CN102146243B - 水性单组份热塑性塑胶涂料及其生产、施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明申请提供一种水性单组份热塑性塑胶涂料及其生产、施工方法，所述水性单组份热塑性塑胶涂料适用于ABS、PS、HIPS、PC、PMMA等塑胶机壳的涂装，对材质表面适应性好，且具有良好的附着力，解决了水性涂料在塑胶底材上的附着力难点。所述涂料主要采用水性体系，生产及使用过程安全，且以水为稀释剂，具有低毒，低污染，极低的VOC排放等优点，符合各类环境保护法律法规。同时所述涂料可以以不同的色浆进行着色，在不影响性能的同时给底材提供更佳的装饰性能。与普通溶剂型热塑性丙烯酸类涂料相比，本发明仅采用少量低毒性醇醚类有机溶剂，对塑胶底材影响极小，且漆膜具有艳丽的色彩及饱满的外观效果及优良的性能。
Description
技术领域
本发明申请涉及一种水性单组份热塑性塑胶涂料及其生产、施工方法，属于化工涂料技术领域。
技术背景
涂料所具备的完美的装饰性和持久的保护性能使得涂料工业飞跃发展，随环境保护意识的不断加强和环境保护法规的日益完善，人们对环境保护的要求以及对涂料污染的认识越来越高，各国对于严格控制VOC的排放量，限制高VOC涂料产品的生产和使用已提升到法律法规的高度。
在环境保护的浪潮中，涂料水性化是一个重要的潮流和途径，但是由于水和塑胶的表面张力都较大，界面难以润湿，所以目前一方面水性涂料主要用于金属漆，墙面漆和木器漆，另一方面应用于塑料制品表面的涂料主要为溶剂型，水性涂料还只占很小的比例。由于溶剂型塑料涂料存在VOC含量高，对环境污染大的缺点，另外很多厂家生产中所用的塑胶底材掺入太多水口物料，导致喷涂表面耐溶剂性特别差。因此，水性塑料涂料的开发更显非常重要，由于水性涂料具有优良的性能和广泛的适用性，必将成为涂料行业的主流产品。
发明内容
本发明的目的是提供一种水性单组份热塑性塑胶涂料。本发明适用于PS、HIPS、ABS、PMMA等塑胶机壳不同颜色的装饰涂装，特别解决了水性涂料在塑胶底材上的附着力难点，可广泛适用于在家用电器、电子产品，办公设备等领域的各种塑料部件的涂装。
本发明的另一目的是提供一种制备所述水性单组份热塑性塑胶涂料的生产方法和施工方法。
具体来说，本发明申请所述的一种水性单组份热塑性塑胶涂料，其特征在于，所述的涂料包括以下重量份的各种组分：
1、分散剂 1-6份，
2、颜料 1-20份，
3、水性PH调节剂 0.1-0.5份，
4、水溶性消泡剂 0.1-0.7份，
5、碱溶胀型增稠剂 0.5-2份，
6、防锈剂 0.1-0.3份，
7、水溶性流平剂 0.5-2份，
9、改性丙烯酸乳液树脂 30-60份，
10、混合溶剂 28-62份。
所述的一种水性单组份热塑性塑胶涂料，还可以包括0.1-0.4份的水溶性增稠剂。
所述的一种水性单组份热塑性塑胶涂料，还可以包括1-5份的带亲水性基团的消光粉或蜡粉或消光粉和蜡粉的混合物。
所述的一种水性单组份热塑性塑胶涂料，所述的颜料包括水溶性颜料、钛白粉或炭黑。
所述的一种水性单组份热塑性塑胶涂料，所述改性丙烯酸乳液树脂固含量的浓度为44-46％。
所述的一种水性单组份热塑性塑胶涂料，所述的混合溶剂包括以下重量份的各种组分：
1、二乙二醇乙醚 5-10份，
2、二丙二醇甲醚 15-30份，
3、去离子水 50-75份。
所述的混合溶剂还可以包括重量份为1-10份的二甘醇丁醚。
所述的混合溶剂还可以包括重量份为1-10份的DBE。
DBE是由三种二价酸酯组成的混合物、俗称尼龙酸甲酯，是由琥珀酸(丁二酸)二甲酯CH3OOC(CH2)2COOCH3，戊二酸二甲酯CH3OOC(CH2)3COOCH3和已二酸二甲酯CH3OOC(CH2)4COOCH三种良好环境溶剂的组合，正是由于这种独特的构成，使DBE成为一种是无毒、无色透明的液体，有淡淡酯的芳香味，具有超强溶解能力，是可生物降解的环保型高沸点溶剂，广泛用于汽车涂料，彩色钢板涂料，罐头涂料，漆包线和家电料、家具木器涂料等行业。
DBE产品系列包括纯的丁二酸、戊二酸和己二酸的二甲酯以及它们的不同比例的混合物，生产时，先由甲醇同混和的二元酸反应，然后精馏分离成不同的产品，精确的酯化过程和分离过程控制使DBE中的水分含量、甲醇含量、色度和酸值都极低。DBE产品在通常的温度和湿度下非常稳定，它们具典型的酯类官能团的特性，包括可以皂化和水解反应，酯交换反应主要用于将酯类产品转换成有用的增塑剂和其它聚酯产品。
分散剂是一种在分子内同时具有亲油性和亲水性两种相反性质的界面活性剂，可均一分散那些难于溶解于液体的无机、有机颜料的固体颗粒，同时也能防止固体颗粒的沉降和凝聚，形成安定悬浮液所需的药剂。分散剂一般分为无机分散剂和有机分散剂两大类，常用的无机分散剂有硅酸盐类(例如水玻璃)和碱金属磷酸盐类(例如三聚磷酸钠、六偏磷酸钠和焦磷酸钠等)；有机分散剂包括三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸钠、甲基戊醇、纤维素衍生物、聚丙烯酰胺、古尔胶、脂肪酸聚乙二醇酯等。
消泡剂是指具有化学和界面化学消泡作用的药剂，作为消泡剂，有低碳醇、矿物油、有机极性化合物及硅树脂等。其形态有油型、溶液型、乳液型、泡沫型，作为消泡剂均具消泡力强、化性稳定、生理惰性、耐热、耐氧、抗蚀、溶气、透气、易扩散、易渗透、难溶于消泡体系且无理化影响、消泡剂用量少、高效等特点，常见的包括矿物油、非硅酮系列和硅酮系列。
在水体系中，当增稠剂达到一定浓度后，亲油端基缔合形成胶束；在水基高分子体系中，增稠剂的亲油基团主要与聚合物粒子缔合，以这种方式完成增稠特性的高分子化合物称为水性增稠剂。常见的水性增稠剂一般都是高分子有机化合物，无毒无味的，和纯碱不起反应。包括羧甲基纤维素钠、聚阴离子纤维素、羟丙基甲基纤维素等，其他水性增稠剂还有聚乙烯醇、聚丙烯酰胺等。
碱溶胀增稠剂分为两类：非缔合型碱溶胀增稠剂(ASE)和缔合型碱溶胀增稠剂(HASE)，它们都是阴离子增稠剂，非缔合型的ASE是聚丙烯酸盐碱溶胀型乳液，这类增稠剂如Rohm Haas公司的ASE 60和Ciba公司的Viscalex HV-30；缔合型HASE是疏水改性的聚丙烯酸盐碱溶胀型乳液，HASE增稠剂如Nopco公司的SN636，Rohm & Haas公司的TT-935等，但这种增稠剂也有含聚氨酯和不含聚氨酯的两类。
流平剂是一种常用的涂料助剂，它能促使涂料在干燥成膜过程中形成一个平整、光滑、均匀的涂膜，流平剂种类很多，不同涂料所用的流平剂种类也不尽相同。常用的有聚丙烯酸类、醋丁纤维素等，聚丙烯酸酯类流平剂又可分为纯聚丙烯酸酯、改性聚丙烯酸酯(或与硅酮拼合)、丙烯酸碱容树脂等。
金属在遇到潮湿气或浸于普通水中是极易腐蚀的，水膜的形成与保持是金属产生大气腐蚀的必要条件。但是在水中加入一定量的水溶性防锈剂，那么这水就不再是普通的水，而是具有一定防锈功能的防锈水了。
水性防锈剂是一种水基防锈溶液，可有效的保护钢、铁等材料，防止生锈，水性防锈剂目前常用的有硼胺类和羧酸胺类。
本发明申请提到的带亲水性基团的分散剂、颜料、水溶性消泡剂、碱溶胀型增稠剂、防锈剂、水性PH调节剂、水溶性流平剂、改性丙烯酸乳液树脂以及混合溶剂中的各组分都为市售常见产品，其理化性质近似，均为化工涂料领域常用产品，这里不再赘述。
本发明申请还提供所述水性单组份热塑性塑胶涂料的生产方法，其特征在于，所述的方法包括如下步骤：
(1)混合溶剂制备：按比例将混合溶剂混合均匀备用；
(2)色浆制备：按比例将1-6份的分散剂和8-12份的混合溶剂按所述比例在制漆缸中配制后，用高速分散机以600转每分钟的转速，搅拌5分钟，并按所述比例缓慢加入1-20份的颜料，加入完毕后，提高转速至1200转每分钟，分散30分钟后，采用砂磨机进行研磨至细度达15微米以下，备用；
(3)助剂预混：按比例将5-10份的混合溶剂、0.1-0.5份的水溶性PH调节剂、0.1-0.5份的水溶性消泡剂、0.5-2份的碱溶胀型增稠剂、0.1-0.3份的防锈剂和0.5-2份的水溶性流平剂顺序加入制漆缸中，并用高速分散机以600转每分钟的转速持续搅拌5-10分钟，备用；
(4)树脂填料分散：按比例将30-60份的改性丙烯酸乳液树脂和5-15份的混合溶剂加入制漆缸中，以600转每分钟的转速搅拌；
(5)将上述制备的备用助剂、色浆投入步骤(4)中的制漆缸中，用高速分散机以600-800转每分的转速搅拌10-15分钟；
(6)最后加入10-25份的混合溶剂，以600-800转每分的转速搅拌5分钟至均一混合物，调节粘度为25±3秒；
(7)用双层250目滤网过滤包装。
所述水性单组份热塑性塑胶涂料的生产方法，还包括在步骤1中加入0.1-0.2份的水溶性消泡剂。
所述水性单组份热塑性塑胶涂料的生产方法，还包括在步骤1中加入0.1-0.4份的水溶性增稠剂。
所述水性单组份热塑性塑胶涂料的生产方法，还包括在步骤4中，缓慢加入1-5份的带亲水性基团的消光粉或蜡粉或消光粉和蜡粉的混合物，加入完毕后，提高转速至1200-1500转每分钟，搅拌10-15分钟。
本发明申请还提供所述水性单组份热塑性塑胶涂料的施工方法，包括如下步骤：
(1)底材前处理：
本发明的适用底材包括ABS、PS、HIPS、PC或PMMA塑胶底材；喷涂前用洁净棉花蘸取白电油6#或者120#擦去底材上的污染物，并静电除尘，备用；
(2)喷涂：
在温度5-30℃，相对湿度45-75％的环境条件下，采用空气喷涂，空气压力0.3-0.4Mpa，建议采用重力式喷枪，口径1.5-1.8mm；喷涂距离15-20cm；底漆施工粘度采用NK-2#测量为25±3s(25℃)；漆膜厚度为15-25μm；湿膜流平静置时间1-2min；在55-65℃条件下干燥约20min取出，室温实效放置24h实干后进行性能检测。
本发明申请所述的涂料具有下述优点：
1、本发明主要以水作为分散剂或溶剂，仅采用少量低毒性醇醚类有机溶剂，具有极低的VOC排放，有机挥发物小于15％，而传统溶剂型涂料的有机挥发物为75％以上，①改善了作业环境条件，有效避免施工人员长期接触高浓度有毒有害的有机溶剂，降低职业病发生的概率；②消除了施工时的火灾危险性，降低了对环境的污染，符合各类环境保护法律法规，可以树立企业的环保形象；③涂装工具还可以用水清洗，可大大减少清洗溶剂的消耗，可以大大节约资源，④大大减轻了涂料中溶剂对塑胶底材的腐蚀而造成施工中的开裂、烧胶等问题；
2、本发明可用于ABS、PS、HIPS、PC、PMMA等塑胶机壳的涂装，比如家用电器、电子产品、办公设备等各种塑料部件的涂装，本发明应用面广、施工相对简单，无需开稀调粘度可直接喷涂，降低施工成本，节约资源；对塑胶底材表面适应性好，突破了水性涂料对塑料基材的附着力不佳的技术瓶颈，各种耐水，耐高温，耐温度冲击等性能卓越；同时本发明可以以不同的色浆进行着色，在不影响性能的同时给底材提供更佳的装饰性能，因此它可以取代普通溶剂型热塑性丙烯酸类涂料，满足大多数塑料品种对涂层性能的要求。
具体实施方式
下面结合具体的实施方式，对本发明申请所述的涂料及其生产和施工方法进行描述，是为了公众更好的理解本发明申请所述的技术内容，而不是对所述技术方案的限制，事实上，在本发明精神实质内，对所述涂料的配方进行的改进，包括对配方成分的增减和替换，以及成分含量的变化，和对所述涂料的生产方法、工艺步骤和条件以及实施条件的改进，都是本领域一般技术人员无需创造性的劳动即可得到的，因此都在本发明申请所要求保护的技术方案之内。
实施例一
所述涂料的组分如下：
1、分散剂 1份，
2、颜料 1份，
3、水性PH调节剂 0.1份，
4、水溶性消泡剂 0.1份，
5、碱溶胀型增稠剂 0.5份，
6、防锈剂 0.1份，
7、水溶性流平剂 0.5份，
9、固含量45％的改性丙烯酸乳液树脂 30份，
10、混合溶剂 28份。
所述的混合溶剂包括以下重量份的各种组分：
1、二乙二醇乙醚 5份，
2、二丙二醇甲醚 15份，
3、去离子水 50份。
实施例二
所述涂料的组分如下：
1、分散剂 6份，
2、颜料 20份，
3、水性PH调节剂 0.5份，
4、水溶性消泡剂 0.7份，
5、碱溶胀型增稠剂 2份，
6、防锈剂 0.3份，
7、水溶性流平剂 2份，
9、固含量46％的改性丙烯酸乳液树脂 60份，
10、混合溶剂 62份。
所述的混合溶剂包括以下重量份的各种组分：
1、二乙二醇乙醚 10份，
2、二丙二醇甲醚 30份，
3、去离子水 75份。
实施例三
所述涂料的组分如下：
1、分散剂 3份，
2、颜料 10份，
3、水性PH调节剂 0.3份，
4、水溶性消泡剂 0.5份，
5、碱溶胀型增稠剂 1份，
6、防锈剂 0.2份，
7、水溶性流平剂 1份，
9、固含量44％的改性丙烯酸乳液树脂 45份，
10、混合溶剂 40份，
11、水溶性增稠剂 0.2份，
12、带亲水性基团的消光粉 3份。
所述的混合溶剂包括以下重量份的各种组分：
1、二乙二醇乙醚 7份，
2、二丙二醇甲醚 20份，
3、去离子水 60份，
4、二甘醇丁醚 6份，
5、DBE 5份.
实施例四
所述涂料的组分如下：
1、分散剂 4份，
2、水溶性黄色颜料 5份，
3、水性PH调节剂 0.5份，
4、水溶性消泡剂 0.4份，
5、碱溶胀型增稠剂 0.8份，
6、防锈剂 0.3份，
7、水溶性流平剂 1.3份，
8、固含量45％的改性丙烯酸乳液树脂 50份，
9、混合溶剂 37.7份。
所述的混合溶剂包括以下重量份的各种组分：
1、二乙二醇乙醚 10份，
2、二丙二醇甲醚 15份，
3、去离子水 65份，
4、二甘醇丁醚 5份，
5、DBE 5份。
实施例五
以实施例四中所述的涂料的配方为例，来说明本发明申请所述涂料的生产方法。
所述的方法包括如下步骤：
(1)混合溶剂制备：按比例将实施例四中所述的混合溶剂混合均匀备用；
(2)色浆制备：按比例将4份的分散剂和8份的混合溶剂在制漆缸中配制后，用高速分散机以600转每分钟的转速，搅拌5分钟，并缓慢加入5份的水溶性黄色颜料颜料，加入完毕后，提高转速至1200转每分钟，分散30分钟后，采用砂磨机进行研磨至细度达15微米以下，备用；
(3)助剂预混：按比例将7.7份的混合溶剂、0.5份的水溶性PH调节剂、0.4份的水溶性消泡剂、0.8份的碱溶胀型增稠剂、0.3份的防锈剂和1.3份的水溶性流平剂顺序加入制漆缸中，并用高速分散机以600转每分钟的转速持续搅拌5-10分钟，备用；
(4)树脂填料分散：按比例将50份固含量45％的改性丙烯酸乳液树脂和8份的混合溶剂加入制漆缸中，以600转每分钟的转速搅拌；
(5)将上述制备的备用助剂、色浆投入步骤(4)中的制漆缸中，用高速分散机以600-800转每分的转速搅拌10-15分钟；
(6)最后加入14份的混合溶剂，以600-800转每分的转速搅拌5分钟至均一混合物，调节粘度为25±3秒；
(7)用双层250目滤网过滤包装。
实施例六
所述涂料的组分如下：
1、分散剂 4份，
2、水溶性红色颜料 3份，
3、水性PH调节剂 0.4份，
4、水溶性消泡剂 0.3份，
5、碱溶胀型增稠剂 2份，
6、防锈剂 0.3份，
7、水溶性流平剂 1.2份，
8、固含量44％的改性丙烯酸乳液树脂 38份，
9、带亲水性基团的蜡粉 4份
10、混合溶剂 37.7份。
所述的混合溶剂包括以下重量份的各种组分：
1、二乙二醇乙醚 7份，
2、二丙二醇甲醚 25份，
3、去离子水 46.4份。
实施例七
以实施例六中所述的涂料的配方为例，来说明本发明申请所述涂料的生产方法。
所述的方法包括如下步骤：
(1)混合溶剂制备：按比例将实施例六中的混合溶剂混合均匀备用；
(2)色浆制备：按比例将4份的分散剂、0.2份的水溶性消泡剂、0.4份的水溶性增稠剂和8.4份的混合溶剂按所述比例在制漆缸中配制后，用高速分散机以600转每分钟的转速，搅拌5分钟，并按所述比例缓慢加入3份的水溶性红色颜料，加入完毕后，提高转速至1200转每分钟，分散30分钟后，采用砂磨机进行研磨至细度达15微米以下，备用；
(3)助剂预混：按比例将7份的混合溶剂、0.4份的水溶性PH调节剂、0.1份的水溶性消泡剂、2份的碱溶胀型增稠剂、0.3份的防锈剂和1.2份的水溶性流平剂顺序加入制漆缸中，并用高速分散机以600转每分钟的转速持续搅拌5-10分钟，备用；
(4)树脂填料分散：按比例将38份的固含量44％的改性丙烯酸乳液树脂和10份的混合溶剂加入制漆缸中，以600转每分钟的转速搅拌，缓慢加入4份带亲水性基团的蜡粉，加入完毕后，提高转速至1200-1500转每分钟，搅拌10-15分钟。
(5)将上述制备的备用助剂、色浆投入步骤(4)中的制漆缸中，用高速分散机以600-800转每分的转速搅拌10-15分钟；
(6)最后加入21份的混合溶剂，以600-800转每分的转速搅拌5分钟至均一混合物，调节粘度为25±3秒；
(7)用双层250目滤网过滤包装。
实施例八
施工方法：
| 使用底材： | HIPS | 底材处理： | 白电油擦拭、除尘 |
| 环境温度： | 5-30℃ | 喷涂压力： | 0.3-0.4mPa |
| 环境湿度： | 45％-75％RH | 喷枪口径： | 1.5-1.8mm |
| 涂装方式： | 空气喷涂 | 喷涂距离： | 15-20cm |
| 施工粘度： | 25±5s | 漆膜厚度： | 15-25μm |
| 流平时间： | 室温1-2min | 烘烤干燥： | 65℃，20min |
经上述处理过的HIPS塑胶底材可以达到平整细腻的外观效果，样板放置24h实干后测试，漆膜满足以下技术标准。
技术标准：
Claims (3)
1.一种水性单组份热塑性塑胶涂料，其特征在于，所述的涂料包括以下重量份的各种组分：
1)分散剂 1-6份，
2)颜料 1-20份，
3)水性pH调节剂 0.1-0.5份，
4)水溶性消泡剂 0.1-0.7份，
5)碱溶胀型增稠剂 0.5-2份，
6)防锈剂 0.1-0.3份，
7)水溶性流平剂 0.5-2份，
8)固含量的浓度为44-46%的改性丙烯酸乳液树脂 30-60份，
9)混合溶剂 28-62份，
10) 水溶性增稠剂 0.1-0.4份，
11) 带亲水性基团的消光粉或蜡粉或消光粉和蜡粉的混合物 1-5份，
所述的混合溶剂包括以下重量份的各种组分：
1)二乙二醇乙醚 5-10份，
2)二丙二醇甲醚 15-30份，
3)去离子水 50-75份，
4)重量份为1-10份的二甘醇丁醚或/和重量份为1-10份的DBE。
2.权利要求1所述水性单组份热塑性塑胶涂料的生产方法，其特征在于，所述的方法包括如下步骤：
(1)混合溶剂制备：按比例将混合溶剂混合均匀备用，并加入0.1-0.2份的水溶性消泡剂和/或0.1-0.4份的水溶性增稠剂；
(2)色浆制备: 按比例将1-6份的分散剂和8-12份的混合溶剂按所述比 例在制漆缸中配制后，用高速分散机以600转每分钟的转速，搅拌5分钟，并按所述比例缓慢加入1-20份的颜料，加入完毕后，提高转速至1200转每分钟，分散30分钟后，采用砂磨机进行研磨至细度达15微米以下，备用；
(3)助剂预混：按比例将5-10份的混合溶剂、0.1-0.5份的水溶性pH调节剂、0.1-0.5份的水溶性消泡剂、0.5-2份的碱溶胀型增稠剂、0.1-0.3份的防锈剂和0.5-2份的水溶性流平剂顺序加入制漆缸中，并用高速分散机以600转每分钟的转速持续搅拌5-10分钟，备用；
(4)树脂填料分散：按比例将30-60份的改性丙烯酸乳液树脂和5-15份的混合溶剂加入制漆缸中，以600转每分钟的转速搅拌，再缓慢加入1-5份的带亲水性基团的消光粉或蜡粉或消光粉和蜡粉的混合物，加入完毕后，提高转速至1200-1500转每分钟，搅拌10-15分钟；
(5)将上述制备的备用助剂、色浆投入步骤（4）中的制漆缸中，用高速分散机以600-800转每分的转速搅拌10-15分钟；
(6)最后加入10-25份的混合溶剂，以600-800转每分的转速搅拌5分钟至均一混合物，调节粘度，采用NK-2#测量25℃下为25±3秒；
(7)用双层250目滤网过滤包装。
3.权利要求1所述水性单组份热塑性塑胶涂料的施工方法，其特征在于：所述的方法包括如下步骤：
(1)底材前处理：
适用底材为ABS、PS、HIPS、PC或PMMA塑胶底材；喷涂前用洁净棉花蘸取白电油6#或者120#擦去底材上的污染物，并静电除尘，备用；
(2)喷涂：
在温度5-30℃，相对湿度45-75%的环境条件下，采用空气喷涂，空气压力0.3-0.4Mpa，采用重力式喷枪，口径1.5-1.8mm；喷涂距离15-20cm；底漆施工粘度采用NK-2#测量25℃下为25±3s；漆膜厚度为15-25μm；湿膜流平静置时间1-2min；在55-65℃条件下干燥20min取出，室温实效放置24h实干后进行性能检测。
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| CN 201110027323 CN102146243B (zh) | 2011-01-25 | 2011-01-25 | 水性单组份热塑性塑胶涂料及其生产、施工方法 |
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| CN 201110027323 CN102146243B (zh) | 2011-01-25 | 2011-01-25 | 水性单组份热塑性塑胶涂料及其生产、施工方法 |
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