CN101270254B - 水性改性丙烯酸双组分塑胶涂料及其制备方法 - Google Patents

水性改性丙烯酸双组分塑胶涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及水性涂料及其制备方法技术领域，特别是一种主要用于家电、玩具、汽车内饰等塑胶底材的装饰的水性改性丙烯酸双组分塑胶涂料及其制备方法，水性改性丙烯酸双组分塑胶涂料原料的质量百分组成为：水性羟基功能丙烯酸树脂40～50、水性饱和聚酯树脂10～20、乙二醇丁醚醋酸酯5～6、水15～30、DMEA0.5～1、水性蜡1～5、水性消泡剂0.1～0.5、水性基材润湿剂0.1～0.5、增稠剂1～6和水性颜料1～8，上述所有组分之和等于100％，在使用时再加入上述两种树脂总质量分数20％的固化剂，解决现有的涂料中溶剂型的在使用后大多存在有害残留和水性涂料流平性差的问题。

Description

水性改性丙烯酸双组分塑胶涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及水性涂料及其制备方法技术领域，特别是一种主要用于家电、玩具、汽车内饰等塑胶底材的装饰的水性改性丙烯酸双组分塑胶涂料及其制备方法。
背景技术
我国目前在家电、玩具、汽车内饰等塑胶底材的装饰方面所使用的涂料几乎都是溶剂型涂料。随着社会的进步，各国环保法规对挥发性有机物(VOC)的排量，有害溶剂及各种重金属的含量进行了严格的限制。欧洲颁布了VOC指令，欧盟环境委员会1999年3月采用，并被欧盟各成员国加入到各国的国家法规中。溶剂型涂料的常用溶剂为石油化工产品，石油作为不可再生资源，其使用长期来说受到限制，产品原料价格波动较大，减少对石油化工产品的依赖，并且这类溶剂大都具有一定的毒性或刺激性气味，不适合使用在玩具和汽车内饰的表面，所以水溶性涂料越来越被人们重视，目前水溶性涂料还在探索阶段，很多水溶性涂料都存在着不足之处，水溶性涂料最大的不足就在于干固时间比溶剂型涂料要长，而且水溶性涂料的流平性差，在涂覆过程中不能在物品表面形成厚度均匀的涂膜。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：针对现有的涂料中溶剂型的在使用后大多存在有害残留和水性涂料流平性差的问题，而研发了一种水性双组分涂料。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种水性双组分塑胶涂料，成膜材料为水性羟基功能丙烯酸树脂，其中原料组成的质量百分数如下所示：
水性羟基功能丙烯酸树脂        40～50
水性饱和聚酯树脂        10～20
乙二醇丁醚醋酸酯        5～6
水                      15～30
DMEA                    0.5～1
水性蜡                  1～5
水性消泡剂              0.1～0.5
水性基材润湿剂          0.1～0.5
增稠剂                  1～6
水性颜料                1～8
上述所有组分之和等于100％，在使用时再加入上述两种树脂总质量分数20％的固化剂；
所述的水性羟基功能丙烯酸树脂为固含量40～50％，羟值以固体计80～100mgKOH/g，酸值以固体计10～20mgKOH/g；
所述的水性饱和聚酯树脂为固含量40～50％，羟值以固体计20～50mgKOH/g，酸值以固体计20～30mgKOH/g。
本发明中所述的水性羟基功能丙烯酸树脂为固含量40～50％，羟值以固体计80～100mgKOH/g，酸值以固体计10～20mgKOH/g。所述的水性羟基功能丙烯酸树脂是采用溶液聚合的方法制得的，首先在反应器中加入有机溶剂，升温并保持在一定温度下，加入含有羧基、羟基的丙烯酸酯单体和引发剂等的混合物，反应完全后，降温减压蒸馏出去部分或全部溶剂，加入中和剂和水得到水性羟基功能丙烯酸树脂，使用这种水性羟基功能丙烯酸树脂制备的涂料对金属颜料的影响非常小，具有良好的耐化学性、耐候性以及与底漆良好的附着性，同时具有非常好的流平性和良好的涂覆性。
本发明中所述的水性饱和聚酯树脂有较好的表面干固性能，可以提高涂料涂覆后的干固速度，减少涂料流动产生涂层不均匀的现象。
为了能使产品的效果达到更好的效果，本发明中所使用的水性饱和聚酯树脂为固含量40～50％，羟值以固体计20～50mgKOH/g，酸值以固体计20～30mgKOH/g。
本发明中水性组分的制备方式，以下所使用均为质量份数，在搅拌釜内加入40-50份水性羟基功能丙烯酸树脂，再加入10-20份水性饱和聚酯树脂搅拌均匀，然后加入5-6份乙二醇丁醚醋酸酯和15-30份水搅拌，并加入1-5份水性蜡、0.1-0.5份水性消泡剂、0.1-0.5份水性基材润湿剂、1-6份增稠剂，并用0.5-1份DMEA对混合溶液进行pH值调节使pH值在7.5-8.0之间，最后加入1-8份水性颜料搅拌均匀，过滤以除去杂质颗粒，得到水性改性丙烯酸双组分塑胶涂料的水性组分。
本发明使用之前需要向水性组分中加入10-35份的固化剂后，再涂覆在需要涂覆的表面。
以该技术制备的水性塑胶涂料经检测结果如下表：
  序号 测试项目 测试方法 指标 实测值
1 附着力   用百格刀在产品表面以1mm间隔上下左右划出百格，静止90±30秒，用810胶带测试，施压3次，以90度方向瞬间拉起，表面脱漆≤5％ ≤1级 0级
2 硬度   以三菱Uni铅笔与被测表面成45度，荷重500gf在待测物表面移动3-5cm测试，产品表面无损伤现象 ≥F F
3 耐醇性   95％酒精，4层棉布，500gf/cm<sup>2</sup>，速度50次来回/min，间距3cm，往复摩擦 100次不露底 100次不露底
  序号 测试项目 测试方法 指标 实测值
4   耐磨性(RCA) 固定负荷175g/cm<sup>2</sup>，开3秒停1秒 100次不露底 100次不露底
5 耐冷热循环   采用调温调湿箱对样件进行温度-40℃×1.5H，升至室温，然后升至65℃×1.5H，再降至室温，以此循环试验10来回进行外观和附着力测定   附着力＞1级目视外观无明显变化 /
6 耐湿热   采用调温调湿箱对样件进行温度50℃±1℃相对湿度湿热试验95％±2％，48H后进行外观和附着力测定   附着力＞1级目视外观无明显变化 /
本发明的有益效果是，本发明由于使用了两种水性高分子树脂，克服了单纯一种水性高分子树脂的局限性；可适用于更广泛的塑胶底材，更好的低温柔韧性；用水稀释可以减少毒性，降低对皮肤的刺激或过敏反应；物理干燥和固化速率快，涂膜干燥后具有非常好的耐化学性和机械性能；对目前使用的塑胶材料均有很好的附着力，不会出现溶剂型涂料咬底的现象；它根据需要可以制成各种颜色，对铝粉这类在水中易氧化变质的金属颜料也有很好的储存稳定性；在不改变或局部改变现有喷涂装置的前提下，即可实现规模化生产，可以满足家电、玩具、汽车内饰的装饰要求。
具体实施方式
实例一
配方：
原料名称                      质量百分数(％)
水性羟基功能丙烯酸树脂        42
水性饱和聚酯树脂              13
乙二醇丁醚醋酸酯              5
水                            23.1
DMEA                          0.5
水性蜡                        3
水性消泡剂                    0.1
水性基材润湿剂                0.3
增稠剂                        5
水性铝粉                      8
上述所有组分之和等于100％
在使用时再加入上述树脂质量分数20％的固化剂。
本实例中所使用的水性羟基功能丙烯酸树脂的单体为丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸羟基乙基酯，固含量43％，羟值以固体计95mgKOH/g，酸值以固体计13mgKOH/g。
本实例中所使用的水性聚酯树脂为北京金汇利应用化工制品有限公司出售的HD-E50水性饱和聚酯树脂，其中固含量50％，羟值以固体计40mgKOH/g，酸值以固体计23mgKOH/g。
工艺过程：
先加入水性羟基功能丙烯酸树脂，再加入水性聚酯树脂搅拌均匀，然后加入水与乙二醇丁醚醋酸酯的混合液，水性蜡、水性消泡剂、水性基材润湿剂、增稠剂、用DMEA调节PH值7.5---8，最后再加入水性铝粉，搅拌均匀，过滤以除去杂质颗粒，使用前加入上述树脂质量分数20％的固化剂，即得水性改性丙烯酸双组分塑胶涂料。
实例二
配方：
原料名称                      质量百分数(％)
水性羟基功能丙烯酸树脂        50
水性聚酯树脂                  15
乙二醇丁醚醋酸酯              5
水                            15.1
DMEA                          0.5
水性蜡                        5
水性消泡剂                    0.1
水性基材润湿剂                0.3
增稠剂                        4
珠光粉                        5
上述所有组分之和等于100％
在使用时再加入上述树脂质量分数20％的固化剂。
本实例中所使用的水性羟基功能丙烯酸树脂的单体为丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸羟基丁基酯，固含量45％，羟值以固体计85mgKOH/g，酸值以固体计16mgKOH/g。
本实例中所使用的水性聚酯树脂为北京金汇利应用化工制品有限公司出售的HD-MB019水性饱和聚酯树脂，其中固含量46％，羟值以固体计47mgKOH/g，酸值以固体计29mgKOH/g。
工艺过程：
先加入水性羟基功能丙烯酸树脂，再加入水性聚酯树脂搅拌均匀，然后加入水与乙二醇丁醚醋酸酯的混合液，水性蜡、水性消泡剂、水性基材润湿剂、增稠剂、用DMEA调节PH值7.5～8，最后再加入水性珠粉，搅拌均匀，过滤以除去杂质颗粒，使用前加入上述树脂质量分数20％的固化剂，即得水性改性丙烯酸双组分塑胶涂料。
实例三
配方：
原料名称                  质量百分数(％)
水性羟基功能丙烯酸树脂    42
水性聚酯树脂              20
乙二醇丁醚醋酸酯          5
水                        18
DMEA                      0.5
水性蜡                    5
水性消泡剂                0.1
水性基材润湿剂            0.3
增稠剂                    4
珠光粉                    5
上述所有组分之和等于100％
在使用时再加入上述两种树脂总质量分数20％的固化剂。
本实例中所使用的水性羟基功能丙烯酸树脂的单体为丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸羟基乙基酯，固含量43％，羟值以固体计95mgKOH/g，酸值以固体计13mgKOH/g。
本实例中所使用的水性聚酯树脂为北京金汇利应用化工制品有限公司出售的HD-MB015水性饱和聚酯树脂，其中固含量46％，羟值以固体计47mgKOH/g，酸值以固体计29mgKOH/g。
工艺过程：
先加入水性羟基功能丙烯酸树脂，再加入水性聚酯树脂搅拌均匀，然后加入水与乙二醇丁醚醋酸酯的混合液，水性蜡、水性消泡剂、水性基材润湿剂、增稠剂、用DMEA调节PH值7.5～8，最后再加入水性珠粉，搅拌均匀，过滤以除去杂质颗粒，使用前加入上述树脂质量分数20％的固化剂，即得水性改性丙烯酸双组分塑胶涂料。
实例四
对以上三个实例中制备的水性改性丙烯酸双组分塑胶涂料进行性能测试的结果如下：
  序号   测试项目   测试方法   指标   实例一   实例二   实例三
1 附着力   用百格刀在产品表面以1mm间隔上下左右划出百格，静止90±30秒，用810胶带测试，施压3次，以90度方向瞬间拉起，表面脱漆≤5％ ≤1级 0级 0级 0级
  序号   测试项目   测试方法   指标   实例一   实例二   实例三
2 硬度   以三菱Uni铅笔与被测表面成45度，荷重500gf在待测物表面移动3-5cm测试，产品表面无损伤现象 ≥F F G F
3 耐醇性   95％酒精，4层棉布，500gf/cm<sup>2</sup>，速度50次来回/min，间距3cm，往复摩擦   100次不露底   100次不露底   100次不露底   100次不露底
4   耐磨性(RCA)   固定负荷175g/cm<sup>2</sup>，开3秒停1秒   100次不露底   100次不露底   100次不露底   100次不露底
5 耐冷热循环   采用调温调湿箱对样件进行温度-40℃×1.5H，升至室温，然后升至65℃×1.5H，再降至室温，以此循环试验10来回进行外观和附着力测定   附着力＞1级目视外观无明显变化 / / /
6 耐湿热   采用调温调湿箱对样件进行温度50℃±1℃相对湿度湿热试验95％±2％，48H后进行外观和附着力测定   附着力＞1级目视外观无明显变化 / / /

Claims (2)

1.一种水性改性丙烯酸双组分塑胶涂料，其特征在于其原料的质量百分组成为：
水性羟基功能丙烯酸树脂  40～50
水性饱和聚酯树脂        10～20
乙二醇丁醚醋酸酯        5～6
水                      15～30
DMEA                    0.5～1
水性蜡                  1～5
水性消泡剂              0.1～0.5
水性基材润湿剂          0.1～0.5
增稠剂                  1～6
水性颜料                1～8
上述所有组分之和等于100％，在使用时再加入上述两种树脂总质量分数20％的固化剂；
所述的水性羟基功能丙烯酸树脂为固含量40～50％，羟值以固体计80～100mgKOH/g，酸值以固体计10～20mgKOH/g；
所述的水性饱和聚酯树脂为固含量40～50％，羟值以固体计20～50mgKOH/g，酸值以固体计20～30mgKOH/g。
2.根据权利要求1所述的水性改性丙烯酸双组分塑胶涂料的制备方法，其特征在于具有如下工艺步骤：在容器内加入40-50份水性羟基功能丙烯酸树脂，再加入10-20份水性饱和聚酯树脂搅拌均匀，所述的水性羟基功能丙烯酸树脂为固含量40～50％，羟值以固体计80～100mgKOH/g，酸值以固体计10～20mgKOH/g，所述的水性饱和聚酯树脂为固含量40～50％，羟值以固体计20～50mgKOH/g，酸值以固体计20～30mgKOH/g，然后加入5-6份乙二醇丁醚醋酸酯和15-30份水搅拌，并加入1-5份水性蜡、0.1-0.5份水性消泡剂、0.1-0.5份水性基材润湿剂、1-6份增稠剂，并用0.5-1份DMEA对混合溶液进行pH值调节使pH值在7.5-8.0之间，最后加入1-8份水性颜料搅拌均匀，过滤以除去杂质颗粒，得到水性改性丙烯酸双组分塑胶涂料的水性组分，在使用时向水性组分中加入上述两种树脂总质量分数20％的固化剂。
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