CN101602914B

CN101602914B - 一种粘合聚酯薄膜的预涂卷材涂料及其使用方法

Info

Publication number: CN101602914B
Application number: CN 200910089363
Authority: CN
Inventors: 王利群; 吴奎录; 冯春苗; 李大鸣
Original assignee: China National Offshore Oil Corp CNOOC; CNOOC Energy Technology and Services Ltd; CNOOC Changzhou Paint and Coatings Industry Research Institute Co Ltd
Current assignee: CNOOC Energy Technology and Services Ltd; CNOOC Changzhou Paint and Coatings Industry Research Institute Co Ltd
Priority date: 2009-07-17
Filing date: 2009-07-17
Publication date: 2011-11-16
Anticipated expiration: 2029-07-17
Also published as: CN101602914A

Abstract

本发明涉及一种粘合聚酯薄膜的预涂卷材涂料及其使用方法。该预涂卷材涂料由以下组分组成，各组分的质量百分含量如下：成膜树脂以固体计为20～35％，助剂为0.5～5％，颜料和填料为20～35％，溶剂为25～50％；其成膜树脂是由70～95％数均分子质量3500～20000，羟值6～35的带有羟基官能团的聚酯树脂和5～30％交联树脂组成。使用方法是将粘合聚酯薄膜的预涂卷材涂料直接涂覆于经过化学转化液处理的钢板上，趁热层压粘合聚酯薄膜，或者直接涂覆于预涂有底漆的预涂卷材上，烘烤固化后，趁热层压粘合聚酯薄膜。用本发明预涂卷材涂料制备的聚酯薄膜层压预涂卷材附着力、杯突和耐水煮性能优异。

Description

一种粘合聚酯薄膜的预涂卷材涂料及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种粘合聚酯薄膜的预涂卷材涂料及其使用方法。

背景技术

预涂卷材涂料是近年迅速发展的一类涂料，它可以预涂在各种卷材例如冷轧钢板、镀锌钢板、铝材、镀锌铝板和镀铝锌板等表面制得预涂卷材。除了用于建筑领域，预涂卷材在家用电器中的应用也越来越普遍。其中聚酯(以下简称PET)薄膜层压预涂卷材(简称ECM板)是在预钝化处理的钢板上辊涂一定膜厚的底漆，快速强制高温烘烤固化(一般板温范围204～241℃)后，迅速层压PET薄膜而制备的，它是家用电器用预涂卷材中非常重要的一类产品。目前家用电器正在迈入“彩色时代”，其外观设计、色彩与家庭装修的搭配逐渐成为消费者选购家用电器的重要因素。这种变化从某种程度上促进了家用电器涂装方式的变革，可以利用层压具有不同图案和色彩的PET薄膜而方便地得到各种特殊效果的ECM板，非常符合上述潮流，因而得到越来越广泛的应用。实际上ECM板质量的好坏除了与所用PET薄膜的质量有关外，还与用于粘合PET薄膜的预涂卷材涂料的质量有关，因为涂料与底材之间以及涂料与PET薄膜之间的附着力决定了PET薄膜对家用电器的装饰和保护效果，此外，家用电器对涂膜耐久性和耐水煮性能也有较高要求，所以现有的预涂卷材涂料直接作为粘合聚酯薄膜的预涂卷材涂料还不能达到使用要求。

发明内容

本发明的第一个目的是：提供一种附着力、耐磨性、耐沸水性得到改善的粘合聚酯薄膜的预涂卷材涂料。

实现本发明第一个目的的技术方案是：一种粘合聚酯薄膜的预涂卷材涂料，它由以下组分组成，其各组分的质量百分含量如下：

成膜树脂以固体计为20％～35％，助剂为0.5％～5％，颜料和填料为20％～35％，溶剂为25％～50％；

所述成膜树脂是由数均分子质量3500～20000，羟值6～35的带有羟基官能团的聚酯树脂和交联树脂组成，以树脂固体计，带有羟基官能团的聚酯树脂为70％～95％，交联树脂为5％～30％。

上述预涂卷材涂料，所述带有羟基官能团的聚酯树脂，较好的是数均分子质量4500～15000，羟值8～30。

上述预涂卷材涂料所述带有羟基官能团的聚酯树脂，最好是数均分子质量5000～12000，羟值10～25。

上述预涂卷材涂料，所述带有羟基官能团的聚酯树脂是醇与酸或酸酐的酯化反应产物，醇超量为1～7％，其中的醇是多元醇，代表例有：乙二醇、丙二醇、1，3-丁二醇、1，4-丁二醇、1，6-己二醇、二乙二醇、新戊二醇、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、二甲基丙二醇、特羟基戊二醇、1，4-环己烷二甲醇、甘油、季戊四醇等；其中的酸是一元酸，代表例有：苯甲酸、对叔丁基苯甲酸、叔碳酸缩水甘油酯等，或者其中的酸是多元酸，代表例有：邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、己二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、1，4-环己烷二甲酸等；其中的酸酐代表例有：邻苯二甲酸酐、四氢苯酐、六氢苯酐、偏苯三酸酐等。

上述预涂卷材涂料，所述成膜树脂中的交联树脂是氨基树脂、封闭多异氰酸酯树脂中的任意一种或两种。

上述预涂卷材涂料，所述颜料为着色颜料和/或防腐蚀颜料；所述填料是防沉填料。

上述预涂卷材涂料，所述助剂为分散剂、消泡剂、流平剂、固化催化剂中的任意一种或任意几种。

上所述预涂卷材涂料，所述溶剂为二甲苯、环己酮、醋酸丁酯、高沸点芳烃溶剂S-1000、乙二醇乙醚醋酸酯、丙二醇甲醚醋酸酯、二价酸酯DBE、甲基异丁基酮、乙二醇丁醚中的任意一种或任意几种。

发明的第二个目的是：提供一种简单而实用的使用粘合聚酯薄膜的预涂卷材涂料的方法。

实现本发明第二个目的的技术方案是：一种使用上述粘合聚酯薄膜的预涂卷材涂料的方法，是将粘合聚酯薄膜的预涂卷材涂料直接涂覆于经过化学转化液处理的钢板上，然后趁热层压粘合聚酯薄膜，或者将经过化学转化液处理的钢板，先涂覆普通预涂卷材用底漆，烘烤固化形成底涂膜，再涂覆粘合聚酯薄膜的预涂卷材涂料，烘烤固化后，趁热层压粘合聚酯薄膜。

本发明的技术效果是：①本发明预涂卷材涂料的成膜树脂是由数均分子质量3500～20000，羟值6～35的带有羟基官能团的聚酯树脂70％～95％和交联树脂5％～30％组成，由于选用的聚酯树脂具有合适的羟值和分子量，因此，能保证预涂卷材涂料的涂膜与PET薄膜之间的层间附着力及预涂卷材涂料的涂膜与底材的附着力都很好，三者附着牢固。如果聚酯树脂的数均分子质量小于3500，羟值高于35，树脂官能度太高，预涂卷材涂料的涂膜太致密，会导致与PET薄膜之间的层间附着力不够，粘不住；如果聚酯树脂的数均分子质量高于20000，羟值低于6，树脂官能度太少，交联程度不够，预涂卷材涂料的涂膜耐久性和耐水煮性能变差，此外，本发明预涂卷材涂料各个组分搭配合理对热层压粘合PET薄膜也是有利的；②本发明的预涂卷材涂料可以直接涂覆于经过化学转化液处理的钢板上，也可以涂覆在已有预涂卷材底漆的钢板上，然后再趁热层压粘合PET薄膜，因此，使用方法简单且实用。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作具体描述，但不受此限制。实施例和比较例所用的原料均可通过商业途径购得。

实施例1制备带有羟基官能团的聚酯树脂PE-1～PE-6

1、配方及主要参数见表1

表1

注1：HY-C-02稀料为江苏鸿业涂料科技产业有限公司的产品牌号；

4100是国产氧化二丁基锡类酯化催化剂的牌号；

注2：制备带有羟基官能团的聚酯树脂所用的酸和醇并不局限于表1所列原料；

2、合成工艺

在装有搅拌、温度计、分水器、分馏柱、惰性气体入口的四口瓶中，按表1配方量加入除HY-C-02稀料外的其余原料，从惰性气体入口通入惰性气体，在惰性气体保护下慢慢升温，至140℃回流反应，以4～5小时升温至230℃，并在此温度下保温反应至酸价小于5mgKOH/g为终点，降温至180℃以下，抽真空除去残留水及小分子醇，继续降温至140℃以下，加入表1配方量的HY-C-02稀料稀释，分别制得带有羟基官能团的聚酯树脂PE-1～PE-6，其主要参数见表1。

实施例2制备粘合聚酯薄膜的预涂卷材涂料1～6

(一)涂料1～6的配方：由以下组分组成，其各组分的质量百分含量如下：

成膜树脂以固体计为20％～35％，助剂为0.5％～5％，颜料和填料为20％～35％，溶剂为25％～50％；其中，成膜树脂是由数均分子质量3500～20000，羟值6～35的带有羟基官能团的聚酯树脂和交联树脂组成，以树脂固体计，带有羟基官能团的聚酯树脂为70％～95％，交联树脂为5％～30％，具体配方见表2。

表2

组分	原料名称	原料规格	用量，g涂料1	用量，g涂料2	用量，g涂料3	用量，g涂料4	用量，g涂料5(比较例)	用量，g涂料6(比较例)
									成膜树脂①带有羟基官能团的聚酯树脂②交联树脂	PE-1～PE-6CYMEL 303CYMEL 325BI7982BIN-7	实施例1自制固体分98％固体分84％固体分70％固体份50％	(PE-1)198.00/19.29//	(PE-2)180.006.89//40.50	(PE-3)202.513.78///	(PE-4)180.00/8.04/40.50	(PE-5)166.156.89/28.93/	(PE-6)220.9113.78///
颜料和/或填料	铁黄铁红钛白炭黑Shieldex 303	Bayer公司Bayer公司金红石型Degussa公司Grace公司	1.380.15113.100.4019.96	1.380.15113.100.4019.96	1.380.15113.100.4019.96	1.380.15113.100.4019.96	1.380.15113.100.4019.96	1.380.15113.100.4019.96
									助剂分散剂流平剂固化催化剂	EFKA-4010EFKA-3777N-1051	汽巴埃夫卡公司汽巴埃夫卡公司进口，金氏公司	6.752.700.68	6.752.700.68	6.752.700.68	6.752.700.68	6.752.700.68	6.752.700.68
溶剂	HY-C-02稀料	工业品	52.97	42.86	53.97	76.33	68.28	70.18
									涂料固体分，％			65	65	65	60	65	60

注1：CYMEL 303，CYMEL 325是氰特公司产品牌号；BI 7982是Baxenden公司产品牌号；

BIN-7树脂是江苏鸿业涂料科技产业有限公司生产的封闭异氰酸酯的牌号；

HY-C-02稀料为江苏鸿业涂料科技产业有限公司的产品牌号；

碳黑是Degussa公司的特黑6；

注2：将表2配方中涂料1～6的成膜树脂、①带有羟基官能团的聚酯树脂和②交联树脂的用量，按固体分折合为固体计的用量以及由此计算出①和②的质量百分含量(括号内数值)列于表3。

注3：将表2配方中涂料1～6各组分的质量百分含量列于表4，其中成膜树脂是以固体计。

表3

组分

涂料1

涂料2

涂料3

涂料4

涂料5(对比例)

涂料6(对比例)

成膜树脂①带有羟基官能团的聚酯树脂②交联树脂

135.00g118.80g(88％)16.20g(12％)

135.00g108.00g(80％)27.00g(20％)

135.00g121.50g(90％)13.50g(10％)

135.00g108.00g(80％)27.00g(20％)

135.00g121.50g(90％)13.50g(10％)

表4

组分

涂料1

涂料2

涂料3

涂料4

涂料5(对比例)

涂料6(对比例)

成膜树脂

32.5％

30％

32.5％

30％

颜料和/或填料

32.5％

30％

32.5％

30％

助剂

2.44％

2.25％

2.44％

2.25％

溶剂

32.56％

37.75％

32.56％

37.75％

(二)制备涂料1～6

1、按表2所示配方量分别称取各原料；

2、制备色浆：按颜/基比75/25取部分实施例1自制的带羟基官能团的聚酯树脂PE-1～PE-6、全部颜料和填料、助剂中的分散剂和部分溶剂放入洁净烧杯中，用高速分散器搅拌均匀后，倒入实验室用小型砂磨机中，加入适量锆珠，研磨分散到刮板细度≤15μm，出料，即分别得到色浆1～6，保存备用；

3、制备涂料：在洁净容器中加入制得的色浆与剩余的实施例1自制的带羟基官能团的聚酯树脂、交联剂、助剂(流平剂和固化催化剂)和剩余溶剂，用高速分散器搅拌均匀，分别得到本发明粘合聚酯薄膜的预涂卷材涂料1～6。

实施例3使用本发明的预涂卷材涂料热层压粘合聚酯薄膜制备聚酯薄膜层压预涂卷材样板：

(一)在具有底漆的预涂卷材表面涂覆本发明的预涂卷材涂料

具体使用方法

1、取12cm×15cm×0.5mm的冷轧钢板，洗净后，按现有方法用铬处理液处理；

2、在120℃烘箱烘30s取出；

3、在烘干的钢板上，用10^#线棒刮涂HY-JD-101-3白底漆，烘干，其干膜厚度4～6μm；

4、在该白底漆膜上用26^#线棒刮涂实施例2制备的本发明预涂卷材涂料后烘干(炉温：280℃；烘烤时间：45～46s；板温：216～232℃)，从烘箱中取出后，其干膜总厚度17～22μm，趁热迅速层压聚酯薄膜，分别制得聚酯薄膜层压预涂卷材双涂层样板1～6；

其中，HY-JD-101-3白底漆是江苏鸿业涂料科技产业有限公司生产的家电板专用环保型底漆。

(二)直接在预涂卷材表面涂覆本发明的预涂卷材涂料

具体使用方法

2、在120℃烘箱烘30s取出；

3、在烘干的钢板上，用26^#线棒刮涂实施例2制备的本发明预涂卷材涂料后，烘干(炉温：280℃；烘烤时间：45～46s；板温：216～232℃)，从烘箱中取出后，其干膜厚度13～16μm，趁热迅速层压聚酯薄膜，分别制得聚酯薄膜层压预涂卷材单涂层样板1～6。

实施例4涂膜性能检验

按GB及注1和注2的检验方法测试实施例3制得的聚酯薄膜层压预涂卷材样板，测试的涂膜性能包括：干膜厚度、杯突和耐水煮性能，其结果列在表4和表5中。

表4

表5

性能

单涂层样板1

单涂层样板2

单涂层样板3

单涂层样板4

单涂层样板5(对比例)

单涂层样板6(对比例)

膜厚，μm

15

杯突

通过

耐水煮

无变化

面漆与PET膜之间剥落

面漆膜起皱，与PET膜之间部分剥落

注1：杯突检验方法：样板用手术刀划3×3mm方格，用杯突仪检验至冲压深度8mm，用胶带纸粘，无涂膜剥离即为通过，表明涂膜附着力和柔韧性均优异；

注2：耐水煮检验方法：样板在沸水中煮2h，用肉眼观察外观变化。

表4和表5的检测结果表明，用本发明预涂卷材涂料制得的聚酯薄膜层压预涂卷材样板，其杯突检测表明，涂膜附着力和柔韧性均优异；其耐水煮性能明显优于用对比例涂料5(用数均分子质量小于3500，羟值高于35的聚酯制备)制得的聚酯薄膜层压预涂卷材样板，也明显优于用对比例涂料6(用数均分子质量高于20000，羟值低于6的聚酯制备)制得的聚酯薄膜层压预涂卷材样板。

Claims

1.一种粘合聚酯薄膜的预涂卷材涂料，其特征在于，由以下组分组成，其各组分的质量百分含量如下：

所述成膜树脂是由数均分子质量3500～20000，羟值6～15.3的带有羟基官能团的聚酯树脂和交联树脂组成，以树脂固体计，带有羟基官能团的聚酯树脂为70％～95％，交联树脂为5％～30％。

所述带有羟基官能团的聚酯树脂是醇与酸或酸酐的酯化反应产物，醇超量为1～7％，其中的醇是二元醇甲基丙二醇和新戊二醇或1，4-环己烷二甲醇；其中的酸是二元酸间苯二甲酸和己二酸；其中的酸酐是邻苯二甲酸酐。

2.根据权利要求1所述的预涂卷材涂料，其特征在于，所述带有羟基官能团的聚酯树脂，其数均分子质量4500～15000，羟值8～15.3。

3.根据权利要求1所述的预涂卷材涂料，其特征在于，所述带有羟基官能团的聚酯树脂，其数均分子质量5000～12000，羟值10～15.3。

4.根据权利要求1所述的预涂卷材涂料，其特征在于，所述成膜树脂中的交联树脂是氨基树脂、封闭多异氰酸酯树脂中的任意一种或两种。

5.根据权利要求1所述的预涂卷材涂料，其特征在于，所述颜料为着色颜料和/或防腐蚀颜料；所述填料是防沉填料。

6.根据权利要求1所述的预涂卷材涂料，其特征在于，所述助剂为分散剂、消泡剂、流平剂、固化催化剂中的任意一种或任意几种。

7.根据权利要求1所述的预涂卷材涂料，其特征在于，所述溶剂为二甲苯、环己酮、醋酸丁酯、高沸点芳烃溶剂S-1000、乙二醇乙醚醋酸酯、丙二醇甲醚醋酸酯、二价酸酯DBE、甲基异丁基酮、乙二醇丁醚中的任意一种或任意几种。