低毒低揮發脫漆劑的研制

吳健濤,陳炳耀,,姚榮茂,冼麗屏,寧智勇

（1.廣東阜和實業有限公司,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、金屬類基材的美觀與保護，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，這就需要修理和翻新。對覆蓋有油漆的設備、車船、木制家具等等進行修理或翻新過程中，都必須要先把表層陳舊或損傷的漆膜進行徹底清除、打磨后方可再次進行噴涂。[1]殘余漆膜清除方法有很多，常見的就有強酸、強堿溶劑清洗、火焰溶燒、吹核桃殼機械法、脫漆劑法等等，但每一種方法都有各種各樣的不足，清除不徹底或對設備損壞嚴重。脫漆劑法是通過脫漆劑溶劑對基材進行浸泡，通過滲透、溶脹、溶解、開裂、剝離等各種物理或化學反應后，就能將陳舊漆膜迅速、徹底的清除，并且對基材腐蝕、損壞小，是目前脫漆工作中應用最廣泛的方式。

目前，工業市場上售賣的脫漆劑強酸、強堿溶劑過量，對基材腐蝕、損壞大，并且在選材上有害物質含量高，所制脫漆劑的適用范圍小，揮發性、毒性大，嚴重限制脫漆劑的推廣和使用。本文從市場需求出發，重點改善脫漆劑的揮發性、毒性，減少脫漆劑溶劑對金屬基體的腐蝕作用，制備出一款具有低毒、低揮發性的環保脫漆劑，試驗逐一研究了主溶劑、助溶劑、促進劑、緩蝕劑以及封閉劑等脫漆劑關鍵原料對脫漆效率的影響。

1 試驗部分

試驗以碳鋼制材為試樣材料，首先經過清潔、除油、除銹以及陽極化；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，仔細觀察漆膜溶解、脹鼓和開裂等變化，記錄最終脫漆所用時間[2]。

2 結果與討論

2.1 脫漆劑配方

脫漆劑研制過程中，關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，同時要求制備原料均對基材無腐蝕反應。脫漆劑配方選擇中一般是以相似相溶原理為依據，以確保脫漆劑溶解度參數極性和環氧漆溶解度參數極性能不斷接近。只有在脫漆劑的溶解度參數極性匹配或相似于環氧漆溶解度參數時，才能使得漆膜在脫漆劑浸泡中迅速得到溶解與溶脹，最終達到漆膜剝落或軟化，便于油漆清潔和進一步刮除。一般來說，脫漆劑主溶劑應該選擇滲透、溶解能力強的溶助劑原料，同時要求制備原料屬于弱酸、弱堿性，對金屬類基材腐蝕、損傷較小。

2.2 不同溶劑脫漆效果比較

不同溶劑的溶解、滲透與揮發性能有很大的差異，這些性能的差異直接影響到溶劑對漆膜的脫漆效果。試驗選擇同樣漆膜試樣，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間，結果如表1所示。

表1 不同溶劑脫漆效果比較

從表1數據可以看出，甲基丙烯酸甲酯脫漆時間最短，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間最長。這說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脂。為此，從脫漆效率方面考慮，試驗選擇以甲基丙烯酸甲酯為主溶劑，搭配苯甲醛為助溶劑，所制脫漆劑具有優異的脫漆性能[3]。

2.3 主、助溶劑的用量對脫漆效果的影響

主、助溶劑是脫漆劑產品關鍵性原料，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勢在于溶解性好。主、助溶劑的質量比也會影響到脫漆劑的脫漆效率，表2記錄了在不同質量比時的脫漆時間。

表2 主、助溶劑質量比對脫漆效率的影響

從表2數據可以看出，隨著主、助溶劑的質量比的增大，脫漆劑脫漆時間先是助劑縮短后又迅速地增加。脫漆劑脫漆時間為60 s時，此時主、助溶劑質量比為3∶1，說明主、助溶劑3∶1比例制備的脫漆劑脫漆效果最好。同時也可以發現，之后，主、助溶劑的質量比也不是越大越好，當主、助溶劑質量比超過3∶1后，脫漆效果逐漸下降。說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和涂料漆膜的溶解參數最接近[4]。

2.4 有機酸用量對脫漆效果的影響

有機酸不僅可以加速主、助溶劑的滲透和溶解作用，提高脫漆劑的脫漆速率與效果，而且有機酸為弱酸類材料，對金屬類基材腐蝕作用小，是脫漆劑體系中最常用的促進劑材料。試驗逐一分析了有機酸用量對脫漆劑脫漆效率的影響，結果見表3。

表3 有機酸含量對脫漆效果的影響

從表3數據可以看出，有機酸材料的加入，提高脫漆劑的脫漆速率與效果，但有機酸并不是越多越好。當有機酸用量為2%時，脫漆劑脫漆時間從60 s降至45 s，脫漆速率提升比較明顯，因為有機酸原料的加入促進了脫漆劑主、助溶劑滲透和溶解力，加快漆膜與基材的脫離作用。但如果有機酸用量超過2%時，富余的有機酸會與丙烯酸樹脂發生化學反應，生成粘合物質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，可以有效地潤濕、滲透漆膜表層，能迅速地提高脫漆劑的脫漆效率。試驗選擇OP-10為表面活性劑，并記錄了OP-10用量對脫漆時間的影響，如表4所示。

表4 表面活性劑含量對脫漆效果的影響

從表4數據可以看出，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，降低脫漆所用時間，這是因為經過表面活性劑潤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大時，富余的活性劑與其他成分發生劇烈反應，加速了脫漆劑溶劑的揮發速度，脫漆時間變得逐漸增加。

2.6 液體石蠟用量對揮發性的影響

在考察脫漆劑的脫漆效率過程中，脫漆劑揮發時間的長短是影響脫漆效率的關鍵因素。低揮發類型脫漆劑停留在漆層表面時間足夠長，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、脫漆所用時間。而且，低揮發性不僅提升脫漆效率，而且節約了脫漆劑用量。為此，在脫漆劑體系中加入揮發抑制劑降低溶劑的揮發速度，成為行業默認的共識。試驗優選液體石蠟為揮發抑制劑原料，重點考察了石蠟用量對脫漆劑揮發性的影響，試驗數據如表 5所示[5]。

表5 液體石蠟用量對揮發性的影響

從表5數據可以看出，液體石蠟起到了良好的封閉作用，當脫漆劑體系中液體石蠟用量的不斷增加時，脫漆劑溶劑的揮發速率迅速得到控制，增加了主、助溶劑停留在漆膜表面時間。試驗發現，當封閉劑液體石蠟用量超過6%時，脫漆劑溶劑的揮發速度下降變得緩慢，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 結論

1）試驗中優選弱酸、弱堿材料甲基丙烯酸甲酯為主溶劑、以苯甲醛為助溶劑，當主、助溶劑的質量比為3∶1時，所制脫漆劑溶解參數和涂料漆膜的溶解參數最接近，所以脫漆劑的滲透性能好、漆膜溶解快、脫漆效率高，并且對金屬類基體腐蝕風險小。2）有機酸促進劑可以促進脫漆劑對漆膜的滲透與溶解，表面活性劑可以有效潤濕、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間。但促進劑、表面活性劑用量必須嚴格控制，并非越多越好。試驗證明，當促進劑、表面活性劑用量為2%左右時，脫漆效果較佳。3）液體石蠟封閉劑可以降低脫漆劑的揮發速度，在相同時間內石蠟用量越大，脫漆劑溶劑保留量就越多，延長了主、助溶劑滲透到漆膜的時間。石蠟的加入不僅有效的提升脫漆效率，而且節約了脫漆劑用量，有效降低脫漆工藝成本，值得廣泛地推廣。