SBS可剝性電鍍保護(hù)涂料的開發(fā)和應(yīng)用
表面處理網(wǎng)SBS是苯乙烯S為硬段,丁二烯B為軟段構(gòu)成的三嵌段共聚物SBS常溫下,SBS具有良好的拉伸強度和彈性,扯斷永久變形比塑料小,具有和通用橡膠相近的摩擦系數(shù)溫度升高時,則拉伸強度和硬度下降SBS有兩個玻璃化溫度,使之具有明顯的熱塑性彈性體的特征SBS在許多烴類酯和酮類溶劑中溶解或溶脹,但能耐水醇弱酸和弱堿的侵蝕此外,SBS具有良好的電性能上述特性對于制造可剝性涂料具有明顯的優(yōu)勢眾所周知,局部電鍍是節(jié)約貴重金屬材料的有效方法非電鍍部分保護(hù)的方法有多種,其中包括:粘貼壓敏膠布法;塑料薄膜包扎法以及可剝性涂料法早在80年代,國內(nèi)曾用氯丁橡膠丁苯橡膠聚氯乙烯PVC制造化銑保護(hù)膠液[1～3]用于工業(yè)生產(chǎn)國外則用熱塑性彈性體制造可剝性涂料[4～5]用戶反映:橡膠基膠液在使用過程中,施工麻煩,有異味,涂層干燥時間長,涂層不光滑,涂層采用硫化劑交聯(lián),容易產(chǎn)生凝膠和早期硫化大,大在影響其使用效果;而SBS制造的涂料可明顯改善上述缺陷早在1987年我們分別采用日本進(jìn)口和國產(chǎn)的SBS研制開發(fā)了可剝性電鍍保護(hù)涂料,迄今已有十多年了,經(jīng)用戶反復(fù)使用,不斷改進(jìn),已經(jīng)推廣應(yīng)用,取得了良好的經(jīng)濟(jì)效果
1可剝性電鍍保護(hù)涂料的技術(shù)要求
1.1耐堿性的測定取兩塊110×90×8mm的鋁合金試片,用汽油擦凈污垢后,置于5%～7%NaOH溶液中,在40～55℃浸1.5min,然后用自來水沖洗干凈,再在30%的HNO3中出光,洗凈后于90℃烘箱中干燥,冷卻至室溫用毛刷將涂料刷涂于試片,室溫干燥,兩面各重復(fù)交叉涂刷8～12遍,并用涂料封邊,使膠膜厚度達(dá)0.16～0.25mm,室溫干燥12h以上,再經(jīng)105±1℃干燥2h,取出冷至室溫在20%～25%NaOH溶液中,90～95℃浸8h,然后取出洗凈,觀察其表面及底金屬情況
1.2耐酸性的測定按2.1所述處理試片并涂刷涂料,在室溫下,將試片浸入50%HNO3中8h取出洗凈,觀察其表面及底金屬情況
1.3浸蝕比的測定按2.1所述處理試片并涂刷涂料,在試片上用手術(shù)刀劃形,刻劃成與金屬纖維方向成0°45°90°,寬度≥20mm的肋條,肋條間距大于20mm,并將需要腐蝕的區(qū)域之涂料剝?nèi)?span id="hwcz911" class="myIcon">浸于80～90℃鋁含量20～50g/l,20%～30%的HNO3溶液中化銑,待腐蝕深度不少于6mm,取出洗凈并在30%HNO3溶液中出光,水洗計算浸蝕比浸蝕比是基體金屬沿水平方向腐蝕深度與垂直方向腐蝕深度之比計算式:K=a-b/2c-d式中:K:浸蝕比;a:腐蝕前肋寬;b:腐蝕后肋寬;c:腐蝕前試片厚度;d:腐蝕后試片厚度
2配方設(shè)計
2.1材料選擇的原則首先,應(yīng)選擇彈性體作為基材,用熱塑性彈性體代替通用的橡膠材料,克服和改善其存在的問題和缺陷其中包括物理性能優(yōu)良,無早期硫化現(xiàn)象,便于施工和儲存同時還應(yīng)考慮選擇合適的配合劑,其中包括填充劑和增塑劑,用適當(dāng)?shù)谋壤{(diào)整可剝性和粘合性之間的平衡,以及合適的加工工藝SBS熱塑性彈性體按結(jié)構(gòu)分又有線形的Linear和星形的Star-shaped兩大類,一般線形的SBS熔融指數(shù)和分子量較低,其塑料性較明顯;而星形的SBS熔融指數(shù)和分子量較高,再接近橡膠星形嵌段共聚物由于增加了聚苯乙烯末端的嵌段數(shù)量,故比線性嵌段的能形成更廣泛的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[6]對溶劑性涂料和膠粘劑來說,采用星形嵌段共聚物可降低溶劑用量,減少環(huán)境污染,提高經(jīng)濟(jì)效益因此,綜合考慮,由于制造可剝性涂料,要有一定的粘合性,故選擇星形的SBS比較適宜在填料選擇方面,采用白炭黑,滑石粉等淺色填料可以調(diào)節(jié)粘合性和可剝性隨補強性填料的增加,涂料的粘度和粘合性增加;而填充性填料可調(diào)節(jié)涂料的粘合性和粘度在增塑劑和溶劑的選擇方面,操作油如機械油增塑效果較好,但過多則粘輥;酯類增塑劑可降低粘合性,但不宜在混煉時加入,可與增粘劑一起溶入芳烴類溶劑中,在浸泡涂料時加入在白炭黑填充的丁苯橡膠中,曾發(fā)現(xiàn)過凝膠現(xiàn)象,在SBS中加入白炭黑時,我們同樣發(fā)現(xiàn)了凝膠現(xiàn)象這種因白炭黑表面羥基導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)化凝膠現(xiàn)象,可使涂料中含有大量不宜分散的小顆粒為此在配方中應(yīng)加入適量的結(jié)構(gòu)控制劑
2.2配方的確定采用BRABENDER塑性儀,進(jìn)行了大量的基礎(chǔ)試驗,最后確定了基本配方和加工工藝應(yīng)當(dāng)說明的是,評價膠料好壞的標(biāo)準(zhǔn)不僅是看膠料的物理性能,而是每次都要做成涂料進(jìn)行實際使用試驗確定在可剝性和粘合性之間,在粘度和可施工性之間,反復(fù)試驗不斷調(diào)整具體配方:SBS日本的或國產(chǎn)的均可100質(zhì)量份;白炭黑80;結(jié)構(gòu)控制劑4～6;白色填料8～10;防老劑2;操作油40～70;炭黑調(diào)色0.5以上配方是混煉膠的基本配方增粘樹脂20;酯類增塑劑15～20;芳烴溶劑430以上是泡涂料膠漿的組份
3涂料的制造工藝
3.1混煉膠的制造:
3.1.1高溫開煉機混煉工藝將高溫開煉機的輥溫加熱到100℃后開始加入SBS白炭黑,結(jié)構(gòu)控制劑,增塑劑,防老劑和操作油,繼續(xù)使輥溫控制在125℃左右,混煉5min,搗膠混均,薄通3次出片,膠片厚度2～3mm,空氣自然冷卻因膠料中不含硫化和交聯(lián)體系,配合劑的加藥順序影響不大但混煉溫度是十分重要的,輥筒溫度低于100℃,SBS不熔融;而溫度過高150℃以上,則可導(dǎo)致SBS部分交聯(lián)經(jīng)反復(fù)試驗證明:混煉溫度在125℃是最佳混煉溫度
3.1.2密煉機混煉工藝采用有溫度顯示的,轉(zhuǎn)數(shù)40r/min的密煉機混煉最為理想混煉開始,先將SBS加入,然后分別加入各種配合劑,當(dāng)密煉機溫度達(dá)到125℃時,5～6min,電流平穩(wěn),即可排料,在開煉機上混勻,薄通3次出片,膠片厚度3～4mm空氣自然冷卻
3.1.3膠料的貯存經(jīng)充分冷卻的膠料,在室溫下貯存期暫定為1年,作者曾在青島地區(qū)內(nèi)貯存3年,經(jīng)制成涂料試驗,仍可滿足技術(shù)要求
3.2涂料的配制將混煉膠片裁剪成盡可能小的小片,按配方比例置入含增粘樹脂的芳烴溶劑中溶解,可在容器中泡1晝夜后攪拌,在攪拌中加入酯類增塑劑和剩余的操作油當(dāng)膠漿完全溶解均勻時,測量涂料的粘度及各項性能符合表1技術(shù)條件要求時,即獲得了合格的剝性涂料由于原材料的差異,每批膠料所使用的溶劑和增塑劑的量也有所不同涂料應(yīng)在嚴(yán)格密封的容器中貯存和運輸,自生產(chǎn)之日算起,貯存保管期為半年
4涂料的性能試驗
4.1涂層與金屬表面的結(jié)合力和剝離試驗將欲電鍍的金屬表面用汽油洗凈油垢后,用刷涂或浸涂的方法將涂料涂在其表面上,涂兩遍,室溫下晾干后,在電鍍部分,用刀子將固化膠膜切口,沿切線將固化膠膜與金屬剝離,露出電鍍面然后按電鍍工藝進(jìn)行電鍍,鍍后取出,將其余保護(hù)非電鍍面的固化膠膜剝?nèi)?span id="c1pm1so" class="myIcon">在多次提供的樣品中篩選粘結(jié)力較好但又能用手工剝下來的樣品作為標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)實驗證明,研制的可剝性涂料,完全符合用戶的使用要求
4.2涂料耐化學(xué)穩(wěn)定性和耐熱性試驗將欲電鍍的金屬表面按4.1節(jié)的方法處理后,經(jīng)用戶與日本的同類涂料簡稱日本涂料對比,進(jìn)行了化學(xué)穩(wěn)定性和耐熱性測試,試驗結(jié)果見表2
由表2可見可剝性保護(hù)涂料的耐酸耐堿性和耐熱性以及抗氧化性好于日本涂料
5技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益分析研制的可剝性電鍍保護(hù)涂料經(jīng)用戶反映具有以下優(yōu)越性:
①結(jié)合力好,不易起皮,可以用刀子劃成邊緣界限整齊的各種形態(tài),提高局部電鍍的質(zhì)量避免了過去采用紅色涂料結(jié)合力差,輕輕一碰就起皮,局部鍍處出現(xiàn)無規(guī)則界限,既影響美觀,又浪費貴重金屬材料由于邊緣部分結(jié)合不牢,過酸腐蝕時清洗不凈,造成質(zhì)量問題
②過去用戶采用的紅色涂料,氣味嗆人,連續(xù)工作2h以上就會出現(xiàn)頭暈現(xiàn)象,甚至惡心,該種涂料氣味較小
③紅涂料要涂3遍方可剝掉而該涂料兩遍就可以了,節(jié)約了人力物力材料和工時
④紅涂料脆性較大,涂層薄了不好剝;涂層太厚就會變硬,個別部位用刀子剝都很困難而該涂料韌性較好,只需涂兩遍,零件的每一個面幾乎都能整張的剝掉
⑤經(jīng)濟(jì)效益顯著據(jù)某高壓開關(guān)廠統(tǒng)計,每噸可剝性涂料可節(jié)約銀6萬多元,減去涂料費用和工時費仍可節(jié)約4萬多元如果將剝下來的固化膠膜清洗回收再利用,則既可降低成本,又可防止涂料廢棄物對環(huán)境污染
⑥可剝性涂料具有很好的推廣應(yīng)用前景該涂料除已經(jīng)在高壓開關(guān)廠飛機制造廠和變壓器廠應(yīng)用外,已在橡膠及塑料模具電鍍保護(hù)中試用,效果良好同時也可繼續(xù)為需要電鍍保護(hù)的其他部門,尤其是電鍍金銀等貴重金屬的保護(hù)場合推廣應(yīng)用
