一种水性可剥离核生化防护膜喷涂液及其制备与使用方法与流程

1.本发明涉及核生化防护技术领域，具体涉及一种水性可剥离核生化防护膜喷涂液及其制备与使用方法。


背景技术：

2.化学、生物、放射性及核武器为大规模杀伤性武器，核生化袭击的威胁仍然存在。为了避免或减轻核生化军事袭击、恐怖袭击、次生核生化危害等造成的损失，研究核生化防护材料与技术，对保护士兵和民众的生命、维持军队战斗力具有极其重要的作用。其中一种核生化防护材料是在材料表面涂覆液体，固化后形成防护膜。截止目前，国内外几乎所有的可剥离核生化防护膜喷涂液配方都是基于油溶性方案，溶剂中普遍含有苯、二甲苯、四氯乙烯等有毒有害物质，对人员健康和环境会造成危害。多数情况下制备的可剥离核生化防护膜喷涂液易燃，安全性低。
3.因此，本领域急需一种水性可剥离核生化防护膜喷涂液。


技术实现要素：

4.本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种水性可剥离核生化防护膜喷涂液，该水性可剥离核生化防护膜喷涂液不含环境禁用物质、不易燃，形成的防护膜对装备无腐蚀，具有良好物理性能、核生化防护性能和环境适应性。
5.本技术之目的还在于提供上述水性可剥离核生化防护膜喷涂液的制备方法以及使用方法。
6.为了实现本发明之目的，本技术提供以下技术方案。
7.在第一方面中，本技术提供一种水性可剥离核生化防护膜喷涂液，所述喷涂液包括以下质量分数的组成：
[0008][0009][0010]
在第一方面的一种实施方式中，所述水性聚氨酯
‑
丙烯酸酯乳液的有效成分是交联型聚氨酯
‑
丙烯酸酯，乳液中丙烯酸酯的接枝率≥50％，乳液粒径为20～90nm，乳液固含量≥30％，在室温成膜过程中水性聚氨酯
‑
丙烯酸酯乳液能实现丙烯酸改性聚氨酯乳液的后交联反应，该乳液成膜后交联度≥70％。该水性聚氨酯
‑
丙烯酸酯乳液的粒径为20～90nm，其粒径小且分布窄，成膜后表面光滑，无明显裂缝和孔隙，具有良好的分散性能，对破乳和絮凝有一定预防效果。以水性聚氨酯
‑
丙烯酸酯乳液为成膜主剂的水性可剥离核生化防护膜喷涂液，丙烯酸酯改性水性聚氨酯，这种物质集合了丙烯酸酯和水性聚氨酯的优势，克服了两种材料的劣势，而且比水性聚氨酯的价格便宜。结构上来讲，丙烯酸酯的羧基参与
反应，与水性聚氨酯形成交联网状结构，使分子链极性增强，分子链之间相互作用增大，从而提高聚合物的热稳定性、耐水、耐候和耐老化性。
[0011]
在第一方面的一种实施方式中，所述消泡剂选自聚醚多元醇、有机硅消泡剂、聚醚改性聚硅氧烷中的一种或几种；这几种消泡剂都可使用，可单独也可混合使用，能有效起到消泡和抑泡的功效。
[0012]
所述流平剂选自氟改性聚丙烯酸酯、磷酸改性丙烯酸酯中的一种；选用上述流平剂的目的是降低固体基底表面与水性可剥离核生化防护膜喷涂液之间的表面张力，提高水性可剥离核生化防护膜喷涂液对固体基底表面的润湿性，排除固体基底表面所吸附的气体分子，防止被吸附的气体分子排除过迟而在固体基底表面形成针眼、缩孔、桔皮等缺陷。
[0013]
所述溶剂包括去离子水与乙醇、丙酮、醋酸乙酯、甲基乙基酮中的一种或几种的混合。溶剂为不同挥发度的物质共混，目的是实现涂膜梯度挥发，调节涂膜质量，加快可剥离核生化防护膜表干和成膜速度。
[0014]
在第二方面，本技术提供一种如上所述水性可剥离核生化防护膜喷涂液的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
[0015]
(1)在恒温下，将水性聚氨酯
‑
丙烯酸酯乳液与消泡剂混合，搅拌使之均匀，得到混合液a；
[0016]
(2)在混合液a中加入流平剂，搅拌使之均匀，得到混合液b；
[0017]
(3)在混合液b中加入溶剂，搅拌使之均匀，得到所述水性可剥离核生化防护膜喷涂液。本技术通过分批混合的方式，是的混合更加均匀，而且先混合消泡剂，能有效消除和抑制混合过程中的泡沫。
[0018]
在第二方面的一种实施方式中，所述制备方法的过程中，恒温为20～30℃。
[0019]
在第二方面的一种实施方式中，步骤(1)～(3)中，搅拌所用的速率为50～250rpm。
[0020]
在第三方面，本技术还提供一种如上所述水性可剥离核生化防护膜喷涂液的使用方法，所述使用方法包括如下步骤：
[0021]
将所述水性可剥离核生化防护膜喷涂液装填在喷涂装置中，且保持喷涂装置的喷头与固体基底有一定距离，均匀喷涂，静置成膜即可。
[0022]
在第三方面的一种实施方式中，所述喷涂装置为喷涂器或喷枪。进一步的，(1)将所述的水性可剥离核生化防护膜喷涂液灌装到喷涂器中或者倒入喷枪储液罐中，(2)对灌装了可剥离核生化防护膜喷涂液的喷涂器，通过压盖方式将阀门安装到喷涂器上，往喷涂器灌装抛射剂压缩氮气、压缩空气或者压缩惰性气体，安装喷涂器喷头，(3)喷涂器喷头或喷枪喷头与固体基底表面保持适当距离，均匀喷涂，静置成膜，喷枪的载气为空气。
[0023]
在第三方面的一种实施方式中，所述喷涂装置与固体基底之间的距离为10～50cm。
[0024]
在第三方面的一种实施方式中，所述固体基底包括玻璃、金属、瓷砖、石材或皮革中的一种。
[0025]
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
[0026]
(1)本技术的水性可剥离核生化防护膜喷涂液采用水溶性配方，无环境禁用物质，无致癌物质，不易燃，对人员和环境安全；
[0027]
(2)水性可剥离核生化防护膜喷涂液制备方法简单，适合批量生产；
[0028]
(3)通过本技术水性可剥离核生化防护膜喷涂液制备得到的核生化防护膜，对于防水且形状规则的装备，可直接喷涂在其表面成膜，起到核生化防护作用；对于不防水或者形状不规则的装备，可将预先在平整固体基底表面形成的可剥离核生化防护膜裁剪成适宜形状、采用喷涂液粘连，制备成防护膜套，需要时直接包裹在装备表面。
具体实施方式
[0029]
除非另有说明、从上下文暗示或属于现有技术的惯例，否则本技术中所有的份数和百分比都基于重量，且所用的测试和表征方法都是与本技术的提交日期同步的。在适用的情况下，本技术中涉及的任何专利、专利申请或公开的内容全部结合于此作为参考，且其等价的同族专利也引入作为参考，特别这些文献所披露的关于本领域中的合成技术、产物和加工设计、聚合物、共聚单体、引发剂或催化剂等的定义。如果现有技术中披露的具体术语的定义与本技术中提供的任何定义不一致，则以本技术中提供的术语定义为准。
[0030]
本技术中的数字范围是近似值，因此除非另有说明，否则其可包括范围以外的数值。数值范围包括以1个单位增加的从下限值到上限值的所有数值，条件是在任意较低值与任意较高值之间存在至少2个单位的间隔。例如，如果记载组分、物理或其它性质(如分子量，熔体指数等)是100至1000，意味着明确列举了所有的单个数值，例如100，101,102等，以及所有的子范围，例如100到166,155到170,198到200等。对于包含小于1的数值或者包含大于1的分数(例如1.1，1.5等)的范围，则适当地将1个单位看作0.0001，0.001，0.01或者0.1。对于包含小于10(例如1到5)的个位数的范围，通常将1个单位看作0.1.这些仅仅是想要表达的内容的具体示例，并且所列举的最低值与最高值之间的数值的所有可能的组合都被认为清楚记载在本技术中。本技术内的数值范围尤其提供了含钙填料含量，搅拌温度，以及这些组分的各种特征和性质。
[0031]
关于化学化合物使用时，除非明确地说明，否则单数包括所有的异构形式，反之亦然(例如，“己烷”单独地或共同地包括己烷的全部异构体)。另外，除非明确地说明，否则用“一个”，“一种”或“该”形容的名词也包括其复数形式。
[0032]
术语“包含”，“包括”，“具有”以及它们的派生词不排除任何其它的组分、步骤或过程的存在，且与这些其它的组分、步骤或过程是否在本技术中披露无关。为消除任何疑问，除非明确说明，否则本技术中所有使用术语“包含”，“包括”，或“具有”的组合物可以包含任何附加的添加剂、辅料或化合物。相反，除了对操作性能所必要的那些，术语“基本上由
……
组成”将任何其他组分、步骤或过程排除在任何该术语下文叙述的范围之外。术语“由
……
组成”不包括未具体描述或列出的任何组分、步骤或过程。除非明确说明，否则术语“或”指列出的单独成员或其任何组合。
[0033]
实施例
[0034]
下面将对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
[0035]
实施例1
[0036]
一种水性可剥离核生化防护膜喷涂液的制备方法，包括以下步骤：
[0037]
(1)制备釜恒温20～30℃；
[0038]
(2)缓慢加入重量百分比为83％的成膜主剂水性聚氨酯
‑
丙烯酸酯乳液和5％的聚醚多元醇消泡剂，以50～250rpm的速率搅拌直至混合均匀；
[0039]
(3)缓慢加入重量百分比为2％的氟改性聚丙烯酸酯流平剂，以50
‑
250rpm的速率搅拌直至混合均匀；
[0040]
(4)缓慢加入重量百分比为10％的混合溶剂，持续搅拌直至混合均匀，即得水性可剥离核生化防护膜喷涂液。其中所述混合溶剂为乙醇和去离子水的混合物，乙醇和去离子水的重量比为4 1。
[0041]
一种可剥离核生化防护膜的制备方法，包括以下步骤：
[0042]
(1)将本实施例制备的水性可剥离核生化防护膜喷涂液灌装到喷涂器中，通过压盖方式将阀门安装到喷涂器上后，往喷涂器灌装抛射剂压缩氮气，灌装压力以能喷出90％以上的喷涂液为原则，安装喷涂器喷头。
[0043]
(2)喷涂器喷头与基底表面保持15
‑
30厘米，喷涂器适度倾斜，以20厘米/秒的速度，对铝箔、不锈钢基板、铜基板、铝基板、聚氨酯漆和醇酸树脂漆涂层基板表面进行8
‑
12次均匀喷涂，静置成膜，备用。
[0044]
实施例2
[0045]
一种水性可剥离核生化防护膜喷涂液的制备方法，包括以下步骤：
[0046]
(1)制备釜恒温20
‑
30℃；
[0047]
(2)缓慢加入重量百分比为73％的成膜主剂水性聚氨酯
‑
丙烯酸酯乳液和6％的聚醚改性聚硅氧烷消泡剂，以50
‑
250rpm的速率搅拌直至混合均匀；
[0048]
(3)缓慢加入重量百分比为5％的氟改性聚丙烯酸酯流平剂，以50
‑
250rpm的速率搅拌直至混合均匀；
[0049]
(4)缓慢加入重量百分比为16％的混合溶剂，持续搅拌直至混合均匀，即得水性可剥离核生化防护膜喷涂液。其中所述混合溶剂为醋酸乙酯和去离子水的混合物，醋酸乙酯和去离子水的重量比为41。
[0050]
一种可剥离核生化防护膜的制备方法，包括以下步骤：
[0051]
(1)将本实施例制备的水性可剥离核生化防护膜喷涂液灌装到喷涂器中，通过压盖方式将阀门安装到喷涂器上后，往喷涂器灌装抛射剂压缩氮气，灌装压力以能喷出90％以上的喷涂液为原则，安装喷涂器喷头。
[0052]
(2)喷涂器喷头与基底表面保持15
‑
30厘米，喷涂器适度倾斜，以20厘米/秒的速度，对铝箔、不锈钢基板、铜基板、铝基板、聚氨酯漆和醇酸树脂漆涂层基板表面进行8
‑
12次均匀喷涂，静置成膜，备用。
[0053]
实施例3
[0054]
一种水性可剥离核生化防护膜喷涂液的制备方法，包括以下步骤：
[0055]
(1)制备釜恒温20
‑
30℃；
[0056]
(2)缓慢加入重量百分比为80％的成膜主剂水性聚氨酯
‑
丙烯酸酯乳液和7％的有机硅消泡剂，以50
‑
250rpm的速率搅拌直至混合均匀；
[0057]
(3)缓慢加入重量百分比为4％的磷酸改性聚聚丙烯酸酯流平剂，以50
‑
250rpm的速率搅拌直至混合均匀；
[0058]
(4)缓慢加入重量百分比为9％的混合溶剂，持续搅拌直至混合均匀，即得水性可
剥离核生化防护膜喷涂液。其中所述混合溶剂为丙酮和去离子水的混合物，丙酮和去离子水的重量比为41。
[0059]
一种可剥离核生化防护膜的制备方法，包括以下步骤：
[0060]
(1)将本实施例制备的水性可剥离核生化防护膜喷涂液灌装到喷涂器中，通过压盖方式将阀门安装到喷涂器上后，往喷涂器灌装抛射剂压缩氮气，灌装压力以能喷出90％以上的喷涂液为原则，安装喷涂器喷头。
[0061]
(2)喷涂器喷头与基底表面保持15
‑
30厘米，喷涂器适度倾斜，以20厘米/秒的速度，对铝箔、不锈钢基板、铜基板、铝基板、聚氨酯漆和醇酸树脂漆涂层基板表面进行8
‑
12次均匀喷涂，静置成膜，备用。
[0062]
检测实施例
[0063]
将实施例1～3制备得到的水性可剥离核生化防护膜喷涂液进行易燃性检测，检测方法根据gb/t 21631
‑
2008《危险品喷雾剂封闭空间点燃试验方法》进行，检测结果如下：
[0064]
实施例1的检测结果为t
eq
＝7.0
×
105s/m3>300s/m3；
[0065]
实施例2的检测结果为t
eq
＝6.8
×
105s/m3>300s/m3；
[0066]
实施例3的检测结果为t
eq
＝7.1
×
105s/m3>300s/m3。
[0067]
由此判定水性可剥离核生化防护膜喷涂液不易燃。
[0068]
将实施例1～3所制备得到的可剥离核生化防护膜进行力学性能、非气态污染物颗粒的阻隔率、防化学毒剂性能、腐蚀性测试、剥离性能检测，具体方法如下：
[0069]
力学性能：根据gb 1040.3
‑
2006《塑料拉伸性能的测定第3部分：薄膜和薄片的试验条件要求》、qb/t 1130
‑
1991《塑料直角撕裂性能试验方法》进行可剥离核生化防护膜拉伸和撕裂性能检测。
[0070]
非气态污染物颗粒的阻隔率：依据gb/t 29511
‑
2013《防护服装固体颗粒物化学防护服》附录b进行膜厚＝110μm可剥离核生化防护膜对非气态污染物颗粒的阻隔率检测。
[0071]
防化学毒剂性能：铝基板上制备膜厚＝110μm的可剥离核生化防护膜用于防化学毒剂性能检测，在(23
±
2)℃，芥子气、梭曼和微埃克斯染毒密度分别为10g/m2、5g/m2和5g/m2，染毒时间6h时。
[0072]
腐蚀性测试：在不锈钢基板、铜基板、铝基板、聚氨酯漆和醇酸树脂漆涂层基板上制备可剥离核生化防护膜，放置于(40
±
2)℃的环境中72小时后取出，剥离去除可剥离核生化防护膜，观察外观变化。
[0073]
剥离性能检测：根据gb/t 8808
‑
1988《软质复合塑料材料剥离试验方法》进行可剥离核生化防护膜剥离性能检测。
[0074]
检测结果如下：
[0075][0076][0077]
由此可见，本技术制备得到的核生化防护膜具有以下优点：(1)可剥离核生化防护膜具有很好的力学性能，耐拉伸和撕裂；(2)可剥离核生化防护膜对非气态污染物颗粒的阻隔率优良；(3)可剥离核生化防护膜具有良好的防化学毒剂性能；(4)可剥离核生化防护膜对装备无腐蚀；(5)可剥离核生化防护膜易剥离。
[0078]
上述对实施例的描述是为了便于本技术领域的普通技术人员能理解和应用本技术。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其它实施例中而不必付出创造性的劳动。因此，本技术不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本技术披露的内容，在不脱离本技术范围和精神的情况下做出的改进和修改都在本技术的范围之内。