浮剂和5g纳米氧化锆粉料，放入到步骤 2)中a)制得的混合液中，充分搅拌，搅拌时间为2小时，得到混合液，备用； c. 将步骤2)中b)步制得的混合液加入20g粘结剂（PVF :水玻璃=1:0. 5)、0. 4g消泡 剂混合后，放入球磨机中以188r/min的转速球磨2h，将球磨后的料浆经真空去泡后即，得 所述水基可剥离涂料。
[0028] 实施例3 : 1) 凹土粉料的准备： a. 称量细度为200?400目的凹凸棒石粘土放入蒸馏水中，加入盐酸在100°C中处理 3小时，同时搅拌4小时制得悬浮液，备用；其中每克凹凸棒石粘土中加入10ml蒸馏水；每 克凹凸棒石粘土中加入1. 0 ml盐酸，盐酸浓度为lmol/L ; b. 向上述悬浮液加入复合活性剂，再加入纳米氧化娃，搅拌得悬浮液，然后向悬浮液中 滴加NaOH (质量浓度5%)溶液调整pH值至8,再搅拌4小时得悬浮液，备用；其中复合活性 剂的用量为：每克凹凸棒石粘土中复合活性剂的用为〇. 1 ml ;每克凹凸棒石粘土中加入纳 米氧化娃0. 30g ; c. 将b)步制得的悬浮液以3500r/min的转速离心处理10min，回收的固体物烘干，烘 干温度为温度为l〇〇°C，烘干后研细，即得所述凹土粉料； 2) 制备无机耐高温粘合剂： a.将40ml的去离子水倒入搅拌器中，向其中加入4g分散剂、5g烷基酚聚氧乙烯醚型 表面活性剂以及5g偶联剂，采用十字搅刀搅拌器充分搅拌，搅拌速度为3000转/分，搅拌 时间为60分钟，得混合液，备用； b. 称量30g上述凹土粉料、5g涂料膨润土悬浮剂和7g纳米氧化锆粉料，放入到步骤 2)中a)制得的混合液中，充分搅拌，搅拌时间为2小时，得到混合液，备用； c. 将步骤2)中b)步制得的混合液加入18g粘结剂（PVF :水玻璃=1:0. 5)、0. 3g消泡 剂混合后，放入球磨机中以188r/min的转速球磨2h，将球磨后的料浆经真空去泡后即，得 所述水基可剥离涂料。
[0029] 实施例4 : 1) 按实施例1的方法制备凹土粉料： 2) 制备无机耐高温粘合剂： a. 将45ml的去离子水倒入搅拌器中，向其中加入3g分散剂、5g聚乙二醇辛基苯基醚 型非离子型表面活性剂以及5g偶联剂，采用十字搅刀搅拌器充分搅拌，搅拌速度为1500? 3000转/分，搅拌时间为40分钟，得混合液，备用； b. 称量30g上述凹土粉料、3g涂料膨润土悬浮剂和6g纳米氧化锆粉料，放入到步骤 2)中a)制得的混合液中，充分搅拌，搅拌时间为2小时，得到混合液，备用； c. 将步骤2)中b)步制得的混合液加入20g粘结剂（PVF :水玻璃=1:0. 5)、0. 2g消泡 剂混合后，放入球磨机中以188r/min的转速球磨2h，将球磨后的料浆经真空去泡后即，得 所述水基可剥离涂料。
[0030] 测试实例： 取实施例1与实施例2制备的本发明可剥离涂料涂刷在马口铁表面，喷涂次数为3? 4次，后一次喷涂必须在前一次喷涂的涂膜实干后才可进行。最终涂膜厚度为0.08mm? 0.09_。涂膜在室温下放置7天分别进行拉伸强度、剥离强度、耐水性和耐盐水性测试。 测试结果见下表所示：
【权利要求】
1. 一种水基可剥离涂料，该涂料由以下重量百分比的原料制备而成： 水基海泡石悬浮剂2?5%，改性凹土粉料25?30%，纳米氧化锆粉料5?10%，乳化剂 3?5%，粘结剂15?20%，分散剂2?6%，偶联剂2?5%，消泡剂0. 1?0. 5%，余量为去离 子水。
2. 如权利要求1所述的水基可剥离涂料，其特征在于：所述乳化剂选用辛烷基酚聚氧 乙烯醚聚乙二醇辛基苯基醚；分散剂选用聚丙烯酸铵；所述偶联剂为丙二醇丁醚；消泡剂 选用二甲基聚硅氧烷有机硅消泡剂。
3. 如权利要求1所述的水基可剥离涂料，其特征在于：所述粘结剂选用质量比为 1:0. 5?1:1的聚乙烯醇缩甲醛溶液与硅酸钠溶液配制的混合液；其中聚乙烯醇缩甲醛溶 液的质量浓度为10%，硅酸钠溶液的固含量为35%。
4. 如权利要求1所述的水基可剥离涂料，其特征在于：其中涂料膨润土悬浮剂的细度 为300?400目；纳米氧化锆粉料的细度为50?100nm。
5. 权利要求1-4任意一项所述的水基可剥离涂料的制备方法，该制备方法包括以下步 骤： 1) 改性凹土粉料的准备： a. 按上述重量百分比，称量细度为200?400目的凹凸棒石粘土放入蒸馏水中，加入 盐酸后在80?100°C的条件中处理1?3小时，再搅拌2?4小时制得悬浮液，备用；其中 每克凹凸棒石粘土中加入8?10ml蒸馏水；每克凹凸棒石粘土中加入0. 5?1. 0 ml盐酸， 盐酸浓度为lmol/L ; b. 向上述悬浮液加入复合活性剂，再加入细度为20?50nm的纳米氧化硅，搅拌得悬 浮液，然后向悬浮液中滴加NaOH溶液调整pH值至6?8,再搅拌2?4小时得悬浮液，备 用；其中每克凹凸棒石粘土中加入〇.〇5?0. 1 ml复合活性剂，每克凹凸棒石粘土中加入纳 米氧化娃0. 20g?0. 33g ; c. 将b)步制得的悬浮液以3500r/min的转速离心处理5?lOmin，回收的固体物烘 干，烘干温度为温度为70?100°C，烘干后研细，即得所述改性凹土粉料； 2) 制备水基可剥离涂料： a. 取去离子水倒入搅拌器中，向其中加入分散剂、乳化剂以及偶联剂，采用十字搅刀 搅拌器充分搅拌，搅拌速度为1500?3000转/分，搅拌时间为30?60分钟，得混合液，备 用； b. 将上述锂基膨润土、纳米氧化锆粉料和步骤1) c步中制备的改性凹土粉料，放入到 a)步制得的混合液中，充分搅拌，搅拌时间为1?2小时，得到混合液，备用； c. 向b)步制得的混合液加入粘结剂、消泡剂混合后，放入球磨机中以188?250r/min 的转速球磨1?3h，将球磨后的料浆经真空去泡后，即得所述水基可剥离涂料。
6. 根据权利要求5所述的水基可剥离涂料的制备方法，其中，步骤1) b步中复合活性 剂包括体积比为1:1?1:2的有机化合物和非离子型表面活性剂，所述有机化合物选用有 机羧酸，非离子型表面活性剂选用烷基酚聚氧乙烯醚、失水山梨醇脂肪酸酯或吐温。
【文档编号】C09D7/12GK104327555SQ201410685188
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年11月25日 优先权日:2014年11月25日
【发明者】姚义俊, 万韬隃, 饶伟锋, 刘斌, 王涛, 张乐彬, 温晓霞 申请人:南京信息工程大学