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新型无毒带电清洗剂配方分析研究

发表日期:2015-08-17??? [0人阅读]

摘  要:先容了一种新型无毒带电清洗剂的配方、成分选用和用量因素分析。试验表明:研制的新型无毒带电清洗剂能有效去除零件上使用刷涂的环氧底漆与聚氨酯面漆涂层系统。

1 前言

环氧底漆与聚氨酯漆面漆组成的漆层性能良好,具有很好的耐酸碱和溶剂性能,与基体结合力强,广泛应用于航空、航天、电子、机械和太阳能领域。但涂料的漆膜在长期使用过程中,会受到各种腐蚀介质的侵蚀及机械损伤破坏,出现老化、龟裂、起皮及脱落等现象,致使漆膜失去保护装饰作用,如果要重新涂装,则需要去除旧的漆膜。常用的脱漆方法有机械或手工去除法、带电清洗剂去除法、燃烧法、强氧化剂去除法等。但这些方法不仅费时费力,而且容易对基体表面造成机械损伤,特别是对一些几何形状比较复杂的部件更难处理。新型无毒带电清洗剂是为清除机械零件上的环氧底漆与聚氨酯面漆的旧漆层而研制的一种低毒有机溶剂型带电清洗剂。

2 试验方法

2.1 试样

(1)采用50×120×(0.4~0.5)的钢试样,经除油→除锈→吹砂→喷涂环氧底漆与聚氨酯面漆→固化。

(2)采用50×120×(0.4~0.5)的不锈钢试样,经除油→除锈→吹砂→喷涂环氧底漆与聚氨酯面漆→固化。

(3)采用50×120×(0.4~0.5)的铝试样,经除油→除锈→阳极化→喷涂环氧底漆与聚氨酯面漆→固化。试验时记录脱漆时间及脱漆状态。

2.2 配方的选择选择带电清洗剂配方的依据是“相似相溶原理”即带电清洗剂溶解度参数极性与环氧底漆与聚氨酯面漆溶解度参数极性要相匹配。当带电清洗剂的溶解度参数接近或等于环氧底漆与聚氨酯面漆的溶解度参数时,通常该树脂可溶解或溶胀在这种带电清洗剂中,这样可打断成膜物质中的高分子链,使漆层剥落或软化,直接去除或有利于进一步刮除。由于环氧树脂的结构中含有脂肪族羟基,醚键、极为活泼的环氧基的缘故,羟基和醚键的极性使得环氧树脂分子和相邻表面之间产生引力,而且环氧基能与含活泼氢的金属表面起反应,生成化学键。同时聚氨酯漆系脂肪族聚酯聚氨酯涂料,具有优异的耐候性,漆膜坚硬,耐磨性好,附着力优良。因而环氧底漆和聚氨酯面漆漆层对金属表面的附着力强,耐化学腐蚀性好。所以,带电清洗剂应选用渗透、溶解能力强的材料,且对基材无腐蚀。新型无毒带电清洗剂主要材料为N-2甲基吡咯烷酮、环己酮、助溶剂、促进剂、表面活性剂等。

2.3 配制根据配方将各组分放置烧杯中,常温搅拌至溶液均匀。根据试样材料主要采用刷涂、浸涂脱漆方

3 结果与讨论

3.1 主溶剂漆膜能被咬起,主要靠主溶剂分子的渗透、膨胀和溶解等过程来完成。用于清除环氧树脂漆与聚氨酯漆的有机溶剂主要是二氯甲烷,这是由于在氯代烷烃衍生物中,二氯甲烷是最轻的液体化合物,分子量小,分子能低,渗透力最强。但是二氯甲烷毒性大,挥发性快,从而引起的职业危害性和环境污染性也很大。由于国内外对环境保护要求的不断提高,传统二氯甲烷型带电清洗剂将被严格限制使用,必将被低毒和低挥发性带电清洗剂取代。因此本带电清洗剂采用主溶剂为低毒溶剂N-2甲基吡咯烷酮与环己酮。N-甲基吡咯烷酮沸点为202℃,为不含二氯甲烷(沸点为41℃)的低毒溶剂,其分子量小,渗透能力强,能使漆膜快速溶胀,与二氯甲烷相比其挥发性要低很多,而且不会伤害金属底材,因此是一种优良的带电清洗剂原料。环己酮(沸点为155.7℃),其主要性能是挥发性慢,溶解性好。N-甲基吡咯烷酮和环己酮共同组成带电清洗剂主溶剂,其分子渗透入高分子链段间隙的能力较强,因此当N-甲基吡咯烷酮和环己酮分子渗透入高分子链段间隙后就使高聚物溶胀,使漆膜的体积不断增大,漆膜高分子的体积增大所产生的内应力,可以减弱和最后破坏漆膜对底材的附着力。使漆膜从点状溶胀后发展成片状溶胀,使漆膜成片皱起,彻底破坏漆膜对底材的附着力,将漆膜咬起并清除。可知,脱漆时间随N-甲基吡咯烷酮和环己酮的加入量增加而减少,但当N-甲基吡咯烷酮和环己酮用量达到65%以上时,脱漆减少的时间变少,最后趋于平缓。这是因为N-甲基吡咯烷酮和环己酮在达到一定量以后,此时脱漆的溶解能力趋于恒定,大量的N-甲基吡咯烷酮和环己酮分子包围了漆膜分子,增加的N-甲基吡咯烷酮和环己酮的分子不能再进一步包围漆膜分子另外因为N-甲基吡咯烷酮和环己酮分子本身的挥发性,当N-甲基吡咯烷酮和环己酮分子过高时,挥发性也会急剧加大,对环境和人身危害加大,因此考虑到环境因素,将N-甲基吡咯烷酮和环己酮分子用量控制在80%以下为宜。

3.2 助溶剂带电清洗剂中常用的助溶剂是甲醇、乙醇和异丙醇等,助溶剂的加入,可以与主溶剂分子形成温度较低的二元共沸物,同时又有利于纤维的溶解,起到潜溶剂的作用,协同主溶剂充分渗入漆膜,加快脱漆速度。醇类助溶剂还能获得较好的粘度稳定性。

3.3 促进剂为了提高脱漆效力,可以在带电清洗剂中加入一些亲核溶剂———促进剂,以加速破坏大分子链段,加强主溶剂对漆层的渗透和溶胀作用,起到加速脱漆的作用。脱漆中可选用酸或胺类来作为促进剂。由于酸的加入易促进带电清洗剂对基体金属材料的腐蚀。通常选择胺类作为促进剂。

3.4 表面活性剂为了使涂层表面更好的润湿,以便带电清洗剂用溶剂分子更好的浸入漆膜中,可在带电清洗剂中加入适量的表面活性剂。乙二醇乙醚对高分子树脂有很强的溶解能力,渗透性好,沸点较高,价格便宜,而且还是优良的表面活性剂,因此可选用乙二醇乙醚作为本带电清洗剂的表面活性剂。

3.5 优化配方经过实验优化配方:N-甲基吡咯烷酮和环己酮80%以下助溶剂适量促进剂适量表面活性剂少量

4      试片室温条件下浸泡一定的时间后,漆层会大面积起皱,用水即可冲掉。也可用毛刷将漆膜轻轻刷除。

5 结论

新型无毒带电清洗剂能有效去除零件上使用过的环氧底漆与聚氨酯面漆漆层,在室温环境下将操作控制在一定的时间内,能快速去除零件上使用过的旧漆层,同时对基体材料无腐蚀作用。

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