劉偉振，赫放，楊景偉，楊振茂，孫杰，*

（1.沈陽理工大學(xué)環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院，遼寧 沈陽　110159；2.沈陽黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司熱表廠，遼寧 沈陽　110043）

過氯乙烯基可剝涂料的制備與性能

劉偉振1，赫放1，楊景偉2，楊振茂1，孫杰1，*

（1.沈陽理工大學(xué)環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院，遼寧 沈陽110159；2.沈陽黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司熱表廠，遼寧 沈陽110043）

以熱塑性過氯乙烯樹脂和酚醛樹脂為主成膜物質(zhì)，增韌劑、緩蝕劑、抗氧化劑等為功能助劑，制備了一種溶劑型可剝涂料。以耐鹽霧性能、可剝性能和拉伸性能為指標(biāo)，通過均勻試驗(yàn)和正交試驗(yàn)優(yōu)化過氯乙烯樹脂、酚醛樹脂、鄰苯二甲酸二丁酯、羊毛脂和石油磺酸鋇的用量，獲得的最優(yōu)配方（以相對(duì)于溶劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示）為：過氯乙烯樹脂26.0%，酚醛樹脂22.0%，鄰苯二甲酸二丁酯7.0%，羊毛脂5.0%，石油磺酸鋇1.6%。由此制備的膜層抗拉強(qiáng)度高達(dá)8.6 MPa，180°剝離強(qiáng)度13.9 N/cm，耐鹽霧腐蝕時(shí)間大于72 h。

過氯乙烯；酚醛樹脂；可剝涂料；力學(xué)；耐蝕性

First-author's address: School of Environmental and Chemical Engineering， Shenyang Ligong University， Shenyang 110159， China

工業(yè)制品及其備品、備件在運(yùn)輸及組裝過程中經(jīng)常被擦傷、碰傷、磨損、污染；另外，若貯存條件不佳，還會(huì)受到微生物、油污、鹽霧、潮氣等浸蝕，易發(fā)生電化學(xué)和化學(xué)腐蝕，導(dǎo)致裝備表面破損、性能下降，甚至失效報(bào)廢。為延長(zhǎng)裝備的使用壽命，確保其性能與各項(xiàng)指標(biāo)始終良好，在其表面涂覆一層可剝離防護(hù)涂料是最直接有效的方法［1-2］?？蓜兺苛鲜且环N起臨時(shí)性防護(hù)作用的功能涂料，它興起于20世紀(jì)70年代初的日本、美國(guó)及歐洲一些國(guó)家。與大多數(shù)普通涂料相似，可剝涂料也是由成膜劑、輔助成膜劑、功能助劑、溶劑等組成，較常見的成膜物質(zhì)有聚氨酯、聚苯乙烯、氯醋樹脂、乙基纖維素、聚苯乙烯、過氯乙烯等［3-5］?？蓜兺繉釉谛枰コ龝r(shí)很容易從物體表面剝離，且對(duì)物體表面不造成任何傷害，無物質(zhì)殘留，被廣泛應(yīng)用于國(guó)防工業(yè)及儀器、儀表、機(jī)械、電子、汽車、運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)［6-7］。

目前關(guān)于可剝離型防護(hù)涂膜的研究很多，但涂層在力學(xué)和耐化學(xué)介質(zhì)性能方面還有待完善［8］。本文以過氯乙烯樹脂和酚醛樹脂為主成膜物質(zhì)，再添加一定量的增韌劑、緩蝕劑、抗氧化劑等功能助劑，制備了一種溶劑型可剝涂料，并研究了其力學(xué)性能、耐化學(xué)介質(zhì)性能及其他常規(guī)性能。

1　實(shí)驗(yàn)

1. 1主要原料及儀器

過氯乙烯樹脂，工業(yè)級(jí)，濟(jì)南翡翠化工有限公司；酚醛樹脂，工業(yè)級(jí)，上海水興實(shí)業(yè)有限公司；鄰苯二甲酸二丁酯，分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；石油磺酸鋇、羊毛脂、二甲苯、乙酸乙酯，分析純，沈陽力誠試劑廠；抗氧化劑、流平劑、消泡劑，市售。

SL302電子天平，上海民橋精密科學(xué)儀器有限公司；DR370涂鍍層測(cè)厚儀，廣州市東儒電子科技有限公司；LAB1-50W涂膜棒，美國(guó)RDS線棒1/4英寸；DCTC鹽霧箱，東大金屬腐蝕防護(hù)技術(shù)有限公司；RGT-10微機(jī)控制電子萬能試驗(yàn)機(jī)，濟(jì)南眾創(chuàng)工業(yè)測(cè)試系統(tǒng)有限公司。

1. 2涂料的制備

采用慢加快攪法在25 °C下先將二甲苯和乙酸乙酯（共50 g）按質(zhì)量比3∶2于容器中混合均勻，在不斷攪拌的條件下緩慢地依次加入過氯乙烯樹脂、酚醛樹脂、鄰苯二甲酸二丁酯、石油磺酸鋇、羊毛脂、抗氧化劑、流平劑和消泡劑。加料速率以基料在溶劑中未完全分散之前不出現(xiàn)結(jié)塊為宜，完成后靜置24 h備用。

1. 3涂層的制備

依次使用120#、400#、800#和1000#砂紙將Q235碳鋼片表面打磨至光亮，用蒸餾水沖洗干凈后，再用吹風(fēng)機(jī)冷風(fēng)吹干，在相對(duì)濕度為 75%的條件下將所制涂料刷涂其上，每涂覆完一層須等到表面在自然條件下干燥后再施涂下一層。除測(cè)涂膜拉伸強(qiáng)度時(shí)膜厚為100 ～ 300 μm之外，測(cè)其余性能時(shí)膜厚均為40 ～ 50 μm。

1. 4涂層性能測(cè)試及評(píng)價(jià)

用48 h鹽霧腐蝕面積S、180°剝離強(qiáng)度σ180°和拉伸強(qiáng)度σ分別表征涂膜的耐鹽霧腐蝕性、可剝性和柔韌性。為便于評(píng)價(jià)涂膜的綜合性能（用Y表示），參照GB/T 12335-1990《金屬覆蓋層 對(duì)底材呈陽極性的覆蓋層腐蝕試驗(yàn)后的試樣評(píng)級(jí)》及相關(guān)測(cè)試結(jié)果建立評(píng)分規(guī)則，見表1。

表1　涂膜各項(xiàng)性能的評(píng)分規(guī)則Table 1　Evaluation standards for coating properties

其中涂膜的耐鹽霧腐蝕性能為主要因素，將其權(quán)重定為0.4。在滿足耐蝕性要求的前提下，涂膜還應(yīng)具有良好的可剝性和柔韌性，以便在完成保護(hù)作用后順利從基體表面剝離，故二者的權(quán)重皆設(shè)為0.3。

由此可得：Y = 耐鹽霧評(píng)分 × 0.4 + 可剝性評(píng)分 × 0.3 + 柔韌性評(píng)分 × 0.3。涂層的可剝性能和拉伸性能評(píng)分按式（1）計(jì)算。

式中，Ni為試樣評(píng)分；xi為試樣測(cè)試值；xmin、xmax為測(cè)試值所在區(qū)間的最小值和最大值；a、b為測(cè)試值對(duì)應(yīng)評(píng)分區(qū)間的最小值和最大值。

2　結(jié)果與討論

2. 1均勻試驗(yàn)

涂料配方的影響因素較多，且各因素的用量范圍較大。為有效地減少試驗(yàn)次數(shù)，確定各因素的適宜用量，采取均勻試驗(yàn)和正交試驗(yàn)相結(jié)合的方法優(yōu)選涂料的最佳配方。

2. 1. 1均勻試驗(yàn)設(shè)計(jì)

綜合考慮試驗(yàn)次數(shù)和精度的要求，選取對(duì)涂料性能影響較大且用量較多的5種成分作為主要研究因素，每個(gè)因素取10個(gè)水平，分別列于均勻設(shè)計(jì)表U1*0（108）使用表的1、2、4、5、7列，如表2所示。其他成分如抗氧化劑、流平劑、消泡劑等含量較少，不列入設(shè)計(jì)之中。

表2　均勻試驗(yàn)設(shè)計(jì)Table 2　Design of uniform experiment

2. 1. 2均勻試驗(yàn)結(jié)果分析

均勻試驗(yàn)的測(cè)試結(jié)果列于表3。

表3　均勻試驗(yàn)結(jié)果Table 3　Result of uniform experiment

由表3可知，均勻試驗(yàn)第5組即配方5所得涂膜的綜合性能評(píng)分最高，確定為各主要成分的適宜用量。即：過氯乙烯樹脂11.0 g、酚醛樹脂10.0 g、鄰苯二甲酸二丁酯4.5 g、羊毛脂1.5 g、石油磺酸鋇0.5 g。

2. 2正交試驗(yàn)

2. 2. 1正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)均勻試驗(yàn)的結(jié)果，設(shè)計(jì)了五因素四水平的正交試驗(yàn)以優(yōu)化配方，多因素水平見表4。

表4　正交試驗(yàn)的因素水平Table 4　Factors and levels of orthogonal test

2. 2. 2正交試驗(yàn)結(jié)果分析

正交試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果列于表5。由表5可知，多因素對(duì)綜合指標(biāo)的影響順序?yàn)椋悍尤渲?＞ 石油磺酸鋇 ＞ 鄰苯二甲酸二丁酯 ＞ 過氯乙烯樹脂 ＞ 羊毛脂。通過正交試驗(yàn)優(yōu)選的配方 A3B4C1D4E3與試驗(yàn)結(jié)果最好的配方A2B2C1D4E3并不一致，為確定最佳配方，比較了2個(gè)配方所制涂膜的綜合性能。相比A2B2C1D4E3組合（72 h鹽霧腐蝕面積1%，σ180°= 88.2 N/mm，σ = 8.1 MPa），優(yōu)選組合A3B4C1D4E3所得涂膜的性能（72 h鹽霧腐蝕面積0%，σ180°= 139.0 N/mm，σ = 8.6 MPa）更好。故最優(yōu)配方為：過氯乙烯樹脂13.0 g，酚醛樹脂11.0 g，鄰苯二甲酸二丁酯3.5 g，羊毛脂2.5 g，石油磺酸鋇0.8 g，抗氧劑0.5 g，流平劑0.4 g，消泡劑0.1 g，混合溶劑50.0 g。

表5　正交試驗(yàn)結(jié)果Table 5　Result of orthogonal test

2. 3最優(yōu)配方所得涂料及其涂膜的常規(guī)性能

按最優(yōu)配方制備了涂料，并根據(jù)一定的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試了其性能，結(jié)果見表6。

表6　常規(guī)性能測(cè)試結(jié)果及執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)Table 6　Results of normal property tests for the coating and related testing standards

從表6可知，所得涂膜的耐鹽霧腐蝕時(shí)間大于72 h，拉伸強(qiáng)度為8.6 MPa（大于美國(guó)軍方標(biāo)準(zhǔn)MIL-B-12121C的值3.6 MPa），具有較好的力學(xué)性能，且耐化學(xué)介質(zhì)性能優(yōu)異，完全滿足可剝涂料的使用要求。

3　結(jié)論

通過均勻試驗(yàn)和正交試驗(yàn)確定了可剝涂料的最佳配方，即：過氯乙烯樹脂26份（質(zhì)量份，后同），酚醛樹脂22份，鄰苯二甲酸二丁酯7份，羊毛脂5份，石油磺酸鋇1.6份，抗氧劑、流平劑和消泡劑共2份，混合溶劑100份。涂膜具有良好的可剝性、耐鹽霧腐蝕性和力學(xué)性能。

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［ 編輯：杜娟娟 ］

Preparation of chlorinated polyvinyl chloride-based strippable coating and its properties

LIU Wei-zhen， HE Fang，YANG Jing-wei， YANG Zhen-mao， SUN Jie*

A solvent type strippable coating was prepared based on thermoplastic chlorinated polyvinyl chloride （CPVC） and phenolic resin with flexibilizer， corrosion inhibitors， antioxidants and other functional additives. The contents of CPVC，phenolic resin， dibutyl phthalate， lanolin and barium petroleum sulfonate were optimized by uniform experiment and orthogonal test using salt spray resistance， peeling strength and tensile strength as the evaluating indexes. The optimized main composition is as follows （vs. solvent content）: CPVC 26.0wt%， phenolic resin 22.0wt%， dibutyl phthalate 7.0wt%， lanolin 5.0wt%， and barium petroleum sulfonate 1.6wt%. The coating prepared therefrom has a tensile strength up to 8.6 MPa， 180° peel strength 13.9 N/cm， and salt spray corrosion resistance longer than 72 h.

chlorinated polyvinyl chloride； phenolic resin； strippable coating； mechanics； corrosion resistance

TQ630.7

A

1004 - 227X （2016） 10 - 0511 - 05

2015-10-11

2016-02-21

劉偉振（1986-），男，山東成武人，在讀碩士研究生，主要從事表面處理與腐蝕防護(hù)方面的研究。

孫杰，教授，（E-mail） jiersun2000@126.com。