CN101747818B - 一种快干耐醇的塑料用水性涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种快干耐醇的塑料用水性涂料，其包括以下重量份的组分：改性聚丙烯酸酯系水分散体20～80份、着色颜料浆1～25份、填料浆0～10份、成膜助剂5～25份、水性涂料用助剂0.5～10份、水10～50份。本发明还公开了该水性涂料的制备方法：先将水、成膜助剂、聚合物水分散体树脂和部分水性涂料用助剂加入配料罐，搅拌均匀，然后依次加入着色颜料浆、余下部分水性涂料用助剂，搅拌均匀，调节粘度和pH值，过滤，出料，得到水性塑料涂料成品。本发明提供的水性涂料用于塑料表面涂装，达到良好的装饰效果；而且性能与溶剂型的塑料漆相当，具有良好的耐醇性，在50℃×10分钟左右即可干燥，可满足目前使用溶剂型塑料涂料厂家的工艺要求。

Description

一种快干耐醇的塑料用水性涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种化工涂料，尤其是涉及一种快干耐醇的塑料用水性涂料，本发明还涉及该涂料的制备方法。 

背景技术

随着现代工业的发展，塑料作为新型的材料已广泛替代传统的材料如木材、钢铁用于各行各业，如：汽车、家电、建筑和其它商业用途等。为了美观和耐用，往往需用涂料进行涂装。早期用于塑料涂装的涂料均为溶剂性涂料即含大量有机溶剂，用于塑料，特别是极性塑料基材如聚碳酸酯、聚酰胺、ABS、HIPS等的涂料。众所周知，溶剂性涂料带来的缺点是浪费能源、资源和挥发的大量有机溶剂带来的严重环境污染，同时，溶剂性涂料还存在运输、储存和使用不安全等缺点。 

目前国内家用电器、汽车工业、鞋材及家具的高档塑料涂装仍然大量采用溶剂性涂料，仅家用电器如电视机，VCD，DVD，收录机等的塑料用涂料，全国每年约需8000～10000吨，加上稀释剂每年向大气中排放的有机溶剂达15000～20000吨，造成环境的严重污染和人员健康危害。与传统的溶剂型涂料相比，水性涂料是以水为分散介质，具有不燃、无毒、不污染环境、低成本，节省资源(有机溶剂)和能源等优点，塑料用涂料的水性化也是未来该行业的发展趋势。目前国内应用于建筑、木器、金属、纸张的水性涂料已有许多报道。如，CN 1626586A报道了一种塑料涂装用的水性涂料及制备方法；CN1702129A一种塑料用水性涂料；CN 1626587A一种塑料涂装用的仿金属水性涂料；CN101376684A水性树脂组合物、水性涂料组合物及塑料成型品的涂装方法。但目前国内尚未见有工业化的水性塑料涂料产品，主要是因为：1、性能达不到厂家的要求，如外观、硬度、耐醇性等；2、干燥性能不好，太慢(一般都要求要70℃×30分钟或更苛刻的工艺，溶剂型涂料一般在50℃×10分钟左右)，严重影响客户的设备利用效率和场地利用效率。 

发明内容

本发明的目的是提供一种快干耐醇高性能塑料用水性涂料，该涂料用于塑料表面涂 装，达到良好的装饰效果；而且性能与溶剂型的塑料漆相当，具有良好的耐醇性，在50℃×10分钟左右即可干燥，可满足目前使用溶剂型塑料涂料厂家的工艺要求。 

本发明另一个目的是提供上述涂料的制备方法。 

本发明的第一个目的是通过以下技术措施来实现的：一种快干耐醇的塑料用水性涂料，其包括以下重量份的组分： 

所述的改性聚丙烯酸酯系水分散体的玻璃化转变温度为50℃-120℃，具有良好的成膜性，所得到的涂层具有良好的光泽、硬度和附着力，具有很好的耐醇性，可满足塑料的高档涂装要求。 

本发明所述的改性聚丙烯酸酯系水分散体采用苯乙烯改性聚丙烯酸酯系水分散体、醛酮树脂改性聚丙烯酸酯系水分散体、马来酸酐改性聚丙烯酸酯系水分散体、环氧改性聚丙烯酸酯系水分散体、聚氨酯改性聚丙烯酸酯系水分散体和硅树脂改性聚丙烯酸酯复合水分散体中的一种或多种。 

本发明所述的着色颜料浆由着色颜料、水、润湿剂、分散剂、消泡剂和成膜助剂配制而成。其中固含量为10％～60％，优选20％～40％。所述的着色颜料包括无机颜料和有机颜料。所述的无机颜料包括炭黑、二氧化钛、氧化铁系和珠光粉颜料浆。有机颜料包括酞菁系、偶氮系和杂环类颜料。 

本发明所述的填料浆由填料、水、润湿剂、分散剂、消泡剂和成膜助剂配制而成。其中固含量为10％～60％，优选20％～40％。填料浆中使用的填料包括二氧化硅微粉、碳酸钙微粉、硫酸钡微粉、滑石粉、高岭土、云母粉、碳酸镁微粉和石棉粉。 

本发明所述的成膜助剂由亲水性成膜助剂和疏水性成膜助剂组成，其中所述的亲水性成膜助剂为C1-C4醇类，乙二醇、丙二醇、二乙二醇或二丙二醇及它们的水溶的单醚或双醚类溶剂，N-甲基吡咯烷酮。所述的疏水性成膜助剂为乙二醇、丙二醇、二乙二醇、二丙二醇等的水溶性不好的单醚和双醚类溶剂、醇酯-12。 

本发明塑料用水性涂料配方中的水性涂料用助剂为润湿剂、分散剂、消泡剂、流平 剂、增稠剂、防腐剂和防霉剂的一种或多种组合。润湿剂一般加入量在总配方的3％以下，优选0.05％-0.5％；分散剂和流平剂用量均与润湿剂相同。消泡剂添加量一般在0.1％-10％，优选在0.3％-3％；防腐剂和防霉剂一般加入总配方的1％以下，通常0.1％即可；增稠剂根据需要调节到粘度要求添加，一般不超过5％。 

本发明的第二个目的是通过以下技术措施来实现的：一种快干耐醇的塑料用水性涂料的制备方法，其包括以下步骤： 

将水、成膜助剂、改性聚丙烯酸酯系水分散体和部分水性涂料用助剂加入配料罐，搅拌均匀，然后依次加入着色颜料浆、余下部分水性涂料用助剂，搅拌均匀，调节粘度和pH值，过滤，出料，得到水性塑料涂料成品。 

在现有的着色颜料浆制备和填料浆制备中，一般采用水溶性树脂作为基质，但会存在该树脂与涂料主体树脂的相容性问题，而且用于涂料分散的树脂一般会对涂料涂膜的性能和成膜性能产生不利影响。再者，普通乳液树脂在高速研磨下易破乳，无法用于着色颜料浆和填料浆的制备，因此本发明采用无树脂研磨方法进行着色颜料浆或填料浆，具体方法如下： 

着色颜料浆的制备：将水、润湿剂、分散剂、消泡剂、成膜助剂、着色颜料浆依次加入到配料罐中，搅拌分散均匀，然后加入到砂磨机或球磨机中进行研磨，得着色颜料浆。 

填料浆的制备：将水、润湿剂、分散剂、消泡剂、成膜助剂、填料依次加入到配料罐中，搅拌分散均匀，然后加入到砂磨机或球磨机中进行研磨，得填料浆。也可直接将填料与颜料一起研磨制备。 

所述着色颜料浆的制备和填料浆的制备中研磨时间分别根据着色颜料浆颗粒细度确定。一般要求的研磨细度应小于15微米。 

本发明与现有技术相比具有以下有益效果： 

(1)本发明提供的塑料用水性涂料的VOC含量小于200克/升涂料，属于绿色环保产品，可大大减少有毒有机溶剂如甲苯、二甲苯的排放，减轻环境污染。而且该水性涂料在50℃×10分钟即可干燥，与传统溶剂型热塑性丙烯酸酯涂料干燥性相当，具有快干性。在干燥后24小时测试耐醇性，大于50次，具有较好的耐醇性。 

(2)本发明采用改性聚丙烯酸酯系水分散体树脂作为成膜基质，具有较好的干燥性 和耐醇性，可用于各种塑料表面的涂装，特别适用于ABS、PS、HIPS、PC/ABS、ABS用PS/PP、POM、PAM、PVC塑料的表面涂装，也可用于家用电器、汽车、摩托车、电话和移动电话、建筑、玩具、鞋跟、灯具、饰品等领域塑料制品的表面涂装。而且能满足如家电、汽车、摩托车、建筑等领域中塑料的高档涂装的性能要求和快干施工工艺的要求。 

(3)在着色颜料浆和填料浆的制备采用无树脂研磨技术，不会产生破乳现象，同时由于不使用树脂进行研磨，可大大提高着色颜料浆的通用性，不用考虑着色颜料浆树脂与主体树脂的相容性问题，又不会对涂膜性能产生影响。 

(4)本发明的塑料用水性涂料与传统溶剂型的塑料涂料在性能和干燥性能方面基本相当，使其工业化大生产成为可能。 

具体实施方式

下面列举一部分具体实施例对本发明进行说明，有必要在此指出的是以下具体实施例只用于对本发明作进一步说明，不代表对本发明保护范围的限制。其他人根据本发明做出的一些非本质的修改和调整仍属于本发明的保护范围。 

实施例1：塑料用黑色水性涂料 

A水性黑色浆的制备 

将0.2千克润湿剂BYK349、35.2千克分散剂tego 655、0.2千克tego 810，29.4千克水和20.0千克高色素炭黑加入带搅拌的配料罐中，搅拌30分钟后，转入球磨机中研磨至粒径小于15微米，制得固含量为20％的水性黑色浆备用。 

B塑料用涂黑色水性涂料的制备 

在带搅拌的配料罐中，加入40千克改性聚丙烯酸酯水分散体树脂KT-1、20千克水、14.0千克乙二醇丁醚、0.1千克消泡剂F-165、0.15千克基材润湿剂AC-1、0.15千克流平剂、2千克乙醇和0.8千克丙二醇甲醚，搅拌20分钟后，将5.6千克上述步骤A的水性黑色浆加入配料罐，搅拌20分钟，然后依次加入0.5千克增稠剂tego 3060搅拌20分钟后，用10％AMP-95溶液调节pH值到7.4-7.8，粘度为20秒(涂-4杯，25℃)，过滤即制得塑料用黑色水性涂料。 

开稀喷涂基材上，基材为HIPS，50℃×10分钟干燥后，24小时后测性能。 

表1：溶剂型黑色塑料漆与本发明黑色水性塑料用涂料性能对照 

	传统溶剂型塑料漆	本发明黑色水性塑料用涂料
			外观	漆膜平整，无瑕疵	漆膜平整，无瑕疵
硬度	HB-F	HB-F
			附着力	≤1级	≤1级
膜厚，μm	10-15	10-15
			耐醇性	一般要求至少大于50	50-100
VOC，g/L	≥800	170
			干燥性	50℃×10分钟	50℃×10分钟

耐醇测试方法：用棉布包500克砝码醮95％的乙醇溶液来回擦拭至有发白、变色、软化等不良现象的次数。下同。 

实施例2：银色塑料用水性涂料 

A水性银浆的制备 

称取6kg爱卡水性铝浆hydrolan 9154，6kg乙二醇丁醚和正丁醇，4kg去离子水，0.2kg银粉分散剂加入带搅拌的配料罐中，搅拌至完全混合均匀，转入球磨机中球磨1～3小时，制得水性银浆备用。 

B银色塑料用水性涂料的制备 

另取60kg改性聚丙烯酸树酯水分散体KT-2，在带搅拌的配料罐中，加入10kg水，5kg丙二醇苯醚，0.2千克分散剂AC-1、0.5千克消泡剂DF-02，搅拌15分钟；将上述水性银浆加入，继续搅拌20分钟后，用0.5千克增稠剂tego 3030将粘度调节至40秒(涂-4杯，25℃)。用10％AMP-95水溶液调节pH值到7.6，过滤即制得塑料用银色水性涂料。 

开稀喷涂基材上，基材为ABS，50℃×10分钟干燥后，24小时后测性能。 

表2：溶剂型银色塑料漆与本发明塑料用银色水性涂料性能对照 

	传统溶剂型银色塑料漆	本发明塑料用银色水性涂料
			外观	漆膜平整，无瑕疵	漆膜平整，无瑕疵
硬度	HB-F	HB-H

附着力	≤1级	≤1级
			膜厚，μm	10-15	10-15
耐醇性	一般要求至少大于50	50-100
			不粘着性	无痕迹	无痕迹
VOC，g/L	≥800	200
			干燥性	50℃×10分钟	50℃×10分钟

实施例3：塑料用哑黑水性涂料 

A水性黑色浆的制备 

将0.2千克润湿剂BYK349、35.2千克分散剂tego 655、0.2千克分散剂tego 810，29.4千克水和20.0千克高色素炭黑加入搅拌配料罐中，高速搅拌30分钟后，转入球磨机中研磨磨至粒径小于15微米，制得固含量为20％的水性黑色浆备用。 

B哑浆的制备 

将1.5千克DEGUSSA OK412哑粉加入8.5千克的二乙二醇丁醚中，高速分散至粒径小于30微米，存贮备用。 

C塑料用涂黑色水性涂料的制备 

在带搅拌的配料罐中，加入40千克改性聚丙烯酸酯水分散体树脂KT-1、25千克水、1.5千克二乙二醇丁醚、0.3千克消泡剂BYK010、0.12千克基材润湿剂BYK 346、0.15千克流平剂、6千克乙醇和0.8千克二丙二醇甲醚，搅拌20分钟后，将实施例1中步骤A的水性黑色浆5.6千克加入混合罐，搅拌20分钟，将上述哑浆加入，继续分散30分钟，然后依次加入0.5千克增稠剂tego 3060搅拌20分钟后，用10％AMP-95溶液调节pH值到7.4-7.8，粘度为20秒(涂-4杯，25℃)，过滤即制得塑料用哑黑水性涂料。 

表3：溶剂型哑黑塑料漆与本发明塑料用哑黑水性涂料性能对照 

	传统溶剂型塑料漆	本发明塑料用哑黑水性涂料
			外观	漆膜平整，无瑕疵	漆膜平整，无瑕疵
60度光泽	＜10	＜10
			硬度	HB-F	HB-F
附着力	≤1级	≤1级

膜厚，μm	10-15	10-15
			耐醇性	一般要求至少大于50	50-100
VOC，g/L	≥800	170
			干燥性	50℃×10分钟	50℃×10分钟

Claims (6)

1.一种快干耐醇的塑料用水性涂料，其特征在于，其包括以下重量份的组分：

玻璃化转变温度为50℃-120℃的改性聚丙烯酸酯系水分散体20～80份

所述的着色颜料浆由着色颜料、水、润湿剂、分散剂、消泡剂和成膜助剂配制而成；所述的填料浆由填料、水、润湿剂、分散剂、消泡剂和成膜助剂配制而成；所述的改性聚丙烯酸酯系水分散体采用苯乙烯改性聚丙烯酸酯系水分散体、醛酮树脂改性聚丙烯酸酯系水分散体、马来酸酐改性聚丙烯酸酯系水分散体、环氧改性聚丙烯酸酯系水分散体、聚氨酯改性聚丙烯酸酯系水分散体和硅树脂改性聚丙烯酸酯复合水分散体中的一种或多种。

2.根据权利要求1所述的快干耐醇的塑料用水性涂料，其特征在于，所述的着色颜料浆的固含量为10％～60％；所述的着色颜料包括无机颜料和有机颜料。

3.根据权利要求2所述的快于耐醇的塑料用水性涂料，其特征在于，所述的着色颜料浆的固含量为20％～40％。

4.根据权利要求1所述的快干耐醇的塑料用水性涂料，其特征在于，所述的填料浆的固含量为10％～60％。

5.根据权利要求1所述的快干耐醇的塑料用水性涂料，其特征在于，所述的成膜助剂由亲水性成膜助剂和疏水性成膜助剂组成；其中所述的亲水性成膜助剂为C1-C4醇类，乙二醇、丙二醇、二乙二醇或二丙二醇及它们的水溶的单醚或双醚类溶剂，N-甲基吡咯烷酮；所述的疏水性成膜助剂为乙二醇、丙二醇、二乙二醇、二丙二醇的水溶性不好的单醚和双醚类溶剂、或醇酯-12。

6.一种权利要求1～5任一权利要求所述的快干耐醇的塑料用水性涂料的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：

按照上述组分比例称取改性聚丙烯酸酯系水分散体、着色颜料浆、填料浆、成膜助剂、水性涂料用助剂和水；然后先将水、成膜助剂、改性聚丙烯酸酯系水分散体和部分水性涂料用助剂加入配料罐，搅拌均匀，然后依次加入着色颜料浆、余下部分水性涂料用助剂，搅拌均匀，调节粘度和pH值，过滤，出料，得到水性塑料涂料成品。