廣州市應(yīng)泓化工有限公司

水性塑料脫漆劑及其制備方法和應(yīng)用

不傷害PC塑料/DVD光盤(pán)薄皮/亞克力塑料板/汽車(chē)燈罩等

提供一種水性塑料脫漆劑及其制備方法和應(yīng)用，水性塑料脫漆劑由如下質(zhì)量百分比的組份組成：水溶性有機(jī)含氮化合物30~45%、水溶性助溶劑5~15%、有機(jī)酸或無(wú)機(jī)堿3~5%、表面活性劑2~4%和余量的水；所述水溶性有機(jī)含氮化合物為N甲基吡咯烷酮、N,N二甲基甲酰胺或N,N二甲基乙酰胺。制備時(shí)先將有機(jī)酸或無(wú)機(jī)堿溶于水中，再依次加入水溶性有機(jī)含氮化合物、助溶劑和表面活性劑攪拌均勻。所述水性塑料脫漆劑能夠用于脫除塑料表面油漆涂層。水性塑料脫漆劑與現(xiàn)有脫漆劑相比脫漆效率高，對(duì)塑料基材沒(méi)有溶解作用，不影響塑料基體的性能，且有機(jī)溶劑含量低、揮發(fā)性小，對(duì)操作人員危害小，對(duì)環(huán)境污染小，便于回收處理。

隨著我國(guó)汽車(chē)工業(yè)、家用電器、電子信息等產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，塑料制品已成為人們生活中不可缺少的一部分。這些塑料制品包括大量的數(shù)碼家電、汽車(chē)內(nèi)外飾等。因產(chǎn)品綜合性能及裝飾性的要求，均需噴涂各種色彩的有機(jī)涂層。這些制品及配件在涂裝過(guò)程中因操作技術(shù)或前處理等因素均會(huì)造成部分產(chǎn)品附著力差、起泡、顏色偏差等殘次品。目前大多數(shù)企業(yè)因上述因素所造成的殘次品只能廉價(jià)處理，制作一些低檔塑料制品，造成極大的綜合資源浪費(fèi)。另外，各種表面有涂裝的塑料制品在報(bào)廢后，也面臨回收再生的問(wèn)題，且如果表面的油漆不去除，將極大地影響再生料的力學(xué)性能，以至于無(wú)使用價(jià)值。

常見(jiàn)的塑料件涂裝工藝有噴涂、電鍍、模內(nèi)裝飾（MD)等。噴涂是指在塑料件表面涂覆一層塑料，起到防腐、耐磨、電絕緣等作用，涂加工原料可以是各種各樣的涂料。電鍍是 利用電解的方式使金屬或合金沉積在塑件表面，以形成均勻、致密、結(jié)合力良好的金屬層的 過(guò)程，電鍍廣泛應(yīng)用于筆記本外殼材料如PC/ABS合金及ABS塑料，電鍍可帶來(lái)華麗的裝飾效果。把一個(gè)絲印有圖案的薄膜放到塑膠模具里進(jìn)行注塑，此薄膜大致可分為三層，基材(一般為聚酯PET)、油墨及耐磨材料(多為一種特殊的膠），當(dāng)注塑完成后薄膜和塑膠融為一體，耐磨材料在最外面，在手機(jī)顯示屏多采用這種工藝，塑膠材料多為PC、PMMA、 PBT等，它主要有耐磨和耐刮傷的作用。還有一種叫模內(nèi)轉(zhuǎn)印（MR)技術(shù)，它是注塑后薄膜就像沖壓的料帶一樣拉出，只是將印刷圖案轉(zhuǎn)印到塑膠件上。

大量的電子廢棄品和報(bào)廢汽車(chē)將產(chǎn)生大量的塑料廢品，如果能妥善處理這些廢舊 汽車(chē)塑料和電子設(shè)備外殼塑料，不但能做到自然環(huán)保，也能為社會(huì)帶來(lái)豐厚的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)和廢棄資源再生利用，建設(shè)可持續(xù)發(fā)展的社會(huì)經(jīng)濟(jì)。目前市場(chǎng)銷(xiāo)售的塑料脫漆劑多為有毒的和對(duì)環(huán)境有污染、對(duì)人體有傷害的物質(zhì)，這些脫漆劑中通常以二氯甲烷為主溶劑，另外還含有苯酚、苯甲醇等有機(jī)化合物，揮發(fā)性和毒性均較大。因此急需開(kāi)發(fā)低揮發(fā)、低毒甚至無(wú)毒、對(duì)塑料基體性能無(wú)破壞、對(duì)操作人員或環(huán)境無(wú)害的環(huán)保脫漆劑。

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，要解決的技術(shù)問(wèn)題是:針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中塑料脫漆劑毒性大、嚴(yán)重污染環(huán)境、給操作人員帶來(lái)了健康隱患、對(duì)塑料基體的性能也會(huì)造成一定破壞的技術(shù)問(wèn)題，而提供一種低揮發(fā)、低毒、對(duì)操作人員和環(huán)境無(wú)害、且不破壞塑料基體性能的水性塑料脫漆劑。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種水性塑料脫漆劑，由如下質(zhì)量百分比的組份組成：水溶性有機(jī)含氮化合物30~45%、水溶性助溶劑5~15%、有機(jī)酸 或無(wú)機(jī)堿3~5%、表面活性劑2~4%和余量的水;所述水溶性有機(jī)含氮化合物為N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺或N，N-二甲基乙酰胺。

水性塑料脫漆劑的制備方法，按照所述水性塑料脫漆劑的組分配方稱取各組分原料，將稱取的水加熱至55~60 °C后，向水中加入稱取好的有機(jī)酸或無(wú)機(jī)堿，待有機(jī)酸或 無(wú)機(jī)堿溶解后依次加入稱取好的水溶性有機(jī)含氮化合物、助溶劑和表面活性劑，繼續(xù)攪拌 30~60min使各組分混合均勻，得到所述水性塑料脫漆劑。

水性塑料脫漆劑創(chuàng)造性地選用水溶性有機(jī)含氮化合物作主溶劑，該化合物毒性低、揮發(fā)性小，且在制得的水性塑料脫漆劑中含量低，進(jìn)而對(duì)操作人員的健康危害 小，對(duì)環(huán)境的污染小，便于進(jìn)行使用后溶液的回收處理。水性塑料脫漆劑特別通過(guò)嚴(yán)格篩選極性漆膜溶質(zhì)組分、調(diào)整組分的含 量，使脫漆劑所含官能團(tuán)和涂料樹(shù)脂所含官能團(tuán)相似，極性盡可能接近漆膜極性同時(shí)遠(yuǎn)離 塑料基材極性，從而在不溶解塑料基材的前提下**限度地破壞漆膜，對(duì)塑料基材沒(méi)有溶解作用，不會(huì)影響塑料基體的性能，更加適用于大規(guī)模廢舊塑料的再生利用，再生處理后的 塑料性能優(yōu)良可再次利用。水性塑料脫漆劑制備過(guò)程中按照各組分的性質(zhì)依次添加各組分，先加入促進(jìn)劑溶解調(diào)整好反應(yīng)環(huán)境PH后再加入其他組分，可以使制備過(guò)程中反應(yīng)環(huán)境pH恒定，進(jìn)使制得的脫漆劑性能更好，組分更均勻，具有更好的脫漆效果。

水性塑料脫漆劑對(duì)具有油漆涂層的塑料處理30min后，即可使漆膜完全溶脹、剝離和脫落，與現(xiàn)有技術(shù)脫漆劑相比脫漆效率高，脫除效果好，且沒(méi)有給操作人員和環(huán)境帶來(lái)污染，也不會(huì)對(duì)塑料基體性能造成影響。原料組分來(lái)源廣泛、且成本相對(duì)低廉，采用本發(fā)明水性 塑料脫漆劑對(duì)塑料上的漆膜進(jìn)行脫漆處理操作簡(jiǎn)單、無(wú)需使用特殊設(shè)備、脫漆成本低，具有不可估量的應(yīng)用前景。

主溶劑選擇:在一定時(shí)間內(nèi)，有機(jī)溶劑對(duì)有機(jī)漆膜的溶解能力順序?yàn)?/span>:氯代烴類〉 芳香族類〉酮類〉酯類〉醇類〉脂肪烴類，而有機(jī)溶劑對(duì)塑料基材的溶解情況也基本相同。現(xiàn) 有技術(shù)塑料脫漆劑中使用的二氯甲烷、二甲苯、甲苯等有機(jī)溶劑雖然對(duì)漆膜有很好的溶解 能力，但對(duì)于塑料基材的破壞也較為嚴(yán)重，而且毒性很大，嚴(yán)重危害環(huán)境和人體健康，根本無(wú)法使用。

塑料脫漆劑的核心問(wèn)題是溶劑的溶解能力，判斷溶劑溶解能力的原則是相似相溶規(guī)律（即非極性溶質(zhì)能溶于非極性或弱極性的溶劑中，極性溶質(zhì)溶于極性溶劑中）、溶解度參數(shù)相近規(guī)律（即當(dāng)脫漆劑的溶解度參數(shù)接近或等于某種涂料樹(shù)脂的溶解度參數(shù)時(shí)，樹(shù)脂可溶于該脫漆劑中）和溶劑化規(guī)律(即聚合物的溶解與溶劑化作用有關(guān)，極性溶劑分子和高 聚物極性基團(tuán)相互吸引能產(chǎn)生溶劑化作用，使聚合物溶解），因此脫漆劑的極性與涂料樹(shù)脂的極性要相匹配，脫漆劑所含官能團(tuán)和涂料樹(shù)脂所含官能團(tuán)相似?；谏鲜鲈砘蛞?guī)律，并結(jié)合本發(fā)明要解決的現(xiàn)有技術(shù)中塑料脫漆劑溶劑毒性大、嚴(yán)重危害環(huán)境和操作人員健康、且容易破壞塑料基體性質(zhì)的技術(shù)問(wèn)題，根據(jù)溶劑對(duì)高聚物基材的溶解度關(guān)系和溶劑對(duì)漆膜 中樹(shù)脂的溶解度關(guān)系進(jìn)行嚴(yán)格篩選，最終選用了高沸點(diǎn)、低相對(duì)分子質(zhì)量且能溶于水的有機(jī)氮化合物類溶劑作主溶劑，選優(yōu)N-甲基吡咯烷酮作為主溶劑;本發(fā)明又據(jù)相似相 溶原理和塑料基材與漆膜極性之間的差別，通過(guò)嚴(yán)格篩選極性漆膜溶質(zhì)組分、調(diào)整組分的含量，使脫漆劑極性盡可能接近漆膜極性，同時(shí)遠(yuǎn)離塑料基材極性，從而在不溶解塑料基材 的前提下**限度地破壞漆膜。助溶劑選擇:環(huán)己酮、異丙醇或苯甲醇等，要求均可溶解于水。

促進(jìn)劑選擇:促進(jìn)劑的作用是破壞大分子鏈，加速對(duì)漆膜的滲透和溶脹，促進(jìn)劑包 括有機(jī)酸和無(wú)機(jī)堿等。酸性物質(zhì)對(duì)脫漆劑脫漆速率的促進(jìn)作用明顯大于堿性物質(zhì)，有機(jī)酸中甲酸促進(jìn)作用**，檸檬酸、乳酸效果略差，而由此可見(jiàn)，促進(jìn)劑酸性或堿性越強(qiáng)，該脫漆劑的脫漆速率越快。因?yàn)榧姿釋?duì)加速破壞聚合物的大分子鏈段和強(qiáng)化漆膜溶解或溶脹有非 常明顯的效果，故優(yōu)選甲酸作為本發(fā)明水性塑料脫漆劑的酸性促進(jìn)劑。無(wú)機(jī)堿如氫氧化鈉 等也能促進(jìn)主、助溶劑迅速滲透到漆膜中，并在漆膜底部發(fā)生作用，促進(jìn)漆膜脫落。

稀釋劑選擇:本發(fā)明使用的其他原料均為水溶性物質(zhì)，故選用去離子水作為稀釋劑，用于稀釋脫漆劑。表面活性劑選擇:使用少量的表面活性劑能有效地濕潤(rùn)被脫去涂層的表面，從而 更有利于漆膜的脫除，本發(fā)明選擇乙二醇乙醚、0P-10乳化劑等作為水性塑料脫漆劑的表面活性劑。本水性塑料脫漆劑具體包括如下質(zhì)量百分比的組分:水溶性有機(jī)含氮化合物 30~45%、水溶性助溶劑5~15%、有機(jī)酸或無(wú)機(jī)堿3~5%、表面活性劑2~4%和余量的水； 所述水溶性有機(jī)含氮化合物為N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺或N，N-二甲基乙酰胺。

在常溫下按照水性塑料脫漆劑的配方稱取各組分；

將)稱取的水加熱至55~60 °C后，向水中加入稱取的有機(jī)酸或無(wú)機(jī) 堿進(jìn)行溶解；有機(jī)酸或無(wú)機(jī)堿溶解完全后，依次向溶液中加稱取的水溶性有機(jī)含氮化合物、助溶劑和表面活性劑，繼續(xù)攪拌30~60min使各組分混合均勻，得到所述 環(huán)保水性塑料脫漆劑。

將表面具有油漆層的廢舊塑料進(jìn)行粉碎；

粉碎后的廢舊塑料加入到水性塑料脫漆劑中，于45~60°C下進(jìn)行機(jī)械 攪拌20~30min，對(duì)塑料表面漆料進(jìn)行剝離和脫除；其中，所述表面涂覆有油漆的塑料與所 述水性塑料脫漆劑的質(zhì)量比為1: 2。

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明水性塑料脫漆劑及其用于塑料表面漆料脫除的應(yīng) 用作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，下述實(shí)施例中使用的實(shí)驗(yàn)原料NMP(N_甲基吡咯烷酮）、環(huán)己酮、甲酸、 乙二醇乙醚、0P-10、氫氧化鈉等。

常溫下稱量NMP，質(zhì)量從25~40%變化，乙二醇5%，氫氧化鈉5%，乙二醇 乙醚1%，余量為去離子水。先取NaOH加入55°C的去離子水中，溶解完全后依次加入NMP、乙二醇、乙二醇乙醚，繼續(xù)攪拌30~60min使各組分混合均勻，制得水性塑料脫漆劑1#~4#。將廢舊塑料破碎后分別加入1#~4#水性塑料脫漆劑中，于55°C下進(jìn)行機(jī)械攪拌20 ~30min，對(duì)廢舊塑料表面的油漆進(jìn)行脫除，其中，所述廢舊塑料與水性塑料脫漆劑的質(zhì)量 比為1:2。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：主溶劑NMP含量越多脫漆效果越好，主溶劑NMP35%以上時(shí)，溶液開(kāi) 始分層，且雖然NMP含量為45 %的脫漆效果**，但是脫漆時(shí)間稍微過(guò)長(zhǎng);綜合考慮選用主 溶劑NMP質(zhì)量份為35%，這樣既可以保證脫漆效果，又避免了水性塑料脫漆劑溶液分層以及 脫漆時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的問(wèn)題。

促進(jìn)劑種類及含量對(duì)脫漆效果的影響。將3#水性塑料脫漆劑中氫氧化鈉含量降為3%，制備4#水性塑料脫漆劑，即4#水性 塑料脫漆劑包括如下組分:匪P 35%、乙二醇5%、氫氧化鈉3 %、乙二醇乙醚1 %和水56%。 采用與實(shí)施例1相同的制備方法，將原料混合并攪拌制得水性塑料脫漆劑4#;采用與實(shí)施例 1相同的脫漆方法，將廢舊塑料破碎后加入4#水性塑料脫漆劑中，對(duì)塑料表面油漆進(jìn)行脫 除，結(jié)果顯示脫漆效果沒(méi)有下降，且溶液沒(méi)有出現(xiàn)分層現(xiàn)象，故優(yōu)選促進(jìn)劑的含量為3%。 將4#水性塑料脫漆劑中促進(jìn)劑氫氧化鈉改為甲酸做促進(jìn)劑，制備5#水性塑料脫漆 劑，即5#水性塑料脫漆劑包括如下組分:NMP 35 %、乙二醇5 %、甲酸3 %、乙二醇乙醚1 %和 水56%。采用與實(shí)施例1相同的制備方法，將原料混合攪拌制得水性塑料脫漆劑5#;采用與 實(shí)施例1相同的脫漆方法，將廢舊塑料破碎后加入5#水性塑料脫漆劑中，對(duì)塑料表面油漆進(jìn) 行脫除，結(jié)果顯示采用甲酸作為促進(jìn)劑，脫漆時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，攪拌20~30min后脫漆效果不顯著， 需要攪拌處理2天以上，才能達(dá)到良好的脫漆效果，相較于氫氧化鈉而言，甲酸較不適宜作 為促進(jìn)劑。

表面活性劑種類對(duì)脫漆效果的影響：將5#水性塑料脫漆劑中的助溶劑乙二醇改為環(huán)己酮，表面活性劑由乙二醇乙醚改 為0P-10，得到6#水性塑料脫漆劑，即6#水性塑料脫漆劑包括如下組分:匪P35 %、環(huán)己酮 5%、甲酸3 %、OP-101 %和水56%。采用與實(shí)施例1相同的制備方法，將原料混合攪拌制得水 性塑料脫漆劑6#;采用與實(shí)施例1相同的脫漆方法，將廢舊塑料破碎后加入6#水性塑料脫漆 劑中，對(duì)塑料表面油漆進(jìn)行脫除，結(jié)果顯示6#水性塑料脫漆劑相較于5#而言，脫漆效率更 高，脫漆時(shí)間更短，30min后塑料表面的漆膜基本脫落，故優(yōu)選助溶劑為環(huán)己酮，優(yōu)選表面活 性劑為0P-10(辛基酚聚氧乙烯醚）。

采用與實(shí)施例1相同的制備方法，將表3中各組原料混合攪拌制得水性塑料脫漆劑 7#~10#;;采用與實(shí)施例1相同的脫漆方法，將廢舊塑料破碎后分別加入7#~10#水性塑料 脫漆劑中，對(duì)塑料表面油漆進(jìn)行脫除，結(jié)果顯示NMP為40份，環(huán)己酮10份時(shí)溶液分層，雖有分層，但脫漆效果良好，NMP與環(huán)己酮的質(zhì)量比為3.5:1時(shí)脫漆效果**，且脫漆劑沒(méi)有分層， 機(jī)械攪拌30min后，所有樣品均實(shí)現(xiàn)漆膜完全脫落。

綜上，水性塑料脫漆劑的**方案為包括如下質(zhì)量百分比的組分： NMP35%、環(huán)己酮10%、氫氧化鈉3%、0P-10乳化劑2%和去離子水50%。

脫漆過(guò)程中脫漆劑溫度對(duì)脫漆效果的影響：將廢舊塑料破碎后加入實(shí)施例4**方案的水性塑料脫漆劑中，所述水性塑料脫漆劑包括如下質(zhì)量百分比的組分:NMP35%、環(huán)己酮10%、氫氧化鈉3%、0P-10乳化劑2%和 去離子水50%，所述廢舊塑料與水性塑料脫漆劑的質(zhì)量比為1:2，分別在45°C、50°C、55°C和 60°C下進(jìn)行機(jī)械攪拌30min，觀察在不同的脫漆溫度下脫漆效果如何，結(jié)果顯示當(dāng)加熱使脫 漆劑溫度在55~60 °C時(shí)，對(duì)廢舊塑料表面的漆料脫除效率最高，30min后漆膜完全溶脹、剝離和脫落，取得了優(yōu)異的脫漆效果。故在對(duì)塑料表面漆料進(jìn)行脫除時(shí)，優(yōu)選脫漆劑的溫度為 55 ~6(TC〇

塑料基材及漆料涂層類型對(duì)脫漆效果的影響

將1、2、3兮具WW機(jī)漆膜的廢舊塑科基材放人上還**萬(wàn)案的塑科脫漆刑中 (NMP35%、環(huán)己酮10%、氫氧化鈉3%、0P-10乳化劑2%和去離子水50%)，所述廢舊塑料與 水性塑料脫漆劑的質(zhì)量比為1: 2，在55°C下進(jìn)行機(jī)械攪拌30min，觀察本發(fā)明水性塑料脫漆 劑對(duì)不同塑料基材及涂層類型的塑料脫漆效果的影響，結(jié)果顯示采用三種不同漆膜工藝制 備的試樣表面油漆已完全剝離和脫落，說(shuō)明本發(fā)明水性塑料脫漆劑對(duì)各種塑料表面各種涂漆工藝得到的有機(jī)漆膜均具有優(yōu)異的脫漆效果，具有廣泛的適應(yīng)性。

其他水溶性有機(jī)含氮化合物所含官能團(tuán)和涂料樹(shù)脂所含官能團(tuán)均相似，極性均接近漆膜極性同時(shí)遠(yuǎn)離塑料基材極性，且毒性低，均可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的脫漆效果，同時(shí)不會(huì)對(duì)操作人員和環(huán)境帶來(lái)危害，再此不一一舉例說(shuō)明。與現(xiàn)有的塑料脫漆劑相比，本發(fā)明水性環(huán)保脫漆劑脫漆效率高，對(duì)帶有有機(jī)漆膜的塑料進(jìn)行處理30min后漆膜即完全溶脹、剝離和脫落，取得了優(yōu)異的脫漆效果。水性塑料脫漆劑有機(jī)溶劑含量低，揮發(fā)性小，毒性低，便于回收處理，對(duì)環(huán)境污染小，對(duì)操作人員危害小。更為關(guān)鍵的是本發(fā)明水性塑料脫漆劑對(duì)塑料基材沒(méi)有溶解作用，不影響塑料基體的性能，因此適合大規(guī)模的廢舊塑料再生利用，再生后的塑料性能沒(méi)有受到破壞。

說(shuō)明：以上實(shí)施例僅用以技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例。