駱高丹，余倩，2，郝志峰，2，余林，2，高泉，梁瀚恒

(1.廣東工業(yè)大學(xué) 輕工化工學(xué)院，廣東 廣州 510006；2.廣東省高等學(xué)校清潔化學(xué)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510006；3.九江天賜高新材料有限公司，江西 九江 332000；4.江蘇佰健環(huán)?？萍加邢薰?，江蘇 鹽城 215000)

聚乙烯(PE)分子結(jié)構(gòu)簡單，具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、耐腐蝕性和加工性能，且價(jià)格低廉，是應(yīng)用最廣的塑料品種[1]，主要用于工業(yè)上的油桶、涂料桶等包裝容器[2]。為了使其顯得美觀和增加工程塑料基材的耐候性和耐溶劑性，往往會在基材表面涂上一層涂料[3]。使用的過程中，因?yàn)橐恍┩饨缫蛩氐那治g或機(jī)械損傷造成涂層不同程度的損壞，因此需要將舊的漆膜去除干凈，以利于二次涂裝和使用[4]。早期脫漆劑大多含有鹵化物族、甲醛和易揮發(fā)等毒性和揮發(fā)性都比較大的有機(jī)溶劑[5-6]，因此必將被低毒或無毒、低揮發(fā)性、對基材表面無損傷、對人員和環(huán)境友好的脫漆劑所替代。本實(shí)驗(yàn)考察不同溶劑對PE塑料表面丙烯酸脂涂層的脫漆效果，篩選出具有良好脫漆效果溶劑，最后確定脫漆劑各溶劑的比例，該脫漆劑對PE涂層具有良好的脫漆效果。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 材料與儀器

苯甲酸甲酯、乙酸乙酯、N，N-二甲基甲酰胺、正丁醇、乙二醇、異丙醇、二乙二醇丁醚、環(huán)己酮、乙酸、氫氧化鈉均為分析純；聚乙烯試片(PE基體，50 mm×40 mm×1 mm)；丙烯酸酯涂料(快爾美)。

KQ3200DE數(shù)控超聲波清洗器。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

脫漆劑主要對涂料漆膜起到溶解作用，本文采取極性相似相溶原則，結(jié)合脫漆劑與聚合物氫鍵的強(qiáng)弱對溶解性的影響入手，觀察其對試片的清洗效果，并結(jié)合所選試劑的毒性參數(shù)等來確定脫漆劑的主溶劑及其配比。

PE試片用砂紙打磨，使PE表面的粗糙度增大。超聲水洗，除去表面的灰塵和雜質(zhì)。把PE基體分別放入適量的溶劑中，經(jīng)測試，實(shí)驗(yàn)用試劑對PE基體無腐蝕作用。提前1 d以上在PE試片上噴涂丙烯酸酯涂料，使表面漆膜厚度均勻一致。將試片置于溶劑中，浸泡20 min后，觀察涂層表面的溶解情況，用抹布進(jìn)行擦除，并記錄下相應(yīng)時(shí)間的脫漆效果。

2 結(jié)果與討論

2.1 主溶劑的選擇

從文獻(xiàn)[7-10]中篩選出一部分溶劑，分別作為主溶劑對PE試片進(jìn)行測試，結(jié)果見表1、圖1。

表1 溶劑自身性質(zhì)與對漆膜的適應(yīng)性(室溫)Table 1 Self properties of solvent and itsadaptability to paint film

圖1 各溶劑的脫漆效果Fig.1 Paint removal effect of each solventa.苯甲酸甲酯；b.N，N-二甲基甲酰胺；c.乙酸乙酯；d.正丁醇

由圖1可知，溶劑在單獨(dú)使用的情況下，漆膜脫落的面積從大到小依次是：d>b>a>c。乙酸乙酯的沸點(diǎn)最低，短時(shí)間內(nèi)溶劑容易揮發(fā)；苯甲酸甲酯的分子量大，其滲透到涂層中的能力較弱；而N，N-二甲基甲酰胺和正丁醇的分子量小，且沸點(diǎn)高，故兩者的脫漆效果比較接近。正丁醇含有羥基(—OH)，屬于強(qiáng)氫鍵溶劑，可以增加對聚合物漆膜的溶解性，使漆膜可以更快速被溶解和脫落，取得相對徹底的脫漆效果；另一方面，正丁醇屬于低毒環(huán)保型溶劑，故可以把正丁醇定位脫漆劑的主溶劑。

2.2 助溶劑的選擇[11-12]

醇、醚、酮類溶劑作為助溶劑加入主溶劑中，主溶劑∶助溶劑=2∶1，單獨(dú)使用30 min后對PE基體無明顯腐蝕，把PE試片分別浸泡在溶劑中，直到試片上的漆膜完全脫落，結(jié)果見表2(室溫下)。

由表2可知，加入醇類的效果反而比較差，故將乙二醇和異丙醇分別單獨(dú)作用于PE試片上觀察其脫漆效果，結(jié)果見圖2。

表2 助劑作用時(shí)間Table 2 Action time of auxiliaries

圖2 乙二醇(左)和異丙醇(右)Fig.2 Glycol (left) and isopropanol (right)

由圖2可知，浸泡1 h后，兩者無明顯變化，抑制了主溶劑的效果。二乙二醇丁醚和環(huán)己酮對漆膜的溶解有明顯的促進(jìn)作用，環(huán)己酮有致癌作用，對人體有害，且沸點(diǎn)要比二乙二醇丁醚的沸點(diǎn)低，故選擇二乙二醇丁醚作為脫漆劑的助溶劑。

2.3 促進(jìn)劑對脫漆效果的影響

酸性促進(jìn)劑乙酸和堿性促進(jìn)劑氫氧化鈉對PE基體均無腐蝕現(xiàn)象[11]，在室溫下分別把PE試片浸泡10 min，其脫漆效果見圖3。

圖3 加入乙酸(左)和加入氫氧化鈉(右)Fig.3 Adding acetic acid (left) and sodiumhydroxide (right)

由圖3可知，加入酸性促進(jìn)劑乙酸的脫漆效果要遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于加入氫氧化鈉的脫漆效果，涂層是丙烯酸酯涂料，乙酸能夠使大分子鏈產(chǎn)生一定程度上的酸解，使主溶劑能更快速更輕易地滲入漆膜中，也有利于彼此間產(chǎn)生氫鍵并且互溶，加速漆膜的脫除，也使整個(gè)體系的穩(wěn)定性得到保證。而加入氫氧化鈉會產(chǎn)生抑制現(xiàn)象，說明在堿性環(huán)境下，丙烯酸酯涂料會更穩(wěn)定，不利于漆膜的脫落。

在室溫下分別將試片在配制好的脫漆劑中浸泡10 min，促進(jìn)劑對脫漆劑脫除丙烯酸酯漆膜的效果對比見圖4。

圖4 有促進(jìn)劑(左)和無促進(jìn)劑(右)Fig.4 Accelerator (left) and accelerator (right)

由圖4可知，加入促進(jìn)劑，使溶劑的脫漆速度提高，相同時(shí)間內(nèi)脫除的漆膜面積大于無促進(jìn)劑的。實(shí)驗(yàn)結(jié)果充分顯示了酸性促進(jìn)劑在脫漆劑中的積極作用。

2.4 脫漆劑配方的配比

2.4.1 有機(jī)相的配比 脫漆劑的主溶劑是正丁醇，助溶劑是二乙二醇丁醚，促進(jìn)劑是乙酸。主溶劑的最佳用量一般為50%～80%；由于促進(jìn)劑顯酸性，在大量生產(chǎn)時(shí)，溶劑可能會腐蝕生產(chǎn)設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)，從而可能會導(dǎo)致生產(chǎn)事故的發(fā)生和造成更大的經(jīng)濟(jì)損失，不需要大量的使用，能達(dá)到滿足脫漆的效果即可，所以促進(jìn)劑可定為10%。助溶劑的量隨著主溶劑的量變化而變化。在室溫下，分別取主溶劑為50%，60%，70%和80%的量配制脫漆劑，將PE試片分別置于脫漆劑中浸泡10 min，其脫漆效果見圖5。

圖5 不同百分含量的主溶劑的對照實(shí)驗(yàn)Fig.5 The control experiment of main solvent withdifferent percentage content

由圖5可知，含有50%和60%主溶劑的脫漆劑的脫漆面積明顯小于含有70%和80%主溶劑的脫漆劑的脫漆面積，而主溶劑的百分含量為70%和80%的脫漆劑的脫漆效果相差不大，兩者漆膜的脫出面積都很徹底，從成本和環(huán)保角度來看，脫漆劑有機(jī)相中主溶劑的百分含量應(yīng)該選擇70%，則助溶劑百分含量為20%，促進(jìn)劑百分含量為10%，即配比為有機(jī)相∶助劑∶促進(jìn)劑=7∶2∶1。

2.4.2 水對脫漆效果的影響 在脫漆劑中加入去離子水，不僅可以有效減少脫漆劑中有機(jī)溶劑的使用和降低成本，還起到減少對環(huán)境的污染和提高脫漆劑的性價(jià)比的作用[12]。所以，在已確定的有機(jī)相配比下加入去離子水。設(shè)定水∶有機(jī)相=1∶9，2∶8，3∶7 和4∶6，在室溫下分別將PE試片在脫漆劑中浸泡10 min，脫漆效果見圖6。

圖6 水與有機(jī)相在不同比例下PE試片的脫漆情況Fig.6 Depainting of PE specimen in different proportionof water and organic phase

由圖6可知，A組和B組的脫漆效果明顯比C組和D組的脫漆效果要好，產(chǎn)生這樣的原因可能是：①水的量過大，稀釋了有機(jī)相的溶劑，導(dǎo)致脫漆劑的脫漆能力相對減弱；②過量的水與有機(jī)相結(jié)合得較慢。從減少脫漆劑中有機(jī)溶劑的使用、降低成本和脫漆效率的角度看，選擇B組(水∶有機(jī)相=2∶8)的配比。

2.5 脫漆劑的有效脫漆面積

由圖7可知，在25 mL的脫漆劑內(nèi)可除去的PE(50 mm×40 mm)試片數(shù)量為25，則可除去的有效總面積為0.05 m2，脫漆劑的脫漆能力為2 m2/L。

圖7 25 mL脫漆劑的脫漆面積Fig.7 Depainting area of 25 mL depainting agent

3 結(jié)論

以正丁醇為主溶劑，二乙二醇丁醚為助溶劑，乙酸酸性促進(jìn)劑有機(jī)相各溶劑比例為主溶劑∶助溶劑∶促進(jìn)劑=7∶2∶1，水∶有機(jī)相=2∶8，脫漆劑的脫漆能力為2 m2/L。