本发明涉及金属材料机加工领域，尤其是机加工过程中对材料表面的保护方法，具体为一种金属加工保护涂料组合物及保护涂料制备方法。
背景技术：
在金属件的制作过程中，通常需要用到如切、削、cnc等机加工方式对产品外形尺寸等进行加工。在加工过程中常有金属屑飞溅使表面划伤，或碰擦使外观受损，因此常在机加工前涂上一层保护膜漆以减少加工过程中的损伤，当加工结束再将保护膜漆使用脱漆剂清洗去除。
目前，在机加工中用于金属产品保护的涂料主要是双组份聚氨酯涂料，包括树脂组分和固化组分。树脂组分主要由羟基丙烯酸树脂、颜料、各种助剂、有机溶剂等组成，固化组分是异氰酸酯树脂组成。
现有的双组份体系涂料形成的漆膜主要存在以下问题：
(1)漆膜干燥过程中，树脂组分中的羟基官能团和固化组分中的nco官能团通过化学交联反应形成漆膜。该漆膜不能溶解于有机溶剂中，只能被溶剂溶胀。因此在需要脱漆时漆膜因难以溶解而漂浮在脱漆剂成为漆渣，漆渣会影响脱漆效果和清洗效果；
(2)由于采用双组份聚氨酯体系，调漆后的油漆必须在一定时间——通常4小时内使用完，没使用完的油漆也必须及时从油泵和输油管道中抽出，并清洗干净管道，否则油漆发生化学反应粘度增大堵塞管道。因此，双组份聚氨酯体系涂料的使用限制较多且容易造成浪费。
技术实现要素：
为解决上述问题，本发明提供了一种金属加工保护涂料，该涂料组合物含有氯醋树脂、流平剂、消光粉及溶剂；以涂料总重量为基准，所述氯醋树脂的含量为15-25wt%，所述流平剂为0.05-1wt%，所述消光粉为0.5-3wt%，所述有机溶剂为66-79wt%。
本发明提供的金属加工保护涂料为单组份体系涂料，成膜过程中不需要发生化学交联反应，溶剂挥发干燥即可成膜。因此可以不受施工时间限制；同时，通过该涂料形成的保护漆膜易溶解于脱漆剂，方便脱漆清洗，不产生漆渣。
本发明还提供一种金属加工保护涂料的制备方法，包括：将将氯醋树脂、流平剂、消光粉及有机溶剂混合，搅拌均匀。
本发明还提供一种金属加工保护涂料的应用，包括，在进行机加工前，将上述金属加工保护涂料喷涂或浸涂在金属产品上，干燥成膜；待机加工结束后使用脱漆剂清洗。
本发明提供的金属加工保护涂料为单组分体系，配方简单，不受施工时间限制，不浪费涂料；同时易于脱漆，不会在脱漆剂表面产生漆渣。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明的技术方案涉及一种金属加工保护涂料，该涂料中含有氯醋树脂、流平剂、消光粉及溶剂；以涂料总重量为基准，所述氯醋树脂的含量为15-25wt%，所述流平剂为0.05-1wt%，所述消光粉为0.5-3wt%，所述有机溶剂为66-79wt%。
发明人通过大量实验发现，当采用上述配方作为保护涂料时，可以不受施工时间限制；同时，通过该涂料形成的保护膜漆易溶解于脱漆剂中，方便脱漆清洗，不产生漆渣。
优选情况下，氯醋树脂的含量为15-25wt%，所述流平剂为0.1-0.5wt%，所述消光粉为1-2.5wt%，所述有机溶剂为70-75wt%。
在本发明中，氯醋树脂的平均分子量为20000-100000，在该分子量范围内成膜树脂形成的漆膜具有较好的硬度和耐磨性。
在本发明中，氯醋树脂为羧基改性氯醋树脂；通过羧基改性氯醋树脂，和金属之间有很好的附着力。优选情况下，所述羧基改性氯醋树脂的酸值为5-11。所述羧基改性氯醋树脂可以通过自制或商够获得。市面上可以选用的羧基改性氯醋树脂的型号有：e15/45m、h15/45m、l-311、l-311d、l-880、mc-39、va-380、va-360中的一种或几种，其中e15/45m、h15/45m为德国瓦克公司产品，l-311、l-311d、l-880、mc-39为东莞竞择树脂有限公司产品，va-380、va-360为厦门爱珂玛化工有限公司产品。
在本发明中，流平剂为本领域内常用的流平剂，具体可以为：聚醚改性聚硅氧烷、烷基改性聚硅氧烷、聚丙烯酸酯、氟改性聚丙烯酸酯、聚酯改性聚硅氧烷中的一种或几种。所述流平剂可以通过商购获得，市面上可以选用的型号有：byk-333、byk-331、byk-358n、efka3883、efka3886、efka3600、dego410、dego435、dego432中的一种或几种。其中，byk系是毕克公司的产品、efka系是爱夫卡公司的产品，dego系是迪高公司的产品。流平剂可以改善涂料固化后涂膜层的流平性能，增加涂膜层的平滑度。以涂料总重量为基准，所述流平剂的含量为0.05-1wt%，优选情况下，所述流平剂的含量为0.1-0.5wt%。
在本发明中，消光粉为本领域内常用的消光剂，具体可以为：二氧化硅、消光蜡浆、超细滑石粉中的一种或几种。优选情况下选用气相二氧化硅。所述二氧化硅消光粉可以通过商购获得，市面上可以选用的型号有：ok500、ok520、ok607、e-1011、e-220a、e-1009、c803、c805、c906中的一种或几种，其中ok系是degussa公司的产品，e系是日本东曹公司的产品，c系是格雷斯公司的产品。以涂料总重量为基准，所述消光粉的含量为0.5-3wt%，优选情况下，消光粉的含量为1-2.5wt%。
本发明中，有机溶剂为本领域公知的各种有机溶剂，例如可以为甲苯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸异丁酯、乙酸丙酯、环己酮、二甲苯、甲基异丁基甲酮、丁酮、丙二醇甲醚醋酸酯、二丙酮醇、丙二醇丁醚中的一种或多种。优选情况下，所述有机溶剂为酮类溶剂，具体为丁酮、环己酮，甲基异丁基甲酮中的一种或几种，也可以是酮类溶剂和酯类溶剂的混合物。
优选情况下，在本发明的金属加工保护涂料中还含有偶联剂，所述偶联剂为本领域内常用的偶联剂，具体可以为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、有机铬络合物偶联剂、铝酸化合物偶联剂中的一种或几种。偶联剂可以起到表面改性剂的作用于金属表面，起到提高膜漆附着力的效果。尤其是当使用硅烷偶联剂时，硅烷偶联剂会水解形成三羟基的硅醇，醇羟基互相反应生成致密网状疏水膜，这种膜表面的有机官能团可以和树脂结合，从而大大提高漆膜的附着力；更能防止加工过程中如切削液的腐蚀，导致的附着力降低，漆膜脱落的问题。所述硅烷偶联剂可以商购获得，例如可以选用z-6040、z-6011、z-6020、a-187、a-1100、kbm-403、kbm-903中的一种或几种，其中z系是道康宁公司的产品，a系是美国联碳公司的产品，kbm系是日本信越公司的产品。优选情况下，以涂料总重量为基准，所述偶联剂的含量为0.3-2wt%；进一步优选情况下，偶联剂的含量为0.5%-1wt%。
优选情况下，在本发明的金属加工保护涂料中还含有颜料。优选情况下，所述颜料是一种预分散颜料，预分散颜料是以高浓度微分散于指定的载体中，常用的载体有硝化棉、醋酸丁酸纤维素、氯醋树脂等。这种预分散颜料由于颜料色片完全被分散因而具有很强的着色力，又由于其易于溶解在有机溶剂中且均匀分散，因此使用操作简单，和传统色粉需要研磨工艺相比，使用颜料色片可以缩短生产时间，提高生产效率。所述颜料可以通过商购获得。在本发明中，添加颜料一方面是为了在cnc加工好的铝及其合金表面喷涂涂料时，便于观察漆膜是否完全覆盖好需要保护的铝及其合金表面，另一方面在脱掉漆膜时，也方便观察铝及其合金表面脱漆得是否干净。以涂料总重量为基准，所述颜料的含量为2-6wt%，优选情况下，所述颜料的含量为3-4wt%。
本发明还提供一种金属加工保护涂料的制备方法，包括：将氯醋树脂、流平剂、消光粉加入有机溶剂中搅拌均匀即可。
优选情况下，将氯醋树脂先溶解于有机溶剂后，再加入流平剂、消光粉。
进一步优选情况下，所述氯醋树脂为羧基改性氯醋树脂；所述氯醋树脂的平均分子量为20000-100000。
本发明还提供一种金属加工保护涂料的使用方法，包括：在进行机加工，如cnc过程中，将上述金属加工保护涂料喷涂或浸涂在金属制品上，待干燥后，即可进行机加工；待机加工结束后使用脱漆剂清洗。
优选情况下，所述干燥工艺为在60℃-80℃下烘烤20-30min。
优选情况下，为方便将保护涂料施加在金属表面，保护涂料的粘度可以通过有机溶剂调节至9-10秒（岩田2#粘度杯，20℃）。
优选情况下，所述金属制品为含铝金属制成，如铝、铝合金、铝镁合金中的一种或几种。
优选情况下，所述脱漆剂为二氯甲烷或三氯甲烷脱漆剂。
为了进一步说明本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果，以下结合实施例对本发明进行详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明中所述实施例中的所有原料如非特指，均为市售产品。
实施例1
1、制备保护涂料：羧基改性氯醋树脂（东莞竞择树脂有限公司的羧基改性氯醋树脂l-880，平均分子量2.7万）20wt%，颜料（sunchemical公司的蓝色片0628）4wt%，流平剂（毕克公司的byk-331）0.1wt%，消光粉（degussa公司的ok520）2wt%，有机溶剂丁酮40wt%，有机溶剂丙二醇甲醚醋酸酯10wt%，有机溶剂乙酸丁酯23.9wt%。先称量好溶剂丁酮、丙二醇甲醚醋酸酯于搅拌桶中，边搅拌边加入羧基改性氯醋树脂、颜料色片，待固体粉料溶解完全后，边搅拌边依次加入流平剂、消光粉和溶剂乙酸丁酯，加完料后高速分散均匀。
2、将本例搅拌分散好的涂料按照施工粘度要求9-10秒（岩田2#粘度杯，20℃），加入溶剂乙酸丁脂调节，喷涂在需要保护的铝合金材料表面，在80℃下烘烤30min，得到膜厚为15μm的涂层s1。
实施例2
1、制备保护涂料：羧基改性氯醋树脂（德国瓦克公司的羧基改性氯醋树脂h15/45m，平均分子量7万，）20wt%，颜料色片（sunchemical公司的蓝色片0628）4wt%，流平剂（毕克公司的byk-331）0.1wt%，消光粉（degussa公司的ok520）2wt%，有机溶剂丁酮40wt%，有机溶剂丙二醇甲醚醋酸酯10wt%，有机溶剂乙酸丁酯23.9wt%。先称量好溶剂丁酮、丙二醇甲醚醋酸酯于搅拌桶中，边搅拌边加入羧基改性氯醋树脂、颜料色片，待固体粉料溶解完全后，边搅拌边依次加入流平剂、消光粉和溶剂乙酸丁酯，加完料后高速分散均匀。
2、将本例搅拌分散好的涂料按照施工粘度要求9-10秒（岩田2#粘度杯，20℃），加入溶剂乙酸丁酯调节，喷涂在需要保护的铝合金材料表面，80℃烘烤30分钟，得到膜厚15微米的涂层s2。
实施例3
1、制备保护涂料：羧基改性氯醋树脂（德国瓦克公司的羧基改性氯醋树脂h15/45m，平均分子量7万）20wt%，颜料色片（sunchemical公司的蓝色片0628）4wt%，流平剂（毕克公司的byk-331）0.1wt%，偶联剂（道康宁公司的z-6040）0.5wt%，消光粉（degussa公司的ok520）2wt%，有机溶剂丁酮40wt%，有机溶剂丙二醇甲醚醋酸酯10wt%，有机溶剂乙酸丁酯23.4wt%。先称量好溶剂丁酮、丙二醇甲醚醋酸酯于搅拌桶中，边搅拌边加入羧基改性氯醋树脂、颜料色片，待固体粉料溶解完全后，边搅拌边依次加入流平剂、偶联剂、消光粉和溶剂乙酸丁酯，加完料后高速分散均匀。
2、将本例搅拌分散好的涂料按照施工粘度要求9-10秒（岩田2#粘度杯，20℃），加入溶剂乙酸丁酯调节，喷涂在需要保护的铝合金材料表面，80℃烘烤30分钟，得到膜厚15微米的涂层s3。
实施例4
1、制备保护涂料：氯醋树脂（德国瓦克公司的羟基改性氯醋树脂e22/48a，平均分子量7万，羟基含量1.8%）20wt%，颜料色片（sunchemical公司的蓝色片0628）4wt%，流平剂（毕克公司的byk-331）0.1wt%，偶联剂（道康宁公司的z-6040）0.5wt%，消光粉（degussa公司的ok520）2wt%，有机溶剂丁酮40wt%，有机溶剂丙二醇甲醚醋酸酯10wt%，有机溶剂乙酸丁酯23.4wt%。先称量好溶剂丁酮、丙二醇甲醚醋酸酯于搅拌桶中，边搅拌边加入羧基改性氯醋树脂、颜料色片，待固体粉料溶解完全后，边搅拌边依次加入流平剂、偶联剂、消光粉和溶剂乙酸丁酯，加完料后高速分散均匀。
2、将本例搅拌分散好的涂料按照施工粘度要求9-10秒（岩田2#粘度杯，20℃），加入溶剂乙酸丁酯调节，喷涂在需要保护的铝合金材料表面，80℃烘烤30分钟，得到膜厚15微米的涂层s4。
对比例1
对比例涂料中树脂组分的成分和质量百分比如下：羟基丙烯酸树脂（三菱丽阳公司的树脂lr-7627，固含量为48%-52%，羟基含量1.2%）40wt%，颜料色片（sunchemical公司的蓝色片0628）4wt%，流平剂（毕克公司的byk-331）0.1wt%，消光粉（degussa公司的ok520）2wt%，溶剂丁酮30wt%，溶剂丙二醇甲醚醋酸酯10wt%，乙酸丁酯13.9wt%。先称量好溶剂丁酮、丙二醇甲醚醋酸酯于搅拌桶中，边搅拌边加入颜料色片，待色片溶解完全后，边搅拌边依次加入羟基丙烯酸树脂、流平剂、消光粉和溶剂乙酸丁酯，加完料后高速分散均匀。
固化组分的成分和质量百分比如下：hdi型异氰酸酯树脂（拜耳公司的n3390，固含量90%，nco含量19.6%）100wt%。
对比例的涂料配方中，所述异氰酸酯树脂中的nco基团与主体树脂中的羟基的摩尔比以二者完全反应的比例为准。为了保证反应的完全，所述摩尔比为1.1：1，即-nco与-oh的摩尔比为1.1：1。
将涂料的树脂组分和固化组分按100:3.5的质量比例混合，根据粘度需要9-10秒（岩田2#粘度杯，20℃），加入溶剂乙酸丁酯调节，喷涂在需要保护的铝合金材料表面，80℃烘烤30分钟，得到膜厚15微米的涂层d1。
性能测试及结果
1、附着力测试：
用划格器在实施例1-4及对比例1中的涂层表面划100个1毫米×1毫米的正方形格，用美国3m公司生产的型号为600的透明胶带平整粘结在方格上，不留一丝空隙，然后以最快速度垂直揭起，观察划痕边缘处有无脱漆。如无脱落为5b，脱漆量在0-5%为4b，在5-15%之间为3b，在15-35%之间为2b，在35-65%之间为b，在65%以上为0b。
2、切削液浸泡测试
将实施例和对比例实验中的样品浸泡在切削液中，切削液温度设定25℃，浸泡时间3小时，取出样品用清水洗净，用无尘布擦净表面，观察表面有无起泡，室温放置1小时后进行附着力测试。标记为附着力2。
切削液为富兰克科技（深圳）股份有限公司的产品syncool9000。
3、脱漆实验
将实施例和对比例实验中的样品浸泡在脱漆剂中，脱漆剂温度设定25℃，浸泡时间30分钟，观察漆膜在脱漆剂中浸泡状况，发现样品s1-s3漆膜在脱漆剂中很快被溶解掉了，样品d1漆膜先溶胀，然后漆膜从铝合金件上剥离。取出样品用清水洗净，用无尘布擦净表面，观察脱漆剂液体中状态和样品表面有无漆膜残留。
测试结果见下表：
通过上述测试结果可以看出：实施例和对比例中的样品，漆膜在铝合金上均有优异的附着力，切削液浸泡试验后，附着力略有下降，但添加了偶联剂的实施例3、4中的样品附着力没有下降，表明偶联剂提升了漆膜的耐切削液性能。脱漆试验后，实施例1-4的样品表面无漆膜残留更干净，脱漆速度更快，而且实施例1-4的漆膜溶解到脱漆剂中，没有漆渣的产生，不会有漆渣污染样品表面的情况。
综上所述，本发明提供的铝材加工保护涂料，选用羧基改性氯醋树脂作为主体树脂，不仅在铝及其合金上有优异的附着力，而且施工简单、方便，其干燥后固化的漆膜还能溶解到脱漆剂中，不会产生漆渣污染样品。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造权利要求的保护范围之中。