环保型可剥性保护涂料的研制

张震1, *，李丽1，王颖1，李在兴1，荣海宏2
（1.哈尔滨化工研究所，黑龙江 哈尔滨 150020；2.黑龙江省生态技术学院，黑龙江 哈尔滨 150025）

1 前言
可剥性保护涂料用途广泛，可用于飞机制造、机械加工、电子行业、电镀、阳极氧化等化学表面处理。可剥性保护涂料的作用是涂覆于不需加工的金属及非金属表面以保护工件。化学铣切(简称化铣)加工是利用化学溶液对工件表面进行腐蚀的一种加工技术。可剥性保护涂料是化铣过程中不可缺少的重要材料，在化铣加工过程中起到暂时的保护作用。它必须满足化铣工艺要求，具有极好的抗化学腐蚀性，在化铣工序完成后成膜物易于整张剥除[1]。

2 试验
2. 1 原料
甲基丙烯酸甲酯(AR)、甲基丙烯酸(AR)，天津试剂厂；乙烯基硅烷偶联剂(乙烯基三甲氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷)，哈尔滨化工研究所；引发剂(BPO)、正丁醇(AR)、碳酸酯类溶剂和乙醇，北京化学试剂厂；聚异丁烯，锦州康泰润滑油有限公司；SBS 树脂，岳阳巴陵化工有限公司；酚醛树脂，重庆恒安化工有限公司。
2. 2 仪器
WB-3000D 型电动搅拌器，上海银鲨机器制造有限公司；KZ04 电加热套，杭州旷维实验设备有限公司；NDJ-N1 型旋转黏度计，上海沐轩实业有限公司；S150型研磨机，上海顺飞化工机械有限公司。
2. 3 合成方法
2. 3. 1 主成膜物的制备
将丙烯酸单体与乙烯基三甲氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷加入反应釜，反应温度控制在(70 ± 5) °C，在引发剂(BPO)引发下恒温反应8 h，发生自由基聚合反应，得到丙烯酸改性有机硅树脂。
2. 3. 2 主成膜物的物理改性
用自制的丙烯酸改性有机硅树脂辅以聚异丁烯、SBS 树脂和酚醛树脂，在一定温度及高速搅拌下进行物理改性。
2. 3. 3 涂料的制备
(1) 配方(以质量分数表示)：
有机硅树脂 40%
混合溶剂 50%
白炭黑 5%
滑石粉 3%
甲基硅油 1.2%
酞菁绿 0.8%
(2) 涂料的制备：将混合溶剂置于容器内加热到一定温度，在恒温和快速搅拌下，按配方比例缓慢加入改性后的有机硅树脂主成膜物、补强材料、颜填料等。加料速度以主成膜物在溶剂中未完全分散之前不出现结块为宜。快速搅拌是为了加速主成膜物的分散和扩散作用[2]。加料完成后反应一段时间，关闭加热热源，自然冷却至室温，用研磨机研磨，后用铜网过滤即制成保护涂料。
2. 4 性能检测
涂料各项性能检测方法及技术指标见表1。
表1 可剥型保护涂料性能检测方法及技术指标

1) 浸蚀比是指化铣宽度与化铣深度之比。
2) 耐碱性测试在250 ~ 350 g/L、90 ~ 95 °C 的NaOH 水溶液中进行。
3) 耐酸性测试在330 ~ 400 g/L 90 ~ 95 °C 的HNO3 溶液中进行。

3 结果与讨论
3. 1 酚醛树脂的熔融指数对涂料性能的影响
根据化铣工艺要求，保护涂料在80 ~ 120 °C 的碱性条件下应保持稳定，并有一定的粘附能力。因此，对酚醛树脂的熔融温度与保护涂料的耐温性能做了对比试验，结果见表2。
表2 不同温度下酚醛树脂的熔融指数

从表2 可以看出，在提高酚醛树脂的熔融温度的同时，也提高了保护涂料的耐温性。依据试验结果，选用熔融温度为120 °C 的酚醛树脂(对酚醛树脂进行螯合试验，终只能达到120 °C)。
3. 2 改性后主成膜物对涂料性能的影响
在试验中，用未经物理改性的主成膜物有机硅树脂和经物理改性后的有机硅树脂制备的涂料做了对比试验，结果见表3。从表中数据看出，经聚异丁烯、SBS树脂和酚醛树脂进行物理改性的主成膜物致密性好，有足够的附着力，又能容易剥离，还有极好的抗化学腐蚀性。该可剥胶的成膜物可室温固化，耐热，耐腐蚀，柔韧性优异，并且该可剥胶的成膜物可在溶剂中溶解，实现了保护胶成膜物的重复使用，降低了生产成本，对环境无污染。
表3 改性与未改性有机硅树脂对涂膜性能的影响