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水性塑料脫漆劑及其制備方法和應用

不傷害PC塑料/DVD光盤薄皮/亞克力塑料板/汽車燈罩等

提供一種水性塑料脫漆劑及其制備方法和應用，水性塑料脫漆劑由如下質量百分比的組份組成：水溶性有機含氮化合物30~45%、水溶性助溶劑5~15%、有機酸或無機堿3~5%、表面活性劑2~4%和余量的水；所述水溶性有機含氮化合物為N甲基吡咯烷酮、N,N二甲基甲酰胺或N,N二甲基乙酰胺。制備時先將有機酸或無機堿溶于水中，再依次加入水溶性有機含氮化合物、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，對塑料基材沒有溶解作用，不影響塑料基體的性能，且有機溶劑含量低、揮發(fā)性小，對操作人員危害小，對環(huán)境污染小，便于回收處理。

隨著我國汽車工業(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涂層。這些制品及配件在涂裝過程中因操作技術或前處理等因素均會造成部分產(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處理，制作一些低檔塑料制品，造成極大的綜合資源浪費。另外，各種表面有涂裝的塑料制品在報廢后，也面臨回收再生的問題，且如果表面的油漆不去除，將極大地影響再生料的力學性能，以至于無使用價值。

常見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、結合力良好的金屬層的 過程，電鍍廣泛應用于筆記本外殼材料如PC/ABS合金及ABS塑料，電鍍可帶來華麗的裝飾效果。把一個絲印有圖案的薄膜放到塑膠模具里進行注塑，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)轉印（MR)技術，它是注塑后薄膜就像沖壓的料帶一樣拉出，只是將印刷圖案轉印到塑膠件上。

大量的電子廢棄品和報廢汽車將產(chǎn)生大量的塑料廢品，如果能妥善處理這些廢舊 汽車塑料和電子設備外殼塑料，不但能做到自然環(huán)保，也能為社會帶來豐厚的經(jīng)濟效益和社會效益，實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟和廢棄資源再生利用，建設可持續(xù)發(fā)展的社會經(jīng)濟。目前市場銷售的塑料脫漆劑多為有毒的和對環(huán)境有污染、對人體有傷害的物質，這些脫漆劑中通常以二氯甲烷為主溶劑，另外還含有苯酚、苯甲醇等有機化合物，揮發(fā)性和毒性均較大。因此急需開發(fā)低揮發(fā)、低毒甚至無毒、對塑料基體性能無破壞、對操作人員或環(huán)境無害的環(huán)保脫漆劑。

針對現(xiàn)有技術存在的上述不足，要解決的技術問題是:針對現(xiàn)有技術中塑料脫漆劑毒性大、嚴重污染環(huán)境、給操作人員帶來了健康隱患、對塑料基體的性能也會造成一定破壞的技術問題，而提供一種低揮發(fā)、低毒、對操作人員和環(huán)境無害、且不破壞塑料基體性能的水性塑料脫漆劑。

為了解決上述技術問題，本發(fā)明采用如下技術方案:一種水性塑料脫漆劑，由如下質量百分比的組份組成：水溶性有機含氮化合物30~45%、水溶性助溶劑5~15%、有機酸 或無機堿3~5%、表面活性劑2~4%和余量的水;所述水溶性有機含氮化合物為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酸或無機堿，待有機酸或 無機堿溶解后依次加入稱取好的水溶性有機含氮化合物、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，進而對操作人員的健康危害 小，對環(huán)境的污染小，便于進行使用后溶液的回收處理。水性塑料脫漆劑特別通過嚴格篩選極性漆膜溶質組分、調整組分的含 量，使脫漆劑所含官能團和涂料樹脂所含官能團相似，極性盡可能接近漆膜極性同時遠離 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，對塑料基材沒有溶解作用，不會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程中按照各組分的性質依次添加各組分，先加入促進劑溶解調整好反應環(huán)境PH后再加入其他組分，可以使制備過程中反應環(huán)境pH恒定，進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)有技術脫漆劑相比脫漆效率高，脫除效果好，且沒有給操作人員和環(huán)境帶來污染，也不會對塑料基體性能造成影響。原料組分來源廣泛、且成本相對低廉，采用本發(fā)明水性 塑料脫漆劑對塑料上的漆膜進行脫漆處理操作簡單、無需使用特殊設備、脫漆成本低，具有不可估量的應用前景。

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

塑料脫漆劑的核心問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（即非極性溶質能溶于非極性或弱極性的溶劑中，極性溶質溶于極性溶劑中）、溶解度參數(shù)相近規(guī)律（即當脫漆劑的溶解度參數(shù)接近或等于某種涂料樹脂的溶解度參數(shù)時，樹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，極性溶劑分子和高 聚物極性基團相互吸引能產(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脂的極性要相匹配，脫漆劑所含官能團和涂料樹脂所含官能團相似?；谏鲜鲈砘蛞?guī)律，并結合本發(fā)明要解決的現(xiàn)有技術中塑料脫漆劑溶劑毒性大、嚴重危害環(huán)境和操作人員健康、且容易破壞塑料基體性質的技術問題，根據(jù)溶劑對高聚物基材的溶解度關系和溶劑對漆膜 中樹脂的溶解度關系進行嚴格篩選，最終選用了高沸點、低相對分子質量且能溶于水的有機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，通過嚴格篩選極性漆膜溶質組分、調整組分的含量，使脫漆劑極性盡可能接近漆膜極性，同時遠離塑料基材極性，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。

促進劑選擇:促進劑的作用是破壞大分子鏈，加速對漆膜的滲透和溶脹，促進劑包 括有機酸和無機堿等。酸性物質對脫漆劑脫漆速率的促進作用明顯大于堿性物質，有機酸中甲酸促進作用**，檸檬酸、乳酸效果略差，而由此可見，促進劑酸性或堿性越強，該脫漆劑的脫漆速率越快。因為甲酸對加速破壞聚合物的大分子鏈段和強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劑。無機堿如氫氧化鈉 等也能促進主、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，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量百分比的組分:水溶性有機含氮化合物 30~45%、水溶性助溶劑5~15%、有機酸或無機堿3~5%、表面活性劑2~4%和余量的水； 所述水溶性有機含氮化合物為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酸或無機 堿進行溶解；有機酸或無機堿溶解完全后，依次向溶液中加稱取的水溶性有機含氮化合物、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下進行機械 攪拌20~30min，對塑料表面漆料進行剝離和脫除；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量比為1: 2。

下面結合具體實施例對本發(fā)明水性塑料脫漆劑及其用于塑料表面漆料脫除的應 用作進一步詳細說明，下述實施例中使用的實驗原料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下進行機械攪拌20 ~30min，對廢舊塑料表面的油漆進行脫除，其中，所述廢舊塑料與水性塑料脫漆劑的質量 比為1:2。實驗結果表明：主溶劑NMP含量越多脫漆效果越好，主溶劑NMP35%以上時，溶液開 始分層，且雖然NMP含量為45 %的脫漆效果**，但是脫漆時間稍微過長;綜合考慮選用主 溶劑NMP質量份為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 脫漆時間過長的問題。

促進劑種類及含量對脫漆效果的影響。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，對塑料表面油漆進行脫 除，結果顯示脫漆效果沒有下降，且溶液沒有出現(xiàn)分層現(xiàn)象，故優(yōu)選促進劑的含量為3%。 將4#水性塑料脫漆劑中促進劑氫氧化鈉改為甲酸做促進劑，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，對塑料表面油漆進 行脫除，結果顯示采用甲酸作為促進劑，脫漆時間過長，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 為促進劑。

表面活性劑種類對脫漆效果的影響：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，對塑料表面油漆進行脫除，結果顯示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，對塑料表面油漆進行脫除，結果顯示NMP為40份，環(huán)己酮10份時溶液分層，雖有分層，但脫漆效果良好，NMP與環(huán)己酮的質量比為3.5:1時脫漆效果**，且脫漆劑沒有分層， 機械攪拌30min后，所有樣品均實現(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%。

脫漆過程中脫漆劑溫度對脫漆效果的影響：將廢舊塑料破碎后加入實施例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量比為1:2，分別在45°C、50°C、55°C和 60°C下進行機械攪拌30min，觀察在不同的脫漆溫度下脫漆效果如何，結果顯示當加熱使脫 漆劑溫度在55~60 °C時，對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。故在對塑料表面漆料進行脫除時，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脫漆效果的影響

將1、2、3兮具WW機漆膜的廢舊塑科基材放人上還**萬案的塑科脫漆刑中 (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量比為1: 2，在55°C下進行機械攪拌30min，觀察本發(fā)明水性塑料脫漆 劑對不同塑料基材及涂層類型的塑料脫漆效果的影響，結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，說明本發(fā)明水性塑料脫漆劑對各種塑料表面各種涂漆工藝得到的有機漆膜均具有優(yōu)異的脫漆效果，具有廣泛的適應性。

其他水溶性有機含氮化合物所含官能團和涂料樹脂所含官能團均相似，極性均接近漆膜極性同時遠離塑料基材極性，且毒性低，均可以實現(xiàn)優(yōu)異的脫漆效果，同時不會對操作人員和環(huán)境帶來危害，再此不一一舉例說明。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，對帶有有機漆膜的塑料進行處理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溶劑含量低，揮發(fā)性小，毒性低，便于回收處理，對環(huán)境污染小，對操作人員危害小。更為關鍵的是本發(fā)明水性塑料脫漆劑對塑料基材沒有溶解作用，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有受到破壞。

說明：以上實施例僅用以技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例。