一种水性可剥离涂料及其制备方法与流程

阅读：评论：0

1.本发明属于包装装潢领域，具体涉及一种水性可剥离涂料及其制备方法。

背景技术：

2.钢材、零部件和仪器设备在运输和贮存的过程中，容易受到来自酸雨、水汽、油污、微生物等多方面的侵蚀以及人为刮伤，使其表面受到不同程度的损害，缩短使用寿命。可剥离防护涂料作为一种临时保护涂料可以很好的避免设备受到上述损害。在使用完毕又可以完全从钢材、零部件和仪器设备表面剥离，不影响其后续的正常使用。可剥离涂料可以采用喷涂、刷涂等方法进行涂抹，可以运用在结构复杂的工件上，具有施工方便的特点。目前，国内市场上主要为溶剂型可剥离涂料和水性可剥离涂料两类。含有芳烃的溶剂型可剥离性涂料虽然性能较好，但其由于不满足环保要求逐渐淡出市场。水性可剥离涂料由于满足环保要求，受到了越来越多市场应用的欢迎。
3.可剥离涂料需要兼顾对基材的附着性与可剥离性的需求，两者存在一定的矛盾性。水性可剥离涂料配方中的成膜树脂多为水性聚氨酯、水性丙烯酸酯、水性聚氨酯改性丙烯酸酯、聚乙烯醇等，其本身对各种基材具有较好的粘性，因而配方中往往需要添加辅助剥离的助剂（剥离剂）。剥离剂分为无机类、有机类和高聚物类三种。无机类剥离剂是指碳酸钙、滑石粉、陶土等；有机类剥离剂是指硬脂酸及其盐类、脂肪酸酯、甘油等；高聚物类剥离剂是硅油、聚乙二醇、低分子量聚乙烯等。上述物质均在体系相容性与剥离效果的平衡问题。如碳酸钙类粉体存在着在体系中分散效果差，若通过技术手段提高其在体系中的分散性，则表现出剥离效果一般的问题。脂肪酸及其盐类、脂肪酸酯、硅油、低分子量聚乙烯与水性可剥离涂料的相容性亦存在问题，而甘油、聚乙二醇的水溶性好，但剥离效果一般。可见，对于水性可剥离涂料，需要提供一种具有良好相容性且剥离效果好的剥离剂。
4.此外，由于水性可剥离涂料的干燥时间较长（2～3小时），用在金属物体表面时易造成生锈的问题。单纯在配方中添加防锈剂，由于防锈剂分子被成膜树脂的网络结构锁定，难以及时与金属表面发生作用，无法获得令人满意的防锈效果。专利cn107216756a公开了一种含有碱性醇溶性硅溶胶的快干可剥离涂料，其配方组成包含有醇溶性自交联丙烯酸酯树脂和碱性醇溶性硅溶胶，也即通过醇的快速挥发从而缩短干燥时间至30 min，从而改善金属表面生锈问题。上述技术虽然能提高可剥离涂层的干燥时间，但由于使用了挥发性醇溶剂，显然不及水性可剥离涂料环保。专利cn103360931a公开了一种用于金属临时性保护的水性可剥离涂料，其配方组成包含有水性聚氨酯、苯丙乳液和微观片状结构的无机填料。由于无机填料表面的羟基能够有效锁住水分，因此该填料能够提高涂层的防腐蚀性。

技术实现要素：

5.为克服现有技术不足，本发明目的在于提供一种水性可剥离涂料，通过分子结构与官能团设计获得一种功能性剥离剂，其与水性可剥离涂料配方体系具有良好的相容性，兼顾涂层的附着性与可剥离性的平衡，同时兼具防锈的效果，特别适合于金属表面的临时
性保护。
6.本发明的再一目的在于：提供一种上述水性可剥离涂料的制备方法。
7.本发明目的通过以下方案实现：一种附着性与可剥离性均衡且具有防锈功能的水性可剥离涂料，包含有成膜树脂、触变剂、流平剂、杀菌剂、消泡剂、去离子水和含有如下所示通式的功能性剥离剂:其中r1为c
16-c
20
的烷基；r2为2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇基；m为5～15的整数；n为5～12的整数。
8.所述功能性剥离剂，在水性可剥离涂料中的质量百分比为1.0～4.0%之间。
9.所述成膜树脂为聚氨酯改性丙烯酸树脂与硅溶胶的混合物，在水性可剥离涂料中的质量百分比为51.0～78.0%之间。
10.所述成聚氨酯改性丙烯酸树脂与硅溶胶的混合物中，聚氨酯改性丙烯酸树脂与硅溶胶的质量比为3.5～1.5:1.0。
11.所述触变剂为聚氨酯类缔合型增稠乳液，在水性可剥离涂料中的质量百分比为3.0～7.0%之间。
12.所述流平剂为聚醚改性聚硅氧烷，在水性可剥离涂料中的质量百分比为0.4～1.0%之间。
13.所述杀菌剂为苯丙异噻唑啉酮或甲基异噻唑啉酮中的一种或两种的混合物，在水性可剥离涂料中的质量百分比为0.5～2.0%之间。
14.所述消泡剂为聚醚改性有机硅消泡剂，在水性可剥离涂料中的质量百分比为0.1～0.3%之间。
15.所述去离子水，在水性可剥离涂料中的质量百分比为11.7～40.0%之间。
16.本发明所述水性可剥离涂料的制备方法如下：（1）功能性剥离剂制备取一带有搅拌与温度计的1000 ml容积四口烧瓶作为反应烧瓶放置在油浴锅上，缓慢加入等摩尔的烷基醇聚氧乙烯醚磷酸单酯和2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇聚氧乙烯醚、占反应组分30～40 wt%的带水剂，和占总物质0.1%的催化剂。连接分水器，分水器上端连接冷凝管。开启搅拌，将反应烧瓶内物料升温至90～110 ℃加热反应。通过反应过程中分出水分的质量判断反应终点。当分水器中收集的水分的质量大于理论量的96%时停止反应。取下分水器，换用水平冷凝管，水平冷凝管一端连接反应烧瓶，另一端连接一500 ml容积的三口烧瓶作为带水剂的收集瓶。500 ml容积三口烧瓶其中一个口连接真空泵，另一口封闭。保持反应烧瓶内物料温度90～110 ℃，开始减压蒸馏30～45 min。再将反应烧瓶内物料温度升高至125～135 ℃，继续减压蒸馏30～45 min除去物料中的带水剂。减压蒸馏结束，将反应烧瓶中的物料降温至50～60 ℃，加入一定量的30 wt%的naoh水溶液（其中，naoh的摩尔数为催化剂与烷基醇聚氧乙烯醚磷酸单酯两者的摩尔数之和），用于中和催化剂和反应产物。再加入与上述中和反应生成的盐等质量的去离子水，搅拌15～20 min。停止搅拌
后，自然冷却至室温，收集反应烧瓶中的产物，即为功能性剥离剂。
17.（2）水性可剥离涂料制备将所述聚氨酯改性丙烯酸树脂、硅溶胶加入去离子水中，搅拌均匀，在搅拌状态下依次加入触变剂、功能性剥离剂、流平剂、杀菌剂与消泡剂，搅拌均匀即得所述水性可剥离涂料。
18.与现有技术相比，本发明的水性可剥离涂料用于金属表面临时性保护具有如下优点：一方面，本发明水性可剥离涂料配方采用聚氨酯改性丙烯酸树脂与硅溶胶作为主体成膜物质，具有良好的成膜性及黏附性，在施工过程中能在室温环境下快速交联成膜，黏附在金属表面；另一方面，本发明的功能性剥离剂具有高的表面活性，与商业表面活性剂相比，能够更快速的降低体系表面张力，在涂料施工过程中迅速迁移至施工表面。进一步的，功能性剥离剂中磷酸基团的磷原子与金属原子发生吸附作用，分子结构中的长链烷基位于金属表面和涂层之间发挥隔离作用，通过精准调节成膜物质与功能性剥离剂的比例，获得涂层附着性与可剥离性的平衡。此外，由于在金属表面形成的隔离层能够阻挡水分的侵蚀，具有良好的防锈性能，因而对于金属表面的腐蚀同样具有抑制作用。
具体实施方式
19.下面根据具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明。本发明的保护范围不限于以下实施例，列举这些实例仅出于示例性目的而不以任何方式限制本发明。
20.实施例1本实施例水性可剥离涂料的制备，包含以下步骤：（1）功能性剥离剂制备取一带有搅拌与温度计的1000 ml容积四口烧瓶作为反应烧瓶放置在油浴锅上，缓慢加入等摩尔的十六醇聚氧乙烯醚磷酸单酯（r1=c
16
，n=5）180.67 g和2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇聚氧乙烯醚（m=5）148.80 g、带水剂甲苯98.84 g，催化剂甲基磺酸0.43 g；连接分水器，分水器上端连接冷凝管。开启搅拌，将反应烧瓶内物料升温至90～110 ℃加热反应。通过反应过程中分出水分的质量判断反应终点。当分水器中收集的水分的质量5.18 g时停止反应，此时酯化转化率96%；取下分水器，换用水平冷凝管，水平冷凝管一端连接反应烧瓶，另一端连接一500 ml容积的三口烧瓶作为带水剂的收集瓶。500 ml容积三口烧瓶其中一个口连接真空泵，另一口封闭。保持反应烧瓶内物料温度90 ℃开始减压蒸馏45 min，再将反应烧瓶内物料温度升高至125 ℃，继续减压蒸馏45 min除去物料中的带水剂。减压蒸馏结束，将反应烧瓶中的物料降温至50 ℃，加入40.59 g的30 wt% naoh水溶液。再加入297.68 g去离子水，搅拌20 min；停止搅拌后，自然冷却至室温，收集反应烧瓶中的产物。产物即为功能性剥离剂，标记为bl-1；（2）水性可剥离涂料制备将35.0份聚氨酯改性丙烯酸树脂、16.0份硅溶胶加入40份去离子水中，搅拌均匀，在搅拌状态下依次加入7.0份聚氨酯类缔合型增稠乳液、1.0份功能性剥离剂bl-1、0.4份聚醚改性聚硅氧烷流平剂、0.5份苯丙异噻唑啉酮杀菌剂与0.1份聚醚改性有机硅消泡剂，搅
拌均匀即得水性可剥离涂料。
21.实施例2本实施例水性可剥离涂料的制备，包含以下步骤：（1）功能性剥离剂制备取一带有搅拌与温度计的1000 ml容积四口烧瓶作为反应烧瓶放置在油浴锅上，缓慢加入等摩尔的二十醇聚氧乙烯醚磷酸单酯（r1=c
20
，n=12）181.20 g和2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇聚氧乙烯醚（m=15）177.28 g、带水剂甲苯107.54 g，催化剂甲基磺酸0.47 g。连接分水器，分水器上端连接冷凝管。开启搅拌，将反应烧瓶内物料升温至110 ℃加热反应。通过反应过程中分出水分的质量判断反应终点。当分水器中收集的水分的质量3.46 g时停止反应，此时酯化转化率96%。取下分水器，换用水平冷凝管，水平冷凝管一端连接反应烧瓶，另一端连接一500 ml容积的三口烧瓶作为带水剂的收集瓶。500 ml容积三口烧瓶其中一个口连接真空泵，另一口封闭。保持反应烧瓶内物料温度110 ℃开始减压蒸馏30 min，再将反应烧瓶内物料温度升高至135 ℃，继续减压蒸馏30 min除去物料中的带水剂。减压蒸馏结束，将反应烧瓶中的物料降温至60 ℃，加入27.31 g的30 wt% naoh水溶液。再加入337.19 g去离子水，搅拌15 min。停止搅拌后，自然冷却至室温，收集反应烧瓶中的产物。产物即为功能性剥离剂，标记为bl-2。
22.（2）水性可剥离涂料制备将45.0份聚氨酯改性丙烯酸树脂、20.0份硅溶胶加入25.2份去离子水中，搅拌均匀，在搅拌状态下依次加入5.0份聚氨酯类缔合型增稠乳液、2.6份功能性剥离剂bl-2、0.7份聚醚改性聚硅氧烷流平剂、1.3份甲基异噻唑啉酮与0.2份聚醚改性有机硅消泡剂，搅拌均匀即得水性可剥离涂料。
23.实施例3本实施例水性可剥离涂料的制备，包含以下步骤：（1）功能性剥离剂制备取一带有搅拌与温度计的1000 ml容积四口烧瓶作为反应烧瓶放置在油浴锅上，缓慢加入等摩尔的十八醇聚氧乙烯醚磷酸单酯（r1=c
18
，n=8）234.00 g和2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇聚氧乙烯醚（m=10）222 .13 g、带水剂甲苯136.84 g，催化剂甲基磺酸0.59 g。连接分水器，分水器上端连接冷凝管。开启搅拌，将反应烧瓶内物料升温至90～110 ℃加热反应。通过反应过程中分出水分的质量判断反应终点。当分水器中收集的水分的质量5.18 g时停止反应，此时酯化转化率96%。取下分水器，换用水平冷凝管，水平冷凝管一端连接反应烧瓶，另一端连接一500 ml容积的三口烧瓶作为带水剂的收集瓶。500 ml容积三口烧瓶其中一个口连接真空泵，另一口封闭。保持反应烧瓶内物料温度100 ℃开始减压蒸馏40 min，再将反应烧瓶内物料温度升高至130 ℃，继续减压蒸馏40 min除去物料中的带水剂。减压蒸馏结束，将反应烧瓶中的物料降温至55 ℃，加入40.82 g的30 wt% naoh水溶液。再加入424.25 g去离子水，搅拌20 min。停止搅拌后，自然冷却至室温，收集反应烧瓶中的产物；产物即为功能性剥离剂，标记为bl-3。
24.（2）水性可剥离涂料制备将55.0份聚氨酯改性丙烯酸树脂、23.0份硅溶胶加入11.7份去离子水中，搅拌均匀，在搅拌状态下依次加入3.0份聚氨酯类缔合型增稠乳液、4.0份功能性剥离剂bl-3、1.0
份流平剂、2.0份杀菌剂与0.3份消泡剂，搅拌均匀即得水性可剥离涂料。
25.本领域技术人员应当注意的是，本发明所描述的实施方式仅仅是示范性的，可在本发明的范围内作出各种其他替换、改变和改进。因而，本发明不限于上述实施方式，而仅由权利要求限定。

技术特征：

1.一种水性可剥离涂料，适用于金属表面的临时保护，包含有成膜树脂和添加剂，分散在去离子水中，其特征在于，所述的添加剂含有如下所示通式的功能性剥离剂:式中r1为c
16-c
20
的烷基；r2为2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇基；m为5～15的整数；n为5～12的整数。2.根据权利要求1所述水性可剥离涂料，其特征在于，所述功能性剥离剂在水性可剥离涂料中的质量百分比为1.0～4.0%之间。3.根据权利要求1所述水性可剥离涂料，其特征在于，所述成膜树脂为聚氨酯改性丙烯酸树脂与硅溶胶的混合物，在水性可剥离涂料中的质量百分比为51.0～78.0%之间，聚氨酯改性丙烯酸树脂与硅溶胶的质量比为3.5～1.5:1.0。4.根据权利要求1所述水性可剥离涂料，其特征在于，所述的添加剂还包括触变剂、流平剂、杀菌剂和消泡剂。5.根据权利要求4所述水性可剥离涂料，其特征在于，所述触变剂为聚氨酯类缔合型增稠乳液，在水性可剥离涂料中的质量百分比为3.0～7.0%之间。6.根据权利要求4所述水性可剥离涂料，其特征在于，所述流平剂为聚醚改性聚硅氧烷，在水性可剥离涂料中的质量百分比为0.4～1.0%之间。7.根据权利要求4所述水性可剥离涂料，其特征在于，所述杀菌剂为苯丙异噻唑啉酮或甲基异噻唑啉酮中的一种或两种的混合物，在水性可剥离涂料中的质量百分比为0.5～2.0%之间。8.根据权利要求4所述水性可剥离涂料，其特征在于，所述消泡剂为聚醚改性有机硅消泡剂，在水性可剥离涂料中的质量百分比为0.1～0.3%之间。9.根据权利要求1所述水性可剥离涂料，其特征在于，所述去离子水，在水性可剥离涂料中的质量百分比为11.7～40.0%之间。10.一种根据权利要求1-9任一所述水性可剥离涂料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：（1）功能性剥离剂制备取一带有搅拌与温度计的1000 ml容积四口烧瓶作为反应烧瓶放置在油浴锅上，缓慢加入等摩尔的烷基醇聚氧乙烯醚磷酸单酯和2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇聚氧乙烯醚、占反应组分30～40 wt%的带水剂，和占总物质0.1%的催化剂；连接分水器，分水器上端连接冷凝管，开启搅拌，将反应烧瓶内物料升温至90～110 ℃加热反应，通过反应过程中分出水分的质量判断反应终点；当分水器中收集的水分的质量大于理论量的96%时停止反应，取下分水器，换用水平冷凝管，水平冷凝管一端连接反应烧瓶，另一端连接一500 ml容积的三口烧瓶作为带水剂的收集瓶；500 ml容积三口烧瓶其中一个口连接真空泵，另一口封闭；保持反应烧瓶内物料温度90～110 ℃，开始减压蒸馏30～45 min；再将反应烧瓶内物料温度升高至125～135 ℃，继续减压蒸馏30～45 min除去物料中的带水剂；减压蒸馏结束，将反应烧瓶中的物料降温至50～60 ℃，加入浓度30 wt%的naoh水溶液其中，naoh的摩尔数为
催化剂与烷基醇聚氧乙烯醚磷酸单酯两者的摩尔数之和，用于中和催化剂和反应产物；再加入与上述中和反应生成的盐等质量的去离子水，搅拌15～20 min，停止搅拌后，自然冷却至室温，收集反应烧瓶中的产物，即为功能性剥离剂；（2）水性可剥离涂料制备将所述聚氨酯改性丙烯酸树脂、硅溶胶加入去离子水中，搅拌均匀，在搅拌状态下依次加入触变剂、功能性剥离剂、流平剂、杀菌剂与消泡剂，搅拌均匀即得所述水性可剥离涂料。

技术总结

本发明提供了一种水性可剥离涂料及其制备方法，包含有成膜树脂、触变剂、流平剂、杀菌剂、消泡剂、去离子水和功能性剥离剂；通过分子结构与官能团设计得到一种功能性剥离剂，其与水性可剥离涂料配方体系具有良好的相容性，兼顾涂层的附着性与可剥离性的平衡，同时兼具防锈的效果，特别适合于金属表面的临时性保护。特别适合于金属表面的临时性保护。