本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种高硬度金属临时保护膜及其制备方法。
背景技术：
临时保护膜是指涂覆在待加工的工件表面，防止工件在机械加工时表面被刮伤的膜。近年来随着电子行业的快速发展，诸多电子产品对所使用金属工件、玻璃工件制作要求不断提高，在对所需工件进行钻、冲、铣等机械加工时，工件容易刮伤，产生较大的毛刺，影响使用，所以需要在待加工的工件表面涂覆一层临时保护膜防止加工零件刮伤，抑制毛刺产生，加工完后去除临时保护膜。
目前，可剥性临时保护涂料主要应用于玻璃工件，这些可剥性临时保护涂料通常较为柔软或者较硬但对金属粘结力偏弱，不能在金属工件进行钻、铣、冲等机械加工时起到抑制毛刺的作用。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
技术实现要素：
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高硬度金属临时保护膜及其制备方法，从而解决传统的金属临时保护膜树脂通常较为柔软或者较硬但粘结力偏弱，无法在金属工件进行钻、铣、冲等机械加工时起到抑制毛刺的作用的问题。
本发明的技术方案如下：
一种高硬度金属临时保护膜的制备方法，包括步骤：
a、称取多异氰酸酯和多元醇加入到反应釜中，同时滴加催化剂，在60~100℃下搅拌1~2h；然后添加扩链剂，在60~80℃下搅拌1~2h；之后添加亲水扩链剂和溶剂，在60~80℃下搅拌1~4h，得到预聚体；
b、将步骤a得到的预聚体冷却至50℃以下加入到高速分散机中，然后添加中和剂和纯水，在1000~5000r/min下搅拌分散1~2h，静止消泡，得到聚氨酯树脂；
c、称取填料和助剂加入到步骤b得到的聚氨酯树脂中，在1000~2000r/min下搅拌0.5~1h，得到复合型聚氨酯树脂；
d、将步骤c得到的聚氨酯树脂涂覆在金属板表面，在60~80℃下烘烤10~60min，然后在120~150℃下烘烤5~30min，制备得到金属临时保护膜。
其中，按重量份计，以上步骤中各物质的加入量分别为：
多异氰酸酯1000~2000
多元醇1500~2500
催化剂1~2
扩链剂10~50
亲水扩链剂3~15
溶剂500~1500
中和剂30~50
纯水3500~5500
填料0~10000
助剂1~20。
所述的高硬度金属临时保护膜的制备方法，其中，所述多异氰酸酯包括二异氰酸酯单体、二异氰酸酯衍生物、三异氰酸酯papi、改性mdi、ipdi。
所述的高硬度金属临时保护膜的制备方法，其中，所述多元醇包括聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚丙烯酸多元醇。
所述的高硬度金属临时保护膜的制备方法，其中，所述催化剂包括叔胺催化剂和有机金属化合物催化剂。
所述的高硬度金属临时保护膜的制备方法，其中，所述扩链剂包括1,4-丁二醇、乙二醇、1,6-己二醇、dmpa。
所述的高硬度金属临时保护膜的制备方法，其中，所述亲水扩链剂包括磺酸型亲水扩链剂。
所述的高硬度金属临时保护膜的制备方法，其中，所述溶剂包括丙酮、丁酮、dmf。
所述的高硬度金属临时保护膜的制备方法，其中，所述中和剂包括naoh、正丁胺、三乙胺。
所述的高硬度金属临时保护膜的制备方法，其中，所述填料包括有机填料和无机填料；所述助剂包括流平剂、消泡剂、润湿剂、增稠剂。
一种高硬度金属临时保护膜，其中，所述高硬度金属临时保护膜采用以上任一所述的制备方法制备而成。
有益效果：采用本发明所述制备方法制备的高硬度金属临时保护膜，具有强粘结性、高硬度、易褪膜的特性，在金属工件钻、铣、冲等机械加工过程中，既保护金属表面，防止表面刮伤，又起到一定程度抑制加工毛刺的作用。
具体实施方式
本发明提供一种高硬度金属临时保护膜及其制备方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。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。
本发明提供了一种高硬度金属临时保护膜的制备方法，其包括步骤：
s100、称取多异氰酸酯和多元醇加入到反应釜中，同时滴加催化剂，在60~100℃下搅拌1~2h；然后添加扩链剂，在60~80℃下搅拌1~2h；之后添加亲水扩链剂和溶剂，在60~80℃下搅拌1~4h，得到预聚体；
s200、将步骤s100得到的预聚体冷却至50℃以下加入到高速分散机中，然后添加中和剂和纯水，在1000~5000r/min下搅拌分散1~2h，静止消泡，得到聚氨酯树脂；
s300、称取填料和助剂加入到步骤s200得到的聚氨酯树脂中，在1000~2000r/min下搅拌0.5~1h，得到复合型聚氨酯树脂；
s400、将步骤s300得到的聚氨酯树脂涂覆在金属板表面，在60~80℃（低温）下烘烤10~60min，然后在120~150℃（高温）下烘烤5~30min，制备得到金属临时保护膜。
其中，按重量份计，以上步骤中各物质的加入量分别为：
多异氰酸酯1000~2000
多元醇1500~2500
催化剂1~2
扩链剂10~50
亲水扩链剂3~15
溶剂500~1500
中和剂30~50
纯水3500~5500
填料0~10000
助剂1~20。
本发明创造性的提供了一种硬度高、可褪膜、可附着在金属表面的聚氨酯树脂，利用树脂固化后的高硬度、强粘结力的特性，从而在金属进行机械加工时起到保护表面和抑制毛刺作用，防止金属表面破损或刮伤，对金属进行临时保护。
本发明实施例中，所述高硬度金属临时保护膜是由热固型的水性聚氨酯树脂、填料、助剂组成。其中，热固型的水性聚氨酯树脂是以多异氰酸酯与多元醇为主体，加入催化剂、扩链剂、溶剂及纯水经加热合成反应制得。其中，所得聚氨酯固体含量为30~40%。
优选地，所述多异氰酸酯包括但不限于二异氰酸酯单体、二异氰酸酯衍生物、三异氰酸酯papi（聚甲撑聚苯基异氰酸酯）、改性mdi、ipdi（异佛尔酮二异氰酸酯）。
优选地，所述多元醇（与pcb板极性相同）包括但不限于聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚丙烯酸多元醇。
优选地，所述催化剂包括但不限于叔胺催化剂和有机金属化合物催化剂。例如，可以为二月桂酸二丁基锡。
优选地，所述扩链剂包括但不限于1,4-丁二醇、乙二醇、1,6-己二醇、dmpa（二甲基丙胺）。
优选地，所述亲水扩链剂包括但不限于磺酸型亲水扩链剂。例如，可以为乙二胺基丙磺酸。
优选地，所述溶剂包括但不限于丙酮、丁酮、dmf二甲基甲酰胺。
优选地，所述中和剂包括但不限于naoh、正丁胺、三乙胺。
优选地，所述填料包括有机填料和无机填料。其中，所述有机填料包括但不限于植物纤维、明胶等；所述无机填料包括但不限于碳酸钙、氢氧化铝、二氧化硅等。
优选地，所述助剂包括流平剂、消泡剂、润湿剂、增稠剂。例如，所述增稠剂可以为缔合型增稠剂。
优选地，所述步骤s100中，添加扩链剂后，先通循环冷却水5~20min使温度保持在60~80℃，然后在60~80℃下搅拌1~2h。
优选地，所述步骤s100中，添加亲水扩链剂和溶剂，在60~80℃下搅拌1~4h，得到预聚体的步骤具体包括：准量称取亲水扩链剂及溶剂，先将亲水扩链剂溶解在溶剂中，再加入反应釜，在60~80℃搅拌1~2h，制得预聚体。
优选地，所述步骤s200中，将预聚体冷却至50℃以下加入到高速分散机中，然后添加中和剂和纯水，在1000~5000r/min下搅拌分散1~2h的步骤具体包括：使用高速分散机分散预聚体（转速为3000~5000r/min），在分散过程中加入准量中和剂和纯水，搅拌2~5min，然后低速(1000~2000r/min)分散1~2h。
优选地，所述步骤s400也即是加热固化成型形成金属保护膜的过程，其中，将所述聚氨酯树脂涂覆在金属板表面，可选用刷涂、喷涂、淋涂、辊涂、模具浇筑等多种方式。其涂覆膜厚根据金属加工需求来设定，可设为5~200μm（微米），膜厚越厚，抑制加工毛刺的功效越大，但成本增加，且褪膜难度加大。本发明所述聚氨酯树脂的粘度可根据涂覆方式和工艺要求进行调整。
基于上述方法，本发明还提供一种高硬度金属临时保护膜，其采用以上所述的制备方法制备而成。
本发明设计在金属工件表面涂覆一层聚氨酯树脂，利用聚氨酯树脂的高硬度、高粘接性、快速褪膜的特性，在金属工件钻、铣、冲等机械加工过程中，既保护金属表面，防止表面刮伤，又起到一定程度抑制加工毛刺的作用。树脂的高硬度利于机械加工毛刺产生时难以发生变形，从而达到抑制毛刺的效果；聚氨酯的高粘接力，利于固化后树脂与金属工件表面强力粘结，机械加工时树脂层不易与金属面分离；聚氨酯树脂的快速褪膜是利用树脂固化后在特定条件下快速褪膜，不伤及金属面，利于后续工序进行。
采用本发明所述制备方法制备的高硬度金属临时保护膜的三菱铅笔硬度在b以上，金属粘结力百格法测试达到2mm90%以上。本发明所述高硬度指的是金属临时保护膜的硬度在b以上。
本发明所述高硬度金属临时保护膜，可以在一定高温条件下、特定的药水中浸泡褪除。其中，褪膜药水可选用低浓度的naoh溶液（质量分数为0.5%~5%）、低浓度的硫酸溶液（质量分数为0.5~5%）、有机溶剂等，褪膜温度条件可设置为50~85℃。不同的温度、药水溶度及膜厚，褪膜时间不同，一般可控制在0.5~30min内。
下面以具体实施例对本发明做详细说明：
实施例1：
按重量份计，称取2000份聚醚二元醇，1500份二异氰酸酯（mdi），1份二月桂酸二丁基锡，在90℃下低速搅拌1h，然后添加30份1,4-丁二醇，在80℃下低速搅拌1h，然后添加5份乙二胺基丙磺酸和500份dmf，在80℃下低速搅拌4h，制作成预聚体；然后添加4500份纯净水和30份正丁胺，在50℃下搅拌2h（搅拌速率为3000r/min），静止消泡，得到聚氨酯树脂；然后添加1000份氢氧化铝粉末和5份缔合型增稠剂在1000r/min下搅拌0.5h，得到粘度10000cps的复合型聚氨酯树脂，然后用喷涂的方式将此复合型聚氨酯树脂涂覆在金属板表面，厚度控制在100μm，60℃烘烤10min，然后150℃烘烤5min，制备得到高硬度金属临时保护膜。
本实施例制备的高硬度金属临时保护膜经过测试发现，铅笔硬度达到b，粘接力达到100%，加工毛刺仅为43.5μm；利用1%naoh溶液退洗（50~80℃）5~7min即可褪膜。
实施例2：
按重量份计，称取2000份聚醚二元醇，1500份二异氰酸酯（mdi），1份二月桂酸二丁基锡，在90℃下低速搅拌1h，然后添加30份1,4-丁二醇，在80℃下低速搅拌1h，然后添加5份乙二胺基丙磺酸和500份dmf，在80℃下低速搅拌4h，制作成预聚体；然后添加4500份纯净水和50份三乙胺，在50℃下搅拌2h（搅拌速率为3000r/min），静止消泡，得到聚氨酯树脂；然后添加1000份二氧化硅粉末和5份缔合型增稠剂在1000r/min下搅拌1h，得到粘度10000cps的复合型聚氨酯树脂，然后用喷涂的方式将此复合型聚氨酯树脂涂覆在金属板表面，厚度控制在100μm，60℃烘烤10min，然后150℃烘烤5min。
本实施例制备的高硬度金属临时保护膜经过测试发现，铅笔硬度达到f，粘接力达到100%，加工毛刺仅为20.5μm；利用1%naoh溶液退洗（50~80℃）5~7min即可褪膜。
实施例3：
按重量份计，称取选用1500份聚醚二元醇，2000份二异氰酸酯（mdi），1份二月桂酸二丁基锡，在90℃下搅拌1h，然后添加32份1,4-丁二醇，在80℃下低速搅拌1h，然后添加3份乙二胺基丙磺酸和500份dmf，在80℃下搅拌3h，制作成预聚体；然后添加4500份纯净水和40份naoh，在500℃下搅拌2h（搅拌速率为3000r/min），静止消泡，得到聚氨酯树脂；然后添加1000份二氧化硅粉末和5份缔合型增稠剂在2000r/min下搅拌0.5h，得到粘度10000cps的复合型聚氨酯树脂，然后用喷涂的方式将此复合型聚氨酯树脂涂覆在金属板表面，厚度控制在100μm，60℃烘烤10min，然后150℃烘烤5min。
本实施例制备的高硬度金属临时保护膜经过测试发现，铅笔硬度达到h，粘接力达到98%，加工毛刺仅为21.5μm；利用1%naoh溶液退洗（50~80℃）8~10min即可褪膜。
实施例4：
按重量份计，称取2500份聚丙烯酸二元醇，1000份三异氰酸酯（mdi），2份二月桂酸二丁基锡，在60℃下低速搅拌2h，然后添加50份1,6-己二醇，在60℃下低速搅拌2h，然后添加15份乙二胺基丙磺酸和1500份丙酮，在60℃下低速搅拌4h，制作成预聚体；然后添加5500份纯净水和50份naoh，在50℃下搅拌1h（搅拌速率为5000r/min），静止消泡，得到聚氨酯树脂；然后添加10000份碳酸钙粉末和20份缔合型增稠剂在2000r/min下搅拌0.5h，得到粘度10000cps的复合型聚氨酯树脂，然后用喷涂的方式将此复合型聚氨酯树脂涂覆在金属板表面，厚度控制在100μm，80℃烘烤10min，然后120℃烘烤30min，制备得到高硬度金属临时保护膜。
本实施例制备的高硬度金属临时保护膜经过测试发现，铅笔硬度达到f，粘接力达到100%，加工毛刺仅为30.2μm；利用1%naoh溶液退洗（50~80℃）8~10min即可褪膜。
实施例5：
按重量份计，称取2500份聚酯二元醇，1000份三异氰酸酯（mdi），1份二月桂酸二丁基锡，在100℃下低速搅拌1h，然后添加10份乙二醇，在80℃下低速搅拌1h，然后添加10份乙二胺基丙磺酸和1000份丁酮，在80℃下低速搅拌3h，制作成预聚体；然后添加3500份纯净水和40份三乙胺，在50℃下搅拌2（搅拌速率为1000r/min），静止消泡，得到聚氨酯树脂；然后添加500份明胶和1份缔合型增稠剂在1000r/min下搅拌1h，得到粘度10000cps的复合型聚氨酯树脂，然后用喷涂的方式将此复合型聚氨酯树脂涂覆在金属板表面，厚度控制在100μm，60℃烘烤60min，然后140℃烘烤10min，制备得到高硬度金属临时保护膜。
本实施例制备的高硬度金属临时保护膜经过测试发现，铅笔硬度达到b，粘接力达到100%，加工毛刺仅为38.7μm；利用1%naoh溶液退洗（50~80℃）5~7min即可褪膜。
综上所述，本发明提供了一种高硬度金属临时保护膜及其制备方法，采用本发明所述制备方法制备的高硬度金属临时保护膜，具有强粘结性、高硬度、易褪膜的特性，在金属工件钻、铣、冲等机械加工过程中，既保护金属表面，防止表面刮伤，又起到一定程度抑制加工毛刺的作用。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。