CN102020906B - 一种用于不锈钢基材的涂料组合物及其制备方法、含有涂料组合物的不锈钢壳体 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于不锈钢基材的涂料组合物及其制备方法，以及含有涂料组合物的不锈钢壳体。该涂料组合物含有热固性丙烯酸树脂、氨基树脂、封闭型异氰酸树脂、酸性附着力促进剂、有机溶剂，其中，热固性丙烯酸树脂与氨基树脂的重量比为(4∶3)～(11∶6)。将本发明的涂料组合物直接喷涂在不锈钢基材上形成单层涂层时，可以实现较好的附着力，同时该涂料的硬度也较高，满足一些对于涂层要求较为苛刻的不锈钢壳体，如手机壳体。

Description

一种用于不锈钢基材的涂料组合物及其制备方法、含有涂料组合物的不锈钢壳体

技术领域

本发明属于一种用于不锈钢基材的涂料组合物及其制备方法、含有涂料组合物的不锈钢壳体。

背景技术

随着电子产品市场的不断发展，电子产品外壳的材质从传统的工程塑料向更高端的不锈钢，镁铝合金等金属材质发展，来提升电子产品的质感和档次。由于金属材质在空气中容易被氧化生锈，必须在外表涂装保护涂层，以满足电子产品外观件的性能要求。目前市场上大多采用多层喷涂体系的方案来实现附着、耐磨和硬度等的综合需要，工艺条件复杂，生产效率低。例如，底层为聚氨酯(PU)漆层，表层为紫外光固化涂料层的双层喷涂涂料。

目前能在不锈钢素材上实现单层喷涂的氨基烤漆耐磨性能较差，不能满足电子产品外观件的要求。例如CN101343501A中公开了一种快干氨基烤漆，它包括如下组份：醇酸或丙烯酸树脂、分散剂、颜料、防沉剂、多元二价酸酯、582-2树脂、流平剂、二甲苯和正丁醇。主要应用于小型的较薄的钢铁制品，空调外壳，风扇叶，钢桶防盗门等对耐磨和耐候要求较低的产品，无法满足电子产品如手机等高端市场对于外观件的性能要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是单层涂料直接附着在不锈钢基材上时的附着力及该涂料形成的涂层的硬度。

本发明提供一种用于不锈钢基材的涂料组合物，该涂料组合物含有热固性丙烯酸树脂、氨基树脂、封闭型异氰酸树脂、酸性附着力促进剂、有机溶剂，其中，热固性丙烯酸树脂与氨基树脂的重量比为(4∶3)～(11∶6)。

一种上述的用于不锈钢基材的涂料组合物的制备方法，将热固性丙烯酸树脂、氨基树脂、封闭型异氰酸树脂、酸性附着力促进剂、有机溶剂混合均匀，得到涂料组合物。

本发明还提供一种不锈钢壳体，包括不锈钢基材和附着在不锈钢基材上的涂层，所述涂层为上述的涂料组合物经固化得到。

在本发明中，将该涂料组合物直接喷涂在不锈钢基材上形成单层涂层时，可以实现较好的附着力，同时该涂料的硬度也较高，满足一些对于涂层要求较为苛刻的产品，如不锈钢壳体。因为本发明在不锈钢上直接附着即可满足附着力和硬度的同时高要求，因此，相对于现有技术的多层不同涂层附着工艺简单，生产效率得到大幅地提高。制备得到的不锈钢壳体的涂层与不锈钢基材之间的附着力，及涂层的硬度均满足现在对不锈钢壳体的苛刻要求。

具体实施方式

一种用于不锈钢基材的涂料组合物，该涂料组合物含有热固性丙烯酸树脂、氨基树脂、封闭型异氰酸树脂、酸性附着力促进剂、有机溶剂，其中，热固性丙烯酸树脂与氨基树脂的重量比为(4∶3)～(11∶6)。

羟基丙烯酸树脂即为热固性丙烯酸树脂，羟基丙烯酸树脂与氨基发生交联反应，当摩尔比为7∶3时，为羟基丙烯酸树脂和氨基树脂刚好发生交联反应完全的一个比例，上述反应比例为本领域的技术人员公知的。本发明的发明人经过大量实验发现，将羟基丙烯酸树脂和氨基树脂的摩尔比提高到(4∶3)～(11∶6)时，对于羟基丙烯酸树脂和氨基树脂的交联反应来说，氨基树脂过量，而过量的氨基树脂能发生自聚合，从而提高了涂料组合物的硬度和耐磨性。同时添加封闭型异氰酸酯降低由于氨基树脂过量带来的附着力下降、漆膜发脆的负面影响，使本发明的涂料组合物性能的涂层的附着力等性能的测试结果仍能达到较高。所述的封闭型异氰酸酯为本领域的技术人员公知的甲苯二异氰酸酯(TDI)的三聚体、二苯基甲烷二异丁酸酯的三聚体(MDI)、异佛尔酮二异氰酸酯的三聚体(IPDI)、六亚甲基二异氰酸酯的三聚体(HDI)，其中，优选为柔韧性的封闭型异氰酸酯六亚甲基二异氰酸酯的三聚体，因为柔韧性的封闭型异氰酸酯的柔性较好，可以使涂层的韧性提高，进一步提高涂层的附着力。

酸性附着力促进剂含有羧基，可以跟金属表面即本发明的不锈钢基材表面形成化学键，从而提高附着力。酸性附着力促进剂可以商购，如商品牌号为长兴YX-909，杰士达DSP-313中的一种或多种。

本发明的热固性丙烯酸树脂为主要的成膜物质，可以商购，如商品牌号为纽佩斯Setalux 1756W-65，Setalux 91756VX-60，Setalux 1801SS-53YA，长兴的YXAC1261-X-60，YXAC1271-X-75中的一种或多种。

其中，以该涂料组合物的总重量为基准，所述热固性丙烯酸树脂的含量为45-55重量％，所述氨基树脂的含量为30-35重量％，所述封闭型异氰酸树脂的含量为4-6重量％，所述酸性附着力促进剂的含量为4-6重量％，所述有机溶剂的含量为7-20重量％。

优选地，所述氨基树脂为正丁基醚化氨基树脂，本发明人的发明人经过实验发现正丁基醚化氨基树脂较其它氨基树脂能有效提高涂层的耐水性能，即恒温恒湿测试的效果要较其它氨基树脂要好。正丁基醚化氨基树脂可以商购，如纽佩斯Setamine US-138BB-70，Setamine US-136BB-57，Setamine US-144BB-60，INEOS的BM-5901。

所述有机溶剂为本领域的技术人员常见的溶剂，如四甲苯，异丙醇，二甲苯，乙二醇丁醚中的一种或多种。

优选地，所述涂料组合物还含有助剂，所述助剂为本领域的技术人员公知的各种用于涂料的助剂，如流平剂、消泡剂中的一种或多种；以该涂料组合物的总重量为基准，所述助剂的含量为0.2-0.5重量％。

所述涂料组合物还可以含有颜料，使形成的涂层的颜色更加丰富。本发明的涂料组合物也可以不含有颜料，当本发明的涂料组合物不含有颜料时，涂料组合物形成的涂层为透明涂层，因此，本发明的涂料组合物的应用范围更加广泛，可以用作其它涂层上的罩光清漆涂层。

正如本领域的技术人员公知，一般添加微粉化的二氧化硅，氧化铝，聚四氟乙烯，石英砂等填料可以用来提升氨基涂料形成的涂层的耐磨性能，而填料本身一般是半透明或者白色的粉末，添加填料后会降低漆膜的光泽；同时这些填料作为无机颗粒的比重较大，在体系中容易沉降，导致油漆团聚。而本发明的涂料组合物不需要添加填料即可达到与添加填料的氨基涂料基本相当的耐磨性能。因为本发明的涂料组合物得到的涂层的光泽度较好，同时不易团聚，可以作为对涂层的光泽度要求较高的场合，如手机壳体等。

上述的用于不锈钢基材的涂料组合物的制备方法，将热固性丙烯酸树脂、氨基树脂、封闭型异氰酸树脂、酸性附着力促进剂、有机溶剂混合均匀，得到涂料组合物。

本发明还提供一种不锈钢壳体，包括不锈钢基材和附着在不锈钢基材上的涂层，所述涂层为上述的涂料组合物经固化得到。

本发明的用于不锈钢基材涂料组合物的具体制作工艺如下：

将原料热固性丙烯酸树脂、氨基树脂和封闭型异氰酸酯、有机溶剂、酸性附着力促进剂、其它助剂、搅拌均匀；得到用于不锈钢单层喷涂的涂料组合物。所述有机溶剂为二甲苯和异丙醇按照重量比为1∶1混合形成。将该涂料组合物稀释至16-19s(岩田2#杯，23℃)，然后喷涂在不锈钢基材上，145±5℃下烘烤30-40min即可；喷涂膜厚为25-30um。

本发明还提供了一种不锈钢壳体，包括不锈钢基材和附着在不锈钢基材上的涂层，所述涂层上述的涂料组合物经固化得到。所述的固化方法为涂料领域的技术人员公知的热固化方法。

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

热固性丙烯酸树脂(纽佩斯Setalux 1756W-65)55g，正丁基醚化氨基树脂(INEOS BM-5901)30g，封闭型异氰酸酯(异佛尔酮二异氰酸酯的三聚体)5g，酸性附着力促进剂(长兴YX909)4g，流平剂(毕克BYK-310)0.2g，四甲苯9g，异丙醇9g。

将上述原料热固性丙烯酸树脂、氨基树脂和封闭型异氰酸酯、有机溶剂、酸性附着力促进剂、其它助剂搅拌均匀，得到用于不锈钢单层喷涂的涂料组合物。所述有机溶剂为二甲苯和异丙醇按照重量比为1∶1混合形成。将该涂料组合物稀释至16s(岩田2#杯，23℃)，然后喷涂在不锈钢基材上，145℃下烘烤30min即可；喷涂膜厚为28um。得到的样品A1。

实施例2

除将热固性丙烯酸树脂添加量改为40g外，其余和实施例1相同。得到的样品B1。

实施例3

除不含有流平剂外，其余和实施例1同。得到的样品C1。

实施例4

除将封闭型异氰酸酯改为柔韧性的封闭型异氰酸酯六亚甲基二异氰酸酯三聚体(拜尔BL-3175L)外，其余和实施例1相同。得到的样品D1。

实施例5

所述的氨基树脂替换为本领域的技术人员常见的氨基树脂(甲醚化的三聚氰胺)外，其余和实施例1相同。得到的样品E1。

实施例6

所述的涂料组合物中再添加2g的白色颜料即钛白粉。得到的样品F1。

比较例1

除将氨基树脂的量改为15g外，其余和实施例1相同。得到的样品X1。

比较例2

除将热固性丙烯酸树脂Setalux 1756W-65的量改为80g外，其余和实施例1相同。得到的样品X2。

比较例3

除去掉酸性附着力促进剂外，其余和实施例1相同。得到的样品X3。

比较例4

选购市面上的用于不锈钢的PU漆(天津市友顺合发涂料有限公司生产的不锈钢专用丙烯酸聚氨酯磁漆，其成分一是含羟基丙稀酸树脂、颜料、填料、助剂等经研磨而成；成分二为固化剂；成分三为稀释剂即有机溶剂的混合物；三组分分装供应。)以及UV漆(杭州华仙涂料有限公司，JH-750UV罩光油)，在不锈钢基材上先喷涂一层PU漆，85℃下烘烤40min即可，喷涂膜厚为12um；再喷涂一层UV漆，喷涂膜厚为14um，得到的样品X4。

【性能测试】

涂层的测试方法如下：

附着力测试：用划格器在喷涂表面划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％之间为5B，在5～10％之间为4B，在10～20％之间为3B，在20～30％之间为2B，在30～50％之间为B，在50％以上为0B。

硬度测试：参照国标GB/T 6739-1996《涂膜硬度铅笔测定法》。用1H三菱铅笔，将铅笔削至露出圆柱形铅芯3mm长度左右(注意不能损坏笔芯)，握住铅笔使其与400号水砂纸成90度角，在砂纸上面不停划圈以摩擦笔芯端面，直至获得端面平整边缘锐利的铅芯时为止(边缘不得有破损及缺口)；装在专用的铅笔硬度测试仪上(施加在笔尖上的载荷为1kg，铅笔与水平面的夹角为45°)，推动铅笔在样品表面向前滑动约5mm长，共划5条(不同位置)，再用橡皮擦将铅笔痕擦拭干净。

结果判定：检查样品表面有无划痕(划破面漆)，当有1条以下时为合格。RCA耐磨测试：美国诺曼仪器设备公司耐磨测试仪，型号：7-IBB-647，及纸带(11/16英寸宽)，施加1 75g的载荷，带动纸带在样品的表面磨擦250个循环。

结果判定：试验完成后以油漆不透底(露出底材)时为合格。

恒温恒湿测试：将样品放置在温度70℃±2℃；湿度93％±2％的恒温恒湿环境下存贮48h，试验完成后在常温环境下放置2 h以上后检查样品外观，并测试油漆的附着力。

结果判定：样品表面无变色、起泡、油漆脱落等异常，附着力测试达3B以上且无整格脱落时为合格。

温度冲击测试：将样品放入温度冲击试验箱中；先在-40℃±2℃的低温环境下保持1h，在1min内将温度切换到70℃±2℃的高温环境下并保持1h，上述为一个循环。共做24个循环(48h)。试验完成后，检查样品的外观，并测试油漆的附着力。

结果判定：样品的外观无裂纹、起泡、油漆脱落等异常；附着力测试达3B以上且无整格脱落时为合格。

中性盐雾测试：

1.将样品用棉布擦拭干净。

2.样品放置角度相对于试验箱垂直方向的角度为25度，试验箱温度为35℃，试验箱湿度：≥85％RH，PH值为6.8的5％NaCl溶液，喷雾时间为2H；喷雾2小时的氯化钠水溶液之后，要调整试验箱的温度和湿度，然后在湿度≥95％，温度为40℃的环境下继续放置168小时)

3.用常温清水冲洗5分钟并用吹风机吹干，在室温下放置2小时。判定标准：表面无脱落，起泡，变色等异常。

样品漆膜即样品涂层的性能测试结果如下表1所示：

表1

编号

附着力

硬度

RCA耐磨

中性盐雾测试

温度冲击测试

恒温恒湿测试

A1

5B

H

≥250圈

漆膜无异常

漆膜无异常，附着力OK

漆膜无异常，附着力OK

B1

5B

H

≥250圈

漆膜无异常

漆膜无异常，附着力OK

漆膜无异常，附着力OK

C1

5B

H

≥250圈

漆膜无异常

漆膜无异常，附着力OK

漆膜无异常，附着力OK

D1

5B

H

≥250圈

漆膜无异常

漆膜无异常，附着力OK

漆膜无异常，附着力OK

E1

5B

H

≥250圈

漆膜无异常

漆膜无异常，附着力OK

漆膜无异常，附着力3B

F1

5B

H

≥250圈

漆膜无异常

漆膜无异常，附着力OK

漆膜无异常，附着力OK

X1

5B

HB

100圈磨破

漆膜无异常

漆膜无异常，附着力OK

漆膜无异常，附着力OK

X2

5B

HB

120圈磨破

漆膜无异常

漆膜无异常，附着力OK

漆膜无异常，附着力OK

X3

2B

H

≥250圈

漆膜无异常

漆膜无异常，附着力2B

漆膜起泡，附着力0B

X4

4B

H

≥250圈

漆膜无异常

漆膜无异常，附着力OK

漆膜无异常，附着力OK

从实施例1和对比例1、对比例2的测试结果可以看出，当氨基树脂相对于热固性丙烯酸树脂的比例含量降低到现有技术的水平，涂层的硬度和耐磨性都相对有所降低。

从实施例1和对比例3的测试结果可以看出，当涂层中不含有酸性附着力促进剂时，涂层的附着力较低。

从实施例1和对比例4的测试结果可以看出，本发明涂层较现有的两层涂层的附着力更优异，同时仅需一次喷涂即可，节省了生产成本。可以满足对涂层的综合性能要求较高的领域，如手机外壳。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于不锈钢基材的涂料组合物，该涂料组合物含有热固性丙烯酸树脂、氨基树脂、封闭型异氰酸树脂、酸性附着力促进剂、有机溶剂，其中，热固性丙烯酸树脂与氨基树脂的重量比为(4∶3)～(11∶6)；所述氨基树脂为正丁基醚化氨基树脂。

2.如权利要求1所述的涂料组合物，其特征在于，以该涂料组合物的总重量为基准，所述热固性丙烯酸树脂的含量为45-55重量％，所述氨基树脂的含量为30-35重量％，所述封闭型异氰酸树脂的含量为4-6重量％，所述酸性附着力促进剂的含量为4-6重量％，所述有机溶剂的含量为7-20重量％。

3.根据权利要求1所述的涂料组合物，所述封闭型异氰酸树脂为柔性的封闭型六亚甲基二异氰酸酯的三聚体。

4.根据权利要求1所述的涂料组合物，所述有机溶剂为四甲苯，异丙醇，二甲苯，乙二醇丁醚中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的涂料组合物，所述涂料组合物还含有助剂以该涂料组合物的总重量为基准，所述助剂的含量为0.2-1重量％。

6.根据权利要5所述的涂料组合物，所述助剂为流平剂、消泡剂中一种或多种。

7.根据权利要求5所述的涂料组合物，所述涂料组合物还含有颜料。

8.一种权利要求1所述的用于不锈钢基材的涂料组合物的制备方法，将热固性丙烯酸树脂、氨基树脂、封闭型异氰酸树脂、酸性附着力促进剂、有机溶剂混合均匀，得到涂料组合物。

9.一种不锈钢壳体，包括不锈钢基材和附着在不锈钢基材上的涂层，所述涂层为权利要求1-7任意一项的涂料组合物经固化得到。