一种非水基透明密贴膜剂及其制备方法与流程

本发明涉及一种非水基透明密贴膜剂，适用于木制品、陶瓷制品以及金属等制品表面的防锈和防水保护。

背景技术：

在众多的防锈漆和防锈油中，普遍存在透明度低以及脱漆的现象，并且防锈产品中部分还含铅、铬等有害金属元素，会对人体和环境造成污染。因此解决防锈脱漆以及研发绿色无害防锈产品十分重要。

技术实现要素：

针对上述问题以及基于对环境保护的重视，本发明的目的在于提供一种防护时间长且绿色无害的透明防锈膜剂。

一方面，本发明提供了一种非水基透明密贴膜剂，包括5～25wt％有机成膜剂、75～90wt％有机溶剂、2～5wt％增稠剂、2～5wt％改塑剂和4～5wt％防潮剂，所述有机成膜剂为聚乙烯醇缩丁醛、或熟亚麻油和豆油的混合物。其中，添加过多的有机成膜剂(聚乙烯醇缩丁醛或者熟亚麻油和豆油的混合物)会使防锈膜剂粘度过高，使用时没有很好的流动性，不仅会在底材上形成的褶皱，影响美观，更重要的是会降低防锈膜和底材的贴合性。

本发明仅采用无毒无害的有机物制备所述非水基透明密贴膜剂(防锈膜剂)，并依赖防锈膜剂中有机成膜剂(例如聚乙烯醇缩丁醛、或熟亚麻油和豆油的混合物等)形成的薄膜本身的应力变化紧密贴合在底材表面。

较佳地，所述熟亚麻油和豆油的混合物中熟亚麻油和豆油的质量比例为(95～80)：100。其中熟亚麻油的比例越高干燥速度越快。

较佳地，所述有机溶剂为无水乙醇或/和无味松节油，优选为无水乙醇或无味松节油。其中乙醇为工业无水乙醇，纯度≥99.5％。

较佳地，所述增稠剂选自环氧大豆油、酚醛树脂和蜂蜡中的至少一种。

较佳地，所述改塑剂选自甘油、聚乙二醇、油酸中的至少一种。

较佳地，所述防潮剂为丁酮或/和醋酸丁酯，优选为丁酮和醋酸丁酯的混合物。将醋酸丁酯和丁酮按一定比例混合的溶液，醋酸丁酯在混合溶液中的质量比例为0～50％，增加其比例可以减少丁酮的强烈气味。

较佳地，所述非水基透明密贴膜剂随着成膜剂和增稠剂用量的增加，制备的密贴膜剂的外观依次为透明液体、浑浊液体及稀疏的膏体，密贴膜剂干燥后为透明薄膜。较佳地，所述非水基透明密贴膜剂的粘度范围为1～200pa·s。

另一方面，本发明还提供了一种上述非水基透明密贴膜剂的制备方法，将有机成膜剂加入到有机溶剂中，在5～60℃下搅拌2～4小时后，再加入增稠剂、改塑剂和防潮剂继续搅拌1～2小时，得到所述非水基透明密贴膜剂。具体来说，将聚乙烯醇缩丁醛或者熟亚麻油和豆油混合物加入到乙醇或者无味松节油有机溶剂中，在5～60℃下搅拌2～4小时后，再加入增稠剂、改塑剂和防潮剂继续搅拌1～2小时，得到所述非水基透明密贴膜剂。当使用蜂蜡作为增稠剂时需要在50～60℃下搅拌。

第三方面，本发明还提供了一种由上述非水基透明密贴膜剂干燥后形成的密贴膜。较佳地，所述密贴膜的厚度为1～500nm。

第四方面，本发明还提供了一种上述非水基透明密贴膜剂在防锈、防水和防止阳光和紫外光损伤中的应用。

本发明仅采用无毒无害的有机物制备所述非水基透明密贴膜剂(防锈膜剂)，并依赖防锈膜剂中聚乙烯醇缩丁醛或者熟亚麻油在室温环境中自然干燥形成的薄膜本身的应力变化紧密贴合在底材表面。本发明提供的密贴膜剂具有膜干燥速度快、贴合性好、透明度高、无异味的特点，可以防锈、防尘以及防止阳光损伤，是一种绿色环保的新型防锈产品，具有很大的应用价值。

和传统的防锈漆和防锈油相比，本发明提供的防锈膜剂主要由无毒无害的有机物组成，不使用可能对人体和环境造成污染的有机添加剂。并且本发明提供的防锈膜剂不采用有颜色的无机物(例如，磷酸盐以及金属氧化物等)来增加防锈剂的粘附性和耐候性，而是依赖防锈膜剂形成的超薄膜本身的应力变化紧密贴合在底材(例如，木制品、陶瓷制品以及金属制品等)表面。

附图说明

图1为添加有机成膜剂对防锈膜粘度的影响；

图2为某铁基复合材料作为底材，实施例1-3及对比例1-2所制备的防锈膜经过涂膜及湿热试验后的结果，其中湿热试验条件是50℃，湿度70％，时间为72h；

图3实施例1-3和对比例1所制备的防锈膜吸收太阳光及紫外光的结果。

具体实施方式

以下通过下述实施方式进一步说明本发明，应理解，下述实施方式仅用于说明本发明，而非限制本发明。

本发明中非水基透明防锈密贴膜剂包括：5～25wt％(优选为5～15wt％)有机成膜剂、75～90wt％有机溶剂、2～5wt％增稠剂、2～5wt％改塑剂和4～5wt％防潮剂。

上述有机成膜剂可为聚乙烯醇缩丁醛或者熟亚麻油和豆油的混合物。所述熟亚麻油和豆油的混合物中熟亚麻油和豆油的质量比例可为(95～80)：100。其中熟亚麻油的比例越高干燥速度越快。上述有机溶剂可为无水乙醇或/和者无味松节油。其中乙醇为工业无水乙醇，纯度≥99.5％。

以下示例性地说明本发明提供的非水基透明防锈密贴膜剂的制备方法。

将聚乙烯醇缩丁醛或者熟亚麻油和豆油的混合物加入到有机溶剂(例如无水乙醇或者无味松节油)中，在5～60℃下搅拌2～4小时后再加入增稠剂、改塑剂和防潮剂继续搅拌1～2小时，得到所述非水基透明密贴膜剂。本发明通过控制有机成膜剂(成膜剂)和增稠剂用量的增加，所制备的密贴膜剂的外观依次从透明液体、浑浊液体变成稀疏的膏体。

作为一个示例，将5～25wt％聚乙烯醇缩丁醛或者熟亚麻油和豆油的混合物在5～60℃的环境中加入到75～90wt％的无水乙醇或无味松节油中，机械搅拌2～4h。再加入2～5％的增稠剂和2～5％改塑剂和4～5％的防潮剂，继续机械搅拌1～2h，最终形成透明的液态或者膏体(非水基透明防锈密贴膜剂)。所述增稠剂为环氧大豆油、酚醛树脂、蜂蜡中的至少一种。所述改塑剂是甘油、聚乙二醇、油酸中的至少一种。所述改塑剂可选自甘油、聚乙二醇、油酸中的至少一种。上述防潮剂可为丁酮或/和醋酸丁酯，优选为醋酸丁酯和丁酮的混合溶液。醋酸丁酯在混合溶液中的质量比例为：0-50％，增加其比例可以减少丁酮的强烈气味。

本发明通过浸渍、旋涂、直接涂覆等方式，将所得非水基透明密贴膜剂附着于底材(例如，木制品、陶瓷制品以及金属制品等)表面，干燥后，便在底材(制品)表面形成厚度为1～500nm密贴膜。

本发明提供的非水基透明密贴膜剂的粘度范围可为1～200pa·s。本发明采用旋转粘度计测得所述非水基透明密贴膜剂的粘度。且所述非水基透明密贴膜剂具有膜干燥速度快、贴合性好、透明度高、无异味，具有防锈以及防止阳光损伤等多种特点，而且实施过程方便，对环境无污染。本发明提供的密贴膜剂可以克服传统的油漆脱漆以及有异味的问题，是一种绿色环保的新型防锈产品。

下面进一步例举实施例以详细说明本发明。同样应理解，以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。下述示例具体的工艺参数等也仅是合适范围中的一个示例，即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适的范围内选择，而并非要限定于下文示例的具体数值。

实施例1

首先将5wt％聚乙烯醇缩丁醛在25℃的环境中加入到85％乙醇溶液中，机械搅拌2h。然后加入2％的酚醛树脂、3％甘油，5％的醋酸丁酯和丁酮混合物(醋酸丁酯和丁酮质量配比为1:1)，继续机械搅拌1h，直至最终形成透明液体。将金属基体在室温下浸渍到防锈剂液体中，浸渍时间为1分钟，空气中干燥2h，或者70℃环境干燥30min，即可在金属基体表面获得约5-20nm厚度的防锈膜。

实施例2

首先将10％熟亚麻油和豆油的混合物(熟亚麻油：豆油＝90:100)在50℃的环境中加入到80％乙醇溶液中，机械搅拌2h，然后加入3％的蜂蜡，继续机械搅拌1h，最后加入3％聚乙二醇，4％的醋酸丁酯和丁酮混合物(醋酸丁酯和丁酮配比为1:1)，继续机械搅拌1h，直至最终形成浑浊的液体。将陶瓷基体在室温下浸渍到防锈膜剂中，浸渍时间为1分钟，空气中干燥2h，或者70℃环境干燥30min，即可获得约50-100nm厚度的防锈膜。

实施例3

首先将15％熟亚麻油和豆油的混合物(熟亚麻油：豆油＝95:100)在50℃的环境中加入到75％乙醇溶液中，机械搅拌2h。然后加入4％的酚醛树脂，继续机械搅拌1h，最后加入2％的甘油，4％的醋酸丁酯和丁酮混合物(醋酸丁酯和丁酮配比为1:1)，继续机械搅拌2h，直至最终形成稀疏的膏体。室温条件下用短毛滚筒刷在木质基体涂覆一次，可以形成50-100nm的薄膜。如果再次涂覆，可形成约80-120nm的薄膜。一般涂覆次数不要超过三次，否则可能形成皱皮。

对比例1

将金属基体在室温下浸渍到油性防锈漆(上工牌，醇酸清漆)中，浸渍时间为1分钟，空气中干燥2h，在金属基体表面形成厚度约为1-5μm的防锈膜。由于油性防锈漆中含有环氧树脂、磷酸盐以及金属氧化物等多种物质，用来增加防锈剂的粘附性和耐候性，因此只能得到厚度为微米级别的漆膜。

对比例2

将30wt％聚乙烯醇缩丁醛在25℃的环境中加入到60％乙醇溶液中，机械搅拌3h。然后加入4％的酚醛树脂，继续机械搅拌1h，最后加入2％的甘油，4％的醋酸丁酯和丁酮混合物(醋酸丁酯和丁酮质量配比为1:1)，继续机械搅拌2h，直至最终形成粘稠的液体。室温条件下用短毛滚筒刷在金属基体涂覆一次，可以形成200-500nm的薄膜。

本发明制备的防锈膜剂的粘度如图1所示。随着成膜剂含量的增加，防锈剂的粘度逐步增加。添加过多的聚乙烯醇缩丁醛或者熟亚麻油和豆油的混合物会使防锈膜剂粘度过高，使用时没有很好的流动性，不仅会在底材上形成的褶皱，影响美观，更重要的是会降低防锈膜和底材的贴合性。

图2是以某铁基复合材料作为底材，实施例1-3及对比例1-2制备的防锈膜经过涂膜(分别参见图2中a-1、b-1、c-1、d-1、e-1)及湿热试验后的结果(参见图2中a-2、b-2、c-2、d-2、e-2)，此外f-1为无防护措施的铁基复合材料底材，f-2为铁基复合材料经过相同湿热试验后的结果。从图2可以看出：某铁基复合材料原来的颜色是银白色，本发明制备的防锈膜没有改变其表面颜色，如图2中a-1、b-1、c-1和e-1所示。而油性防锈漆改变了材料表面的颜色，由银色变为黄色，并且在基体表面形成了大量的皱褶(与实施例1和2浸渍时间相同)如图2中d-1所示。经过湿热试验后可以看出，无防锈措施的铁基底材表面已经严重锈蚀，表面由银白色变为褐色，见图2中f-2。而本发明制备的透明防锈密贴膜则具有很好的防水防锈作用，参见图2中a-2、b-2、c-2。对比例1制备的防锈膜虽然有较好的防水防锈效果，但是褶皱的存在严重影响美观，见图2中的d-2。而对比例2制备的防锈膜也存在的褶皱或者凸起的缺陷，并且由于缺陷造成防锈膜和基体表面贴合性差，经过湿热试验后经常有时会在缺陷附近产生锈斑，不适合使用。

图3是实施例1-3和对比例1制备的防锈膜在5分钟内吸收太阳光及紫外光强度的结果，可以看出防锈膜可以较好的阻碍物体表面吸收太阳光和紫外光，从而降低外界光线对基体的损伤；相比较，可以发现对比例1所制备的防锈膜虽对紫外光有较好的吸收，但是对太阳光的吸收明显小于本发明实施例1-3所制备的防锈膜。总的来说，本发明所制备的防锈膜不仅能达到纳米级别，而且在纳米级别厚度时仍具有良好的防水能力和优异的太阳和紫外光的吸收能力。