可剝涂料,是一種用于基體表面短期保護(hù)的功能性涂料,具有良好的施工性、耐蝕性和防摩擦性能,在家具、建筑、機(jī)械、海工等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。溶劑型可剝涂料目前占據(jù)了很大市場(chǎng),具有涂裝簡(jiǎn)單、涂膜機(jī)械性能好、固化時(shí)間短等特點(diǎn),但大量使用有機(jī)溶劑無(wú)疑是其一大短板。相較于此,水性可剝涂料無(wú)揮發(fā)性溶劑,在健康環(huán)保要求上具有很大優(yōu)勢(shì),其研發(fā)與應(yīng)用熱度也日益凸顯涂料在線(xiàn)coatingol.com。
1. 水性可剝涂料的作用及其機(jī)理
對(duì)于可剝涂料,可剝性和內(nèi)聚力是其兩個(gè)重要考察指標(biāo)。可剝涂料涂膜的附著力要適中,過(guò)高的附著力會(huì)影響涂膜的剝離,過(guò)低的附著力則會(huì)影響涂膜的耐腐蝕性能,可以采用180°剝離強(qiáng)度測(cè)試衡量可剝離涂料的基材附著力,驗(yàn)證其可剝性。同時(shí),涂膜應(yīng)當(dāng)具有較強(qiáng)的內(nèi)聚力,涂膜在剝離時(shí),將被拉伸至遠(yuǎn)離基板處,此時(shí)膜層應(yīng)保持連續(xù),不發(fā)生斷裂;如果涂膜強(qiáng)度不夠,則剝離時(shí)該膜層可能發(fā)生斷裂或破碎成小塊,達(dá)不到可剝離目的;通常采用拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率作為衡量涂膜內(nèi)聚力的指標(biāo)。
水性可剝涂料的主要作用是防護(hù)和去污。在家具、機(jī)械部件等表面使用水性可剝涂料作為保護(hù)膜,就可以避免空氣中的微生物等介質(zhì)與被保護(hù)物表面直接接觸,減緩表面的腐蝕失效速率,從而起到防護(hù)作用;同時(shí)這層保護(hù)膜具有一定的彈性,對(duì)外界的撞擊和剮蹭能起到緩沖防護(hù)作用。此外,成膜過(guò)程中,水性可剝離涂料通過(guò)吸附作用,將物體表面的污染物轉(zhuǎn)移到膜上;或者通過(guò)成膜物質(zhì)本身的黏性,將被保護(hù)物體表面的殘留物或污染物黏住;這兩種方式都可將殘留物或污染物轉(zhuǎn)移到膜上,最后把物體表面的保護(hù)膜撕掉,從而去除殘留物或污染物。
2. 水性可剝涂料的分類(lèi)
根據(jù)成膜物質(zhì)的不同,水性可剝涂料通常可分為乙烯基類(lèi)、丙烯酸樹(shù)脂類(lèi)、聚氨酯類(lèi)等不同類(lèi)型。
乙烯基類(lèi)水性可剝涂料:很多乙烯基類(lèi)樹(shù)脂都可用于制作水性可剝涂料,目前最常用的是聚乙烯醇類(lèi)。作為親水性的高分子材料,聚乙烯醇有利于制備水性可剝涂料,實(shí)際使用過(guò)程中向其中添加適當(dāng)?shù)妮o料和顏填料,即可得到良好的防護(hù)性能,并實(shí)現(xiàn)特殊的功能性,不僅可用于去除基材表面的重金屬污染、放射性污染,還可用于保護(hù)基材表面,甚至能用于保護(hù)壁畫(huà)等文物材料。
丙烯酸樹(shù)脂類(lèi)水性可剝涂料:丙烯酸樹(shù)脂因具有良好的耐候性、耐油性和耐高溫氧化性,被廣泛應(yīng)用于涂料行業(yè)。丙烯酸乳液制備出的可剝涂料,在很寬的溫度范圍內(nèi)具有良好的可剝離性、附著力和耐久性,在長(zhǎng)期的戶(hù)外暴曬后也能保留很好的剝離性能。目前其相關(guān)的研究方向,主要聚焦于單體共聚、物質(zhì)改性、顏填料影響等,丙烯酸類(lèi)單體樹(shù)脂與聚乙烯醇的共聚物,也可用于制備可剝涂料。
聚氨酯類(lèi)水性可剝涂料:聚氨酯樹(shù)脂因其良好的力學(xué)性能和特殊的分子結(jié)構(gòu),既可作為可剝涂料的成膜物質(zhì),也可作為其他可剝涂料的增稠劑。作為成膜物質(zhì)時(shí),聚氨酯樹(shù)脂具有機(jī)械強(qiáng)度高、耐酸堿和有機(jī)溶劑、耐鹽霧及可剝性好等優(yōu)點(diǎn);作為增稠劑時(shí),其結(jié)構(gòu)中含有的親水和疏水基團(tuán)能顯著改善涂膜的化學(xué)和生物穩(wěn)定性,提高涂料的流變性,有效防止涂料分層變質(zhì),增強(qiáng)其施工便利性。聚氨酯基涂料有著相對(duì)較高耐磨性和柔韌性,且對(duì)各種基材(如木材、混凝土、地板和塑料)具有良好的附著力,因此聚氨酯基可剝離涂料可應(yīng)用于金屬、塑料、陶瓷、汽車(chē)外殼、混凝土、地板等各種基材。
其他類(lèi)水性可剝涂料:液體橡膠類(lèi)、有機(jī)硅類(lèi)、纖維素及衍生物類(lèi)等其他物質(zhì),也可被用作水性可剝涂料的成膜物質(zhì)。
3. 水性可剝涂料的研究及應(yīng)用展望
從成膜樹(shù)脂來(lái)看,單一結(jié)構(gòu)的樹(shù)脂很難滿(mǎn)足現(xiàn)代實(shí)用需求,因此多種類(lèi)別單體共聚合成的成膜樹(shù)脂是當(dāng)前水性可剝涂料的一大研究熱點(diǎn)。同時(shí)為提高涂料的可剝性能,良好的剝離劑也是可剝涂料的重點(diǎn)研究方向。此外,顏填料、乳化劑等物料的選擇、調(diào)配與使用,對(duì)水性可剝涂料的強(qiáng)度、穩(wěn)定性、防護(hù)或去污性能有著較大影響,也正成為其研發(fā)熱門(mén)角度。
水性可剝涂料的應(yīng)用范圍,除了傳統(tǒng)的家具、機(jī)械、汽車(chē)等表面的臨時(shí)防護(hù),目前也逐步朝著未曾涉足的新板塊延伸。文物貯存和運(yùn)輸過(guò)程中的防護(hù)保養(yǎng)、食品加工行業(yè)中的去污抗菌、光學(xué)儀器的防刮防潮防霉、司法鑒識(shí)中的痕跡收集……水性可剝涂料的應(yīng)用領(lǐng)域也越來(lái)越新穎、尖端、多樣化。
參考文獻(xiàn):材料保護(hù), 2021, 54(09): 133-137.