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脱漆剂配方分析
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一.背景 涂料可以保护和装饰物品，但在使用过程中，涂膜会被损伤，或逐渐老化，或者由于美学上的原因需要返修、更新。对于家用电器、机械设备、家具、车船等涂装或修理时，都需要将陈旧或破损的涂层清除，再进行喷涂。在航空业中，无论民用还是军用飞机，出于美观和安全的需要，也需定期脱漆，修整返新。人们常采用脱漆剂这种化学方法。脱漆是漆膜破坏后重新涂装前的表面预处理工艺。虽然各种重防腐涂料的研究与应用日趋成熟，涂层遭到破坏的可能性有所降低，但仍然不可避免地会出现新漆膜不合格或者在使用过程中漆膜因划伤、老化等因素失效，露出金属基材而致金属腐蚀，所以必须脱除旧漆膜（脱漆），重新涂装。 脱漆方法多采用化学脱漆法，即用脱漆剂与漆膜接触并发生物理化学作用，使漆膜脱离附着层。 脱漆剂是由芳香族化合物,高溶解力溶剂配合而成液体,具有极强的溶解漆膜的能力,脱漆剂速度快,效率高,可去除的涂层种类范围较宽，禾川化学为脱漆剂相关企业提供整套配方改进技术解决方案一站式服务。适用于醇酸、硝基、聚脲醛橡胶型乙烯、环氧、聚酯、聚氨酯等各种油漆，外墙涂料，粉末喷涂，涂层的脱除，去漆能力极强本品与国外同类产品相比，脱漆效果相同，脱漆时间可节省20%左右。 二、脱漆剂 目前我国脱漆剂的发展很快，仍存在一些问题，如毒性大，脱漆效果不够理想，污染严重等。高质量、高技术含量、高附加值产品较少。 在制备脱漆剂的过程中一般会添加石蜡，虽然它可以阻止溶剂的过快挥发，但是在脱漆后，石蜡常常残留在需脱漆物体的表面，因此还需要彻底地清除石蜡，由于需脱漆表面的情况各不相同，使得去除石蜡非常困难，这就给下一步的涂装带来了很大的不便。另外，随着科技的进步和社会的发展，人们的环保意识越来越强，对脱漆剂的要求也越来越高。多年来，涂料界一直努力减少溶剂的使用。但是溶剂对于脱漆剂十分重要，因而溶剂的筛选十分重要。 2.1脱漆剂的种类 脱漆剂分为酸性脱漆剂、碱性脱漆剂、溶剂型脱漆剂、氯代型脱漆剂和水性脱漆剂。 1) 碱性脱漆剂 碱性脱漆剂一般由碱性物质（常用氢氧化钠、纯碱、水玻璃等）、表面活性剂、缓蚀剂等组成，使用时一般需要加热，一方面碱使涂料中的某些基团皂化而溶于水，另一方面热蒸汽蒸煮涂膜，使之失去强度并使其与金属间的附着力降低，加之表面活性剂的浸润、渗透和亲和作用，最终使旧涂层被褪掉。 2)酸性脱漆剂 酸性脱漆剂是以强酸如浓硫酸、盐酸、磷酸和硝酸等组成的脱漆剂。由于浓盐酸、硝酸易挥发产生酸雾，同时对金属基材有腐蚀作用，浓磷酸褪漆时间长，对基材也有腐蚀作用，因此，上述 3 种酸较少用于褪漆。浓硫酸与铝、铁等金属发生钝化反应，因此对金属腐蚀很小，同时对有机物具有强烈的脱水、炭化和磺化作用而使其溶于水中，所以浓硫酸常常用于酸性脱漆剂。 3)普通溶剂型脱漆剂 普通溶剂型脱漆剂以普通有机溶剂混合液加石蜡等组成的脱漆剂，如 t-1、t-2 、t-3 脱漆剂。t-1脱漆剂是由乙酸乙酯、丙酮、乙醇、苯系物、石蜡组成的； t-2 是由乙酸乙酯、丙酮、甲醇、苯系物等溶剂和石蜡组成的，脱漆作用较强； t-3 是由二氯甲烷、有机玻璃、乙醇、石蜡等混合而成的，毒性小，脱漆效果好。它们对醇酸漆、硝基漆、丙烯酸漆和过氯乙烯漆等具有脱漆效果。但这类脱漆剂中的有机溶剂挥发性大，易燃并有毒，所以应在通风良好的场所施工。 4)氯化烃溶剂脱漆剂 氯化烃溶剂脱漆剂解决了环氧类和聚氨酯类涂层的脱漆问题，使用方便，脱漆效率高，对金属腐蚀性小。主要由溶剂 ( 传统的脱漆剂多选用亚甲基氯化物作为有机溶剂，现代脱漆剂一般均用高沸点溶剂，如二甲基苯胺、二甲基亚砜、碳酸丙烯酯以及 n- 甲基吡咯烷酮，结合醇类以及芳族溶剂，或者与亲水性的碱性或酸性体系相结合配制而成 ) 、助溶剂 ( 如甲醇、乙醇和异丙醇等 ) 、活化剂 ( 如苯酚、甲酸或乙醇胺等 ) 、增稠剂 ( 如聚乙烯醇、甲基纤维素、乙基纤维素和气相法二氧化硅等 ) 、阻挥发剂 ( 如石蜡、平平加等 ) 、表面活性剂 ( 如 op-10 、 op-7 和烷基苯磺酸钠等 ) 、缓蚀剂、渗透剂、润湿剂和触变剂等组成。 5)水性脱漆剂 目前在国内，科研人员已成功地研制出以苯甲醇代替二氯甲烷为主溶剂的水性脱漆剂。除了苯甲醇，它还包括增稠剂、阻挥发剂、活化剂和表面活性剂等。它的基本组成为（体积比）：20%～40%的溶剂组分和40%～60%的含表面活性剂的酸性水基组分，与传统的二氯甲烷型脱漆剂相比，它的毒性更小，且脱漆速度相当。能脱去环氧类涂料、环氧锌黄底漆，尤其对于飞机蒙皮漆有良好的脱漆效果。 2.2脱漆剂原理 主溶剂的选择是脱漆剂配方中最重要的一步，关系到整个脱漆剂的成效。通常遵循以下三个规律：“极性相似相溶”原则、溶剂化原则、溶解参数原则。一般来说，三噁烷类脱漆剂只能脱除醇酸漆及聚氨酯漆等；n-甲基-2-吡咯烷酮能脱除丙烯酸漆和聚氨酯漆；卤代烃类脱漆剂能脱除环氧漆、氨基漆、醇酸漆、丙烯酸漆、聚氨酯漆等；r-丁内脂类及有机酸类脱漆剂能脱除双组分环氧漆和聚氨酯漆。 主溶剂应具有溶解涂料树脂漆膜的能力，通过分子渗透、膨溶来溶解漆膜，破坏漆膜与底材的粘附力和漆膜的空间结构，一般选用苯、烃、酮及醚类，并以烃类为好。分子量较小的卤代烃，其渗透性强，能够迅速渗透到涂层中去，而取得快速的脱漆效果。特别是二氯甲烷，其分子小，而渗透大分子及链段间隙的能力很强，与有机物的相溶性也好，可使漆膜膨溶或溶解，导致大分子体积增大，产生内应力，破坏漆膜与底材的附着力，而除掉漆膜[5]。有机漆膜是由高聚物大分子的许多可以活动的链段组成的。链段之间是有间隙的，主溶剂分子能够逐渐渗入各链段的间隙内。当渗入线型链段时，卷曲的分子链段就开始胀大、拉伸，若主溶剂量足够时，就会由肿胀到溶解，漆膜会成为泥状物浮起。当渗入热固性体型高聚物时，先是增加链段间的距离，使网状结构逐渐拉长、拉大，大分子就开始胀大，使漆膜脱落、碎裂。卤代烃对漆膜的溶解力居中，这使得被剥除的涂层保留在脱漆剂中，而不被溶解，这有助于在冲洗和擦去时漆膜不会重新沉积在物件表面。卤代烃的用量既不能过高也不能过低，过高会导致漆膜溶解，这相当于油漆中的溶剂，待溶剂挥发后，漆膜又会重新沉积在物体的表面，不利于漆膜的去除，同时耗量大；过低不能使漆膜肿胀和咬起，达不到去漆的目的，一般的最佳用量为50 %～80 %。 目前，水性脱漆剂以其低毒、低污染，特别是以苯甲醇、苯甲醛、苯甲酸和 n-甲基-2-吡咯烷酮的水性脱漆剂成为脱漆剂新的发展趋势。水性脱漆剂，是指那些以水溶性强的有机溶剂为主溶剂的脱漆剂，甚至完全不含有机溶剂的脱漆剂。苯甲醇具有很强的水溶性而且沸点高，成功地解决了挥发性和水溶性问题，是新型水性脱漆剂的主溶剂中研究最多的。 苯甲醛同样具有水溶性和高沸点，并且辅以适当的活性剂，可以解决对基材的腐蚀性问题。n-甲基-2-吡啶烷酮具有水溶性佳，脱漆效果好，脱漆时间短等优点，是目前水性脱漆剂中综合效果最佳的主溶剂，但是由于其价格昂贵限制了其广泛使用。低碳链的乙醇的乙氧基化物为主溶剂，在水性脱漆剂中采用了有机物短链二甲酯为主溶剂，这二个配方不仅水含量高达50 %以上，而且主溶剂均可生物降解，真正达到了无毒环保的效果。 2.3脱漆剂常见配方组分 1)主溶剂 主溶剂一般可通过分子渗透、膨溶来溶解漆膜,破坏漆膜与底材的粘附力和漆膜的空间结构,所以主溶剂一般选用苯、烃、酮及醚类,并以烃类最好。不含二氯甲烷的低毒溶剂型脱漆剂,主要含有酮( 吡咯烷酮) 、酯(苯甲酸甲酯) 和醇醚(乙二醇单丁醚) 等。乙二醇醚对高分子树脂有很强的溶解能力,渗透性好、沸点较高、价格较为便宜,而且还是优良的表面活性剂,因此用其作为主溶剂制备效果好、功能多的脱漆剂(或清洗剂) 的研究很活跃。 苯甲醛分子较小,渗透到大分子链段间的作用力强,对极性有机物的溶解力也很强,会使大分子体积增大产生应力,当其内应力达到破坏漆膜与基材之间附着力时,漆膜就会溶胀、脱掉。以苯甲醛为溶剂制备的低毒、低挥发性脱漆剂能在室温下有效地脱除金属基体表面的环氧粉末涂层,也适用于飞机蒙皮漆的脱除。经测试,这种脱漆剂的性能可与传统的化学脱漆剂(二氯甲烷型和热碱型) 相比,而对金属底材的腐蚀性却要小得多。 从可再生的角度来看,柠檬烯是一个良好的脱漆剂原料。它是由橙皮、橘皮、柠檬皮提炼得到的一种烃类溶剂,是油脂、蜡、树脂的优良溶剂,其溶解能力介于石油溶剂油与苯之间。它的沸点和燃点较高,使用时安全性较好。酯类溶剂也可以做为脱漆剂的原料。酯类溶剂的特点是毒性较低,有芳香气味,不溶于水,多用做油性有机物的溶剂。苯甲酸甲酯就是酯类溶剂的代表,有不少学者希望能将它用于脱漆剂中。 2）助溶剂 助溶剂可增加对甲基纤维素的溶解，提高产品的黏度和稳定性，并协同主溶剂分子充分渗入漆膜，消减漆膜与底材之间的附着力，从而加快脱漆速率。并可相应减少主溶剂的用量，降低成本。助溶剂常选用醇类、醚类和酯类。 3）促进剂 促进剂是一些亲核性溶剂，主要有有机酸类、酚类、胺类，包括甲酸、乙酸、苯酚等。它的作用是破坏大分子链，加速对涂层的渗透和溶胀。有机酸中含有与漆膜组成相同的官能团-oh，它可以与交联体系中的氧、氮等极性原子相互作用，解除体系中的部分物理交联点，从而增加脱漆剂在有机涂层中的扩散速率，提高漆膜溶胀起皱能力。同时有机酸又可以催化高聚物的酯键、醚键的水解反应而使其断键，造成脱漆后基材失去韧性发脆等现象。 去离子水属于高介电常数的溶剂( 20 ℃时ε=80120) 。当要脱漆的表面是极性时,如聚氨基甲酸乙酯,高介电常数的溶剂对分开带静电的表面有积极作用,这样能使其它溶剂渗透到涂层与基材之间的孔隙中。 过氧化氢会在多数金属表面上发生分解反应,生成氧气、氢气和一个原子态的氧。氧气促使已经软化的保护层卷起,让新的脱漆剂渗透到金属和涂层之间,因此能加快脱漆速度。酸在脱漆剂配方中也是主要成分,其作用是使脱漆剂ph 值保持在210～510 ,以便同聚氨酯等涂层中的游离胺基起反应。使用的酸可以是可溶的固体酸、液体酸、有机酸或无机酸。由于无机酸更容易对金属产生腐蚀,因此最好使用具有rcooh 通式、分子量低于1000的可溶性有机酸,如甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、羟基醋酸、羟基丁酸、乳酸、柠檬酸等羟基酸以及它们的混合物。 4）增稠剂 如果脱漆剂用于大的结构件，需要粘附在表面使其反应，这时就需要添加增稠剂，如水溶性高分子化合物，如纤维素类、聚乙二醇等，也可使用无机盐类，如氯化钠、氯化钾、硫酸钠、氯化镁等。需要注意的是，无机盐类增稠剂调整黏度会随着其用量的增大而增加，超过此范围，黏度反而降低，选择不当也会给其它组分带来影响。 聚乙烯醇是水溶性高分子，具有良好的水溶性、成膜性、粘结力及乳化性,然而只有少数有机化合物可以溶解它,多元醇化合物如甘油、乙二醇和低分子量的聚乙二醇、酰胺、三乙醇胺盐,二甲基亚砜等,在上述有机溶剂中,溶解少量聚乙烯醇也要加热。聚乙烯醇水溶液与苯甲醇及甲酸的混合物相溶性不好,易分层,同时与甲基纤维素、羟乙基纤维素的相溶性差,但和羧甲基纤维素的相溶性较好。 聚丙烯酰胺是一种线型水溶性高分子,它和其衍生物可以用作絮凝剂、增稠剂、纸张增强剂以及阻缓剂等。由于聚丙烯酰胺分子链上含有酰胺基,其特点是亲水性高,但它不溶于大多数有机溶液,如甲醇、乙醇、丙酮、乙醚、脂肪烃和芳香烃。甲基纤维素水溶液在苯甲醇型中对酸较稳定,与各种水溶性物质有良好的混合性。其用量视施工要求的粘度而定,但增稠效果与用量不成正比,随着加入量的增大,水溶液凝胶化温度逐渐降低。苯甲醛型无法通过增加甲基纤维素来达到明显的增粘效果。 5）缓蚀剂 为了防止底材(特别是镁、铝)腐蚀，应加入一定量的缓蚀剂。在实际生产过程中，腐蚀性是一个不能忽视的问题，脱漆剂处理后的物件应及时用水冲洗擦干或者用松香水和汽油洗涤，以保证金属等物件不受腐蚀。 6)挥发抑制剂 一般而言，渗透性好的物质易挥发，为了防止主溶剂分子的挥发，要在脱漆剂中加入一定量的挥发抑制剂，减少生产、运输、贮存及使用过程中溶剂分子的挥发。将加有石蜡的脱漆剂涂刷于油漆表面时，在表面上形成一层薄薄的石蜡层，使主溶剂分子有足够的停留时间渗入欲去除的漆膜， 从而提高脱漆效果。单纯用固体石蜡往往会引起分散性不好，去漆后的表面会残留少量的石蜡，影响重新喷涂，为解决这一问题须用松香水或汽油洗涤干净， 这样给涂装作业中增加了一道工序。 为此必要时加入乳化剂，降低表面张力，使石蜡和液体石蜡得以很好分散，提高其贮存稳定性，除漆后表面用水一冲，晾干后就可重新涂装新的油漆。 7)表面活性剂： 添加表面活性剂，可以有助于提高脱漆剂的贮存稳定性，同时有利于用水冲洗脱漆，常用的有两性表面活性剂(如咪唑啉类)或乙氧基壬基酚。同时利用表面活性剂分子内同时具有亲油性和亲水性两种相反性质的界面活性剂，能够影响增溶效果；利用表面活性剂的胶团作用，使几种成分在溶剂中的溶解度显著增加。常用的有丙二醇、聚甲基丙烯酸钠或是二甲苯磺酸钠。 |
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