CN101423722B - 一种涂料组合物及其制备方法和一种聚丙烯材料 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种涂料组合物，该组合物含有氯化改性丙烯酸树脂、颜料、填料、助剂、和溶剂，其中，该组合物还含有醛酮树脂。本发明还提供所述涂料组合物的制备方法，该方法包括以下步骤：(1)用溶剂将氯化改性丙烯酸树脂与醛酮树脂溶解，得到氯化改性丙烯酸树脂与醛酮树脂的溶液；(2)将颜料、填料和助剂与上述溶液混合均匀；(3)将上述步骤(2)得到的混合物研磨至刮板细度小于20微米；(4)采用400目的虑网过滤上述步骤(3)得到的混合物，得到涂料组合物。本发明提供的涂料组合物对面漆的附着力明显提高，且具有优异的耐水性。
Description
技术领域
本发明涉及一种涂料组合物及其制备方法和一种聚丙烯材料。
背景技术
聚丙烯(PP)基材由于其具有良好的力学性能、较低的材料成本、轻量化和可循环利用等特点，已广泛用作汽车零件、工程塑料、玩具、容器等模塑件的原材料。目前，广泛运用在PP基材的底漆是氯化改性丙烯酸树脂漆。由于PP基材的受热形变温度在100℃以下，因此在PP基材上涂布PP底漆、面漆(色漆)以及罩光清漆时，烘烤温度一般都控制在60-80℃之间，烘烤时间为60分钟左右。
到目前为止，氯化改性丙烯酸树脂是对PP基材附着力较好的一种树脂，其对PP基材的附着力一般认为主要取决于树脂的氯含量，即氯在氯化改性丙烯酸分子中所占的质量分数。氯化改性丙烯酸的氯含量一般在2-20重量％左右，但在实际应用中，为了增加氯化改性丙烯酸树脂加对PP基材的附着力，经常采用的是含氯量在6重量％以上的氯化改性丙烯酸。
尽管氯化改性丙烯酸树脂制作的底漆对PP基材的附着力较强，但它对涂布在其上的双组分聚氨酯面漆的层间附着力往往较弱，其主要原因可能是因为氯化改性丙烯酸树脂的较高的氯含量导致漆膜层硬脆化，从而影响了层间附着力。
传统的改善氯化改性丙烯酸树脂的硬度的方案是添加增塑剂，如邻苯二甲酸酯类等。虽然它们固化后可使漆膜的硬度下降，但该类增塑剂由于分子量太小或者极性较低而游离于树脂中，从而更加削弱了树脂对面漆膜层的附着力。改善PP底漆的附着力的方法还有向氯化改性丙烯酸树脂中添加氯化聚烯烃树脂，如伊士曼的氯化聚烯烃树脂系列树脂、东洋化成氯化聚烯烃等，但添加该树脂只能增加PP底漆对PP基材的附着力，至于对其上涂布的热固性涂料的层间附着力影响不大，并且氯化聚烯烃树脂的价格高，使涂料成本增加。
此外，氯化改性丙烯酸树脂分子中的酯键，可以与水发生反应而使漆膜层剥离或生成气泡。特别是当丙烯酸树脂中引入氯元素后，漆膜层起泡的现象更容易发生，其原因可能是氯化改性丙烯酸树脂在湿热的状况下有脱氯化氢(HCl)的倾向，从而形成酸性环境，使丙烯酸树脂分子中的酯键更易于水解。当喷有PP涂膜的塑料件处于恶劣环境时，如较高温度、湿度、弱酸碱性等状况下，漆膜层剥离或生成气泡的情况就更加严重。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种在固化成膜后对PP基材和对面漆都具有良好的附着力且具有优异的耐水性的涂料组合物。本发明还提供了该涂料组合物的制备方法。
本发明提供的涂料组合物含有氯化改性丙烯酸树脂、颜料、填料、助剂、和溶剂，其中，该组合物还含有醛酮树脂。
本发明提供的上述涂料组合物的制备方法包括以下步骤：
(1)用溶剂将氯化改性丙烯酸树脂与醛酮树脂溶解，得到氯化改性丙烯酸树脂与醛酮树脂的溶液；
(2)将颜料、填料和助剂与上述溶液混合均匀；
(3)将上述步骤(2)得到的混合物研磨至刮板细度小于20微米；
(4)采用400目的滤网过滤上述步骤(3)得到的混合物，得到涂料组合物。
本发明还提供一种聚丙烯材料，该聚丙烯材料包括聚丙烯基材和位于聚丙烯基材表面的涂层，其中，所述涂层由本发明提供的涂料组合物形成。
在本发明中，向氯化改性丙烯酸树脂中添加的醛酮树脂具有饱和的环状结构，可使其具有良好的光泽和抗降解性，酮基和羟基的极性使其对面漆具有良好的附着力，并使其与氯化改性丙烯酸树脂的相溶性以在稀释溶剂中的溶解性都很好。醛酮树脂结构中不含有酯键，因而有较好的耐水性。因此，添加醛酮树脂，一方面可以增加底漆对上层面漆的层间附着力，另一方面可以改善底漆的耐水性，如实施例1所示，喷涂本发明的涂料组合物形成的底漆对PP基材和面漆的附着力均为5B，样品水泡循环测试10次后均不起泡；在对比例1中，底漆对面漆的附着力为3B-4B，且样品水泡循环测试3次后就起泡。在对比例2中，底漆对PP基材附着力为4B-5B，而对面漆的附着力为3B-4B，且循环测试3次后就起泡。因此，本发明提供的涂料组合物对面漆的附着力明显提高，且具有优异的耐水性。
具体实施方式
本发明提供的涂料组合物含有氯化改性丙烯酸树脂、颜料、填料、助剂、和溶剂，其中，该组合物还含有醛酮树脂。
以组合物总重量为基准，本发明提供的涂料组合物的组成和含量为15-70重量％的氯化改性丙烯酸树脂，6-31重量％的醛酮树脂，10-60重量％的颜填料，0.2-10重量％的助剂，5-60重量％的溶剂。在本发明中，所有树脂均以固含量为准，树脂中的溶剂计入整个配方的溶剂部分中。其中，固含量是指溶液态的树脂产品中树脂本身的含量。
在本发明中，作为辅助增添树脂的醛酮树脂，是辅助成膜的物质。尽管少量的醛酮树脂即可实现本发明的目的，但优选情况下，为了进一步提高本发明提供的涂料组合物在固化成膜后对PP基材和对面漆的附着力和耐水性，以涂料组合物的总量为准，醛酮树脂的含量约占总量的6-31重量％。本发明所采用的醛酮树脂的羟值约在200-300毫克KOH/克。本发明可选用印度Hindustan公司的醛酮树脂系列，如UK300、UK500等。
作为本发明的主要成膜物质之一的氯化改性丙烯酸树脂，并无特别限制，与现有技术一样，只要氯含量在2-20重量％范围内即可。具体可选用苏州盛嘉树脂公司的ZJ-440，ZJ-441；杭州德尚化工DSP-8160-TS、DSP-8260、PPS-35、SRE-168A和SRE-169中的一种或几种。
本发明中所述填料为本领域常用填料，主要是起填充作用，同时可降低涂料的成本，可以选自滑石粉、硫酸钡、高岭土、云母粉、碳酸镁中一种或几种。
本发明中所述助剂为分散剂，优选含有流平剂和防沉剂。
本发明的涂料组合物所采用的溶剂为本领域常用有机溶剂，可以选自甲苯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸异丁酯、乙酸丙酯、乙醇、正丁醇、环已酮、二甲苯、甲基异丁基甲酮、丙酮、甲乙酮、乙二醇丁醚、丙二醇丁醚中一种或几种。
本发明涂料组合物的制备方法包括以下步骤：
(1)用溶剂将氯化改性丙烯酸树脂与醛酮树脂溶解，得到氯化改性丙烯酸树脂与醛酮树脂的溶液；
(2)将颜料、填料和助剂与上述溶液混合均匀；
(3)将上述步骤(2)得到的混合物研磨至刮板细度小于20微米；
(4)采用400目的滤网过滤上述步骤(3)得到的混合物，得到涂料组合物。
所述滤网例如可以是不锈钢滤网。
本发明还提供一种聚丙烯材料，该聚丙烯材料包括聚丙烯基材和位于聚丙烯基材表面的涂层，所述涂层是通过将本发明提供的涂料组合物与稀释剂按照1∶0.8-1.2的比例稀释后，喷涂在PP基材表面，在60-80℃下烘烤10-20分钟获得。其中，涂层厚度为15-20微米。
所述稀释剂为本领域常用小分子有机溶剂，可以选自甲苯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸异丁酯、乙酸丙酯、乙醇、正丁醇、环已酮、二甲苯、甲基异丁基甲酮、丙酮、甲乙酮、乙二醇丁醚、丙二醇丁醚中的一种或几种。
实施例1
该实施例用来说明本发明的涂料组合物及其制备方法和本发明的聚丙烯材料。
制作涂料组合物的步骤为：
(1)将号东贸易代理的氯化改性丙烯酸树脂SRE-168A(固含50重量％，其余为溶剂，氯含量为10重量％)60克和印度Hindustan公司的UK300醛酮树脂(固体，羟值270-280毫克KOH/克)10克加入到以甲苯2克、乙酸丁酯2克、正丁醇3.5克组成的混合溶剂中溶解，并混合均匀；
(2)向上述混合物中加入杜邦R-706钛白粉12.5克，德固萨FW-200碳黑0.1克，高岭土填料8克，EFKA-4010分散剂1克，EFKA-3670流平剂0.4克，海名斯的Bentone-38防沉剂0.5克，采用200-500转/分钟速度分散，分散时间为10-20分钟；
(3)加入研磨珠研磨，并测试其刮板细度，当刮板细度小于20微米即停止研磨；
(4)采用400目的不锈钢网过滤，得涂料组合物。
将上述制得的涂料组合物与乙酸乙酯按照1∶1的比例稀释后，喷涂在PP基材表面，在80℃下烘烤10分钟，得到厚度为15微米的涂层，从而获得本发明的聚丙烯材料。
实施例2
该实施例用来说明本发明的涂料组合物及其制备方法和本发明的聚丙烯材料。
按照实施例1的方法进行，不同的是，将SRE-168A氯化改性丙烯酸树脂的重量改为64克，UK300醛酮树脂的重量改为6克。
实施例3
该实施例用来说明本发明的涂料组合物及其制备方法和本发明的聚丙烯材料。
按照实施例1的方法进行，不同的是，将SRE-168A氯化改性丙烯酸树脂的重量改为39克，UK300醛酮树脂的重量改为31克。
实施例4
该实施例用来说明本发明的涂料组合物及其制备方法和本发明的聚丙烯材料。
按照实施例1的方法进行，不同的是，将印度Hindustan公司的UK300醛酮树脂(固体，羟值270-280毫克KOH/克)改为广州市祥富贸易公司代理的CK-81醛酮树脂(固体，羟值200-210毫克KOH/克)。
实施例5
该实施例用来说明本发明的涂料组合物及其制备方法和本发明的聚丙烯材料。
按照实施例1的方法进行，不同的是，将杜邦R-706钛白粉的量改为5克，高岭土填料的量改为5克。
实施例6
该实施例用来说明本发明的涂料组合物及其制备方法和本发明的聚丙烯材料。
按照实施例1的方法进行，不同的是，将实施例1中的氯化改性丙烯酸树脂SRE-168A的重量(固含50重量％，氯含量为10重量％，其余为溶剂)改为23克，将高岭土填料的重量改为45克。
实施例7
该实施例用来说明本发明的涂料组合物及其制备方法和本发明的聚丙烯材料。
按照实施例1的方法进行，不同的是，将实施例1中的EFKA-4010分散剂的重量改为0.2克。
实施例8
该实施例用来说明本发明的涂料组合物及其制备方法和本发明的聚丙烯材料。
按照实施例1的方法进行，不同的是，不加海名斯的Bentone-38防沉剂。
对比例1
该对比例用来说明现有技术的涂料组合物及其制备方法。
按照实施例1的方法进行，不同的是，将SRE-168A氯化改性丙烯酸树脂的重量改为70克，不加入UK300醛酮树脂，并且不制备聚丙烯材料。
对比例2
该对比例用来说明现有技术的涂料组合物及其制备方法。
按照实施例1的方法进行，不同的是，将UK300醛酮树脂改为增塑剂邻苯二甲酸二辛酯(DOP)，并且不制备聚丙烯材料。
实施例9-18
这些实验用来检测实施例1-8和对比例1-2制的涂料组合物的附着力和耐水性
采用如下的方法对固化后的漆膜进行附着力和耐水性进行测试：
附着力测试方法：
用百格网在喷涂表面划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。如脱漆量在0-5面积％之间为5B，在5-10面积％之间为4B，在10-20面积％之间为3B，在20-30面积％之间为2B，在30-50面积％之间为B，在50面积％以上为0B。
耐水性测试方法：
将样品浸在50±1℃的恒温水浴中并保持8小时，然后在保温的设备中自然冷却16小时，整个过程为一个循环。循环结束时，观察漆膜的起泡变化情况。
(a)喷底漆后的附着力和耐水性的测试
将实施例1-8和对比例1-2得到的涂料组合物分别与乙酸乙酯按照1∶1的比例稀释后，喷涂在PP基材表面，在80℃下烘烤10分钟，得到厚度为15微米的PP底漆涂层。分别用附着力测试方法和耐水性测试方法对PP底漆与PP基材之间的附着力和耐水性进行测试，测得的结果列于表1中。
(b)喷面漆后附着力的测试
将按照步骤(a)制得的喷PP底漆后的样品喷涂带颜色(如银色)的双组分聚氨酯面漆，80℃下烘烤10分钟，得到厚度为30微米的面漆涂层。用附着力测试方法对PP面漆与PP基材之间的附着力测试，测得的结果列于表1中。
表1
从上表1可以看出，本发明的涂料组合物在固化成膜后对PP基材和对面漆都具有良好的附着力且具有优异的耐水性，如实施例1所示，涂料组合物固化成膜后对PP基材和面漆的附着力均为5B，循环测试10次后均不起泡；在对比例1中，涂料组合物固化成膜后对面漆的附着力为3B-4B，且循环测试3次后都起泡。在对比例2中，涂料组合物固化成膜后对PP基材附着力为4B-5B，而对面漆的附着力为3B-4B，且循环测试3次后都起泡。因此，本发明提供的涂料组合物对面漆的附着力明显提高，且具有优异的耐水性。
Claims (5)
1.一种涂料组合物，该组合物含有氯化改性丙烯酸树脂、颜料、填料、助剂、和溶剂，其特征在于，该组合物还含有醛酮树脂；以组合物的总量为基准，所述氯化改性丙烯酸树脂的含量为15-70重量％，所述醛酮树脂的含量为6-31重量％，所述颜料和填料的总含量为10-60重量％，所述助剂的含量为0.2-10重量％，所述溶剂的含量为5-60重量％；所述氯化改性丙烯酸树脂中的氯含量为2-20重量％，所述醛酮树脂的羟值为200-300毫克KOH/克。
2.根据权利要求1所述的涂料组合物，其中，所述填料选自滑石粉、硫酸钡、碳酸钙、高岭土、云母粉、碳酸镁中的一种或几种，所述助剂为分散剂或分散剂与流平剂和/或防沉剂的混合物。
3.根据权利要求1所述的涂料组合物，其中，所述溶剂选自甲苯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸异丁酯、乙酸丙酯、乙醇、正丁醇、环已酮、二甲苯、甲基异丁基甲酮、丙酮、甲乙酮、乙二醇丁醚、丙二醇丁醚中的一种或几种。
4.一种权利要求1所述涂料组合物的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)用溶剂将氯化改性丙烯酸树脂与醛酮树脂溶解，得到氯化改性丙烯酸树脂与醛酮树脂的溶液；
(2)将颜料、填料和助剂与上述溶液混合均匀；
(3)将上述步骤(2)得到的混合物研磨至刮板细度小于20微米；
(4)采用400目的滤网过滤上述步骤(3)得到的混合物，得到涂料组合物；
以组合物的总量为基准，所述氯化改性丙烯酸树脂的含量为15-70重量％，所述醛酮树脂的含量为6-31重量％，所述颜料和填料的总含量为10-60重量％，所述助剂的含量为0.2-10重量％，所述溶剂的含量为5-60重量％；所述氯化改性丙烯酸树脂中的氯含量为2-20重量％，所述醛酮树脂的羟值为200-300毫克KOH/克。
5.一种聚丙烯材料，该聚丙烯材料包括聚丙烯基材和位于聚丙烯基材表面的涂层，所述涂层由一种组合物形成，其特征在于，所述组合物为权利要求1-3中任意一项所述的涂料组合物。
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