CN103819987A - 一种水性有机/无机杂合塑胶涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水性有机/无机杂合塑胶涂料及其制备方法，水性有机/无机杂合树脂乳液塑胶涂料以有机/无机杂合树脂乳液为主成膜物，通过无机硅溶胶与有机聚合物分子间的杂合，形成了性能互补，制备的塑胶涂料除硬度高、耐热、耐磨、耐溶剂外，还具有抗冲击性的特点。通过添加补充成膜物丙烯酸树脂-环氧树脂改性醇酸树脂和附着力助剂，进一步提高了涂膜的附着力、抗冲击性。通过各种助剂和颜料的搭配制作出涂膜外观优异并且贮存稳定的水性塑胶涂料。本发明提供的水性塑胶涂料各项性能优异，VOC含量极低，且工艺简单，是易于生产和控制产品质量的绿色环保产品。

Description

一种水性有机/无机杂合塑胶涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于涂料技术领域，特别涉及一种水性有机／无机杂合塑胶涂料及其制备方法。
背景技术
传统的溶剂型塑胶涂料被广泛应用于各种塑料的涂装领域，例如家用电器、汽车、家具、日用品等。溶剂型塑胶涂料施工固体份低，有机溶剂挥发量大，对环境造成污染。目前，水性塑胶涂料逐渐替代溶剂型塑胶涂料，随着环保要求的提高，水性塑胶涂料必然取代溶剂型塑胶涂料，具有广阔的市场前景。
目前市场上的水性塑胶涂料多采用水性丙烯酸树脂或水性PU树脂作为基料配制而成，水性丙烯酸树脂或水性PU树脂作为成膜物具有对塑胶底材附着力好、干燥快的特点，但存在硬度低，耐磨性、耐热性、耐酒精性差等缺陷。
本发明采用水性有机／无机杂合树脂乳液(即本文中所述的聚丙烯酸酯-硅溶胶杂合乳液)作为主成膜物质，水性丙烯酸树脂-环氧树脂改性醇酸树脂为补充成膜物，同时，采用颜填料、助剂、去离子水等制备了一种环保、硬度高、附着力好、耐酒精、耐热、耐磨的有机／无机杂合塑胶涂料。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种性能优异的水性有机／无机杂合树脂乳液塑胶涂料及其制备方法。本发明涂料具有环保、硬度高、附着力好、耐酒精、耐热、耐磨等多项优异性能，同时克服了一般水性无机涂料对塑胶表面附着力差、柔韧性差等缺点。
本发明所采取的技术方案是：
一种水性有机／无机杂合塑胶涂料，按重量份计，包括以下组份：
优选的，所述的水性丙烯酸树脂-环氧树脂改性醇酸树脂为江门市制漆厂有限公司的PJ6901-75、Worlee公司的
Figure BDA0000454115220000022
7107、Cytec公司的
Figure BDA0000454115220000023
VSC6265W／40WA中的至少一种。
优选的，所述的水性醋酸丁酸纤维素为Eastman公司的CAB504-0.2、CMCAB中至少一种。
优选的，所述的附着力促进剂为Degussa公司的LTW、OMG公司的
Figure BDA0000454115220000024
Gen HMP、路博润公司的
Figure BDA0000454115220000025
2063中的至少一种。
优选的，所述的润湿剂为Degussa公司的TEGO WET KL245、Worlee公司的WorleeAdd340和BYK公司的DISPERBYK-2010中的至少一种；所述的pH调节剂为AMP-95、三乙胺、N，N-二甲基乙醇胺、二乙醇胺中的至少一种；所述的消泡剂为BYK公司的BYK-052、BYK-053，EFKA公司的EFKA-2527、EFKA-2550，Degussa公司的TEG0-800、TEG0-805、TEG0-810中的至少一种；所述的流平剂为BYK公司的BYK-333、BYK-380，EFKA公司的EFKA-3772，Worlee公司的WorleeAdd327、WorleeAdd351中的至少一种；所述的增稠剂为科莱恩公司的HS30000YP2、台湾德谦公司的WT-105A和美国罗门哈斯公司的碱溶胀增稠剂AcrysolTM TT-935、AcrysolTM ASE-60中的至少一种。
优选的，所述的颜填料为P.R.254红粉、15：3酞青蓝、P.G.7酞青绿、P.Y.151黄粉、P.B.6炭黑、金红石型钛白粉、沉淀硫酸钡、高岭土、滑石粉、重质碳酸钙中的至少一种。
上述水性有机／无机杂合塑胶涂料的制备方法，包括以下步骤：
1)按重量份依次加入有机／无机杂合乳液树脂、水性丙烯酸树脂-环氧树脂改性醇酸树脂、水性醋酸丁酸纤维素、附着力促进剂、润湿剂、pH调节剂、消泡剂、流平剂、增稠剂、去离子水，分散均匀；
2)再加入颜填料，分散均匀；
3)用砂磨机研磨3～6次，得成品。
优选的，步骤1)所述分散速度为800～1500转／分，分散时间为20～40分钟；步骤2)所述分散速度为1500～2500转／分，分散时间为20～40分钟。
优选的，步骤3)研磨过程中，物料温度控制为50～70℃。
本发明的有益效果是：
(1)本发明采用有机／无机杂合树脂乳液作为主成膜物，使涂膜兼具无机涂膜与有机涂膜的性能，与传统的有机塑胶涂料相比，极大的提高了硬度、耐磨性、耐酒精性。
(2)本发明通过添加水性丙烯酸树脂-环氧树脂改性醇酸树脂，使涂膜在干燥过程中发生吸氧交联反应，进一步提高了涂膜对塑料底材的附着性、抗冲击性。
(3)本发明通过添加附着力促进剂更加增强了涂膜对不同塑胶底材(包括ABS、PS、PVC、PC等)的附着性。
(4)本发明提供的水性塑胶涂料各项性能优异，VOC含量极低，且工艺简单，是易于生产和控制产品质量的绿色环保产品。
具体实施方式
本发明提供的水性有机／无机杂合树脂乳液塑胶涂料以聚丙烯酸酯-硅溶胶杂合乳液为主成膜物，通过无机硅溶胶与有机聚合物分子间的杂合，形成了性能互补，制备的塑胶涂料除硬度高、耐热、耐磨、耐溶剂外，还具有抗冲击性的特点。通过添加补充成膜物丙烯酸树脂-环氧树脂改性醇酸树脂和附着力助剂，进一步提高了涂膜的附着力、抗冲击性。通过各种助剂和颜料的搭配制作出涂膜外观优异并且贮存稳定的水性塑胶涂料。
聚丙烯酸酯-硅溶胶杂合乳液通过无机硅溶胶与有机聚合物分子间的杂合而成其无机硅溶胶组分具有硬度高、耐热、耐磨、耐溶剂的特点，但硅溶胶成膜后太脆，涂膜附着力差。通过与有机聚合物分子间的杂合改善了涂膜的附着力，抗开裂性，而且使涂膜具有一定的柔韧性，对塑胶底材具有一定的附着力。配制涂料时，添加的水性丙烯酸树脂-环氧树脂改性醇酸树脂在干燥过程中吸氧交联，提高了涂膜的交联度，同时进一步提高了涂膜的附着力。通过添加附着力促进剂，加强了涂膜对不同的塑胶底材(例如ABS、PS、PVC、PC等)的附着力。添加水性醋酸丁酸纤维素缩短了涂膜表干时间，并使金属颜料在涂膜中定向排列，形成均匀一致的涂层外观。其他助剂包括润湿剂、pH调节剂、消泡剂、流平剂、增稠剂等，起到了水性涂料一般所要求的润湿、贮存稳定、消泡、流平、增稠等作用。颜填料用于调制各种所需的涂料颜色。
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明内容。
本发明所用聚丙烯酸酯-硅溶胶杂合乳液可按照本领域技术人员所熟知的方法制备获得，或从市面上购买获得(如，广东嘉宝莉化工有限公司的同类型产品)。示例性的，聚丙烯酸酯-硅溶胶杂合乳液可由水性丙烯酸酯树脂与硅溶胶经混合分散而成，优选的，水性丙烯酸酯的酸值为20～60mgKOH／g，重均分子量为10000～50000，硅溶胶的平均粒径为20～ 60nm，分散速度为600～1500转，分散时间为20～40分钟。
实施例1
水性有机／无机杂合塑胶涂料的组成如下：
表1实施例1水性有机／无机杂合塑胶涂料的组成
Figure BDA0000454115220000041
聚丙烯酸酯-硅溶胶杂合乳液由水性丙烯酸酯树脂与硅溶胶经混合分散而成，水性丙烯酸酯的酸值为20mgKOH／g，重均分子量为10000，硅溶胶的平均粒径为30nm，分散速度为1500转／分，分散时间为20分钟。
水性有机／无机杂合塑胶涂料的制备方法：
1)按表1所述组份，依次加入聚丙烯酸酯-硅溶胶杂合乳液、水性丙烯酸树脂-环氧树脂改性醇酸树脂、水性醋酸丁酸纤维素、附着力促进剂、润湿剂、pH调节剂、消泡剂、流平剂、增稠剂、去离子水，以800转／分转速分散40分钟。
2)依次加入金红石钛白粉、沉淀硫酸钡、滑石粉、高岭土，调整分散机转速至1500转／分，高速分散40分钟。
3)用卧式砂磨机研磨3次(研磨时物料温度控制在50～70℃之间)，即得到成品。
实施例2
水性有机／无机杂合塑胶涂料的组成如下：
表2实施例2水性有机／无机杂合塑胶涂料的组成
Figure BDA0000454115220000051
聚丙烯酸酯-硅溶胶杂合乳液由水性丙烯酸酯树脂与硅溶胶经混合分散而成，水性丙烯酸酯的酸值为60mgKOH／g，重均分子量为50000，硅溶胶的平均粒径为20nm，分散速度为600转／分，分散时间为40分钟。
水性有机／无机杂合塑胶涂料的制备方法：
1)按表2所述组份，依次加入聚丙烯酸酯-硅溶胶杂合乳液、水性丙烯酸树脂-环氧树脂改性醇酸树脂、水性醋酸丁酸纤维素、附着力促进剂、润湿剂、pH调节剂、消泡剂、流平剂、增稠剂、水，以1500转／分转速分散20分钟。
2)依次加入P.R.254红粉、沉淀硫酸钡、重质碳酸钙，调整分散机转速至2500转／分，高速分散20分钟。
3)用卧式砂磨机研磨5次(研磨时物料温度控制在50～70℃之间)，即得到成品。
实施例3
水性有机／无机杂合塑胶涂料的组成如下：
表3实施例3水性有机／无机杂合塑胶涂料的组成
Figure BDA0000454115220000052
Figure BDA0000454115220000061
聚丙烯酸酯-硅溶胶杂合乳液由水性丙烯酸酯树脂与硅溶胶经混合分散而成，其中，水性丙烯酸酯的酸值为40mgKOH／g，重均分子量为30000，硅溶胶的平均粒径为60nm，分散速度为1000转／分，分散时间为30分钟。
水性有机／无机杂合塑胶涂料的制备方法：
1)按表3所述组份，依次加入聚丙烯酸酯-硅溶胶杂合乳液、水性丙烯酸树脂-环氧树脂改性醇酸树脂、水性醋酸丁酸纤维素、附着力促进剂、润湿剂、pH调节剂、消泡剂、流平剂、增稠剂、水，以转速1200(转／分)高速分散27分钟。
2)依次加入15：3酞青蓝、高岭土、重质碳酸钙，调整分散机转速至2100(转／分)高速分散28分钟。
3)用卧式砂磨机研磨5次(研磨时物料温度控制在50-70℃之间)，即得到成品。
实施例4
水性有机／无机杂合塑胶涂料的组成如下：
表4实施例4水性有机／无机杂合塑胶涂料的组成
水性有机／无机杂合塑胶涂料的制备方法：
1)按表4所述组份，依次加入聚丙烯酸酯-硅溶胶杂合乳液、水性丙烯酸树脂-环氧树脂改性醇酸树脂、水性醋酸丁酸纤维素、附着力促进剂、润湿剂、pH调节剂、消泡剂、流平 剂、增稠剂、水，以转速1200(转／分)高速分散30分钟。
2)依次加入P.G.7酞青绿、金红石型钛白粉、重质碳酸钙，调整分散机转速至2300(转／分)高速分散30分钟。
3)用卧式砂磨机研磨5次(研磨时物料温度控制在50-70℃之间)，即得到成品。
实施例5
水性有机／无机杂合塑胶涂料的组成如下：
表5实施例5水性有机／无机杂合塑胶涂料的组成
Figure BDA0000454115220000071
水性有机／无机杂合塑胶涂料的制备方法：
1)按表5所述组份，依次加入聚丙烯酸酯-硅溶胶杂合乳液、水性丙烯酸树脂-环氧树脂改性醇酸树脂、水性醋酸丁酸纤维素、附着力促进剂、润湿剂、pH调节剂、消泡剂、流平剂、增稠剂、水，以转速1100(转／分)高速分散32分钟。
2)依次加入P.B.6炭黑、高岭土、滑石粉，调整分散机转速至2100(转／分)分散34分钟。
3)用卧式砂磨机研磨6次(研磨时物料温度控制在50-70℃之间)，即得到成品。
所得水性有机／无机杂合塑胶涂料的性能指标如表10所示。检测结论：各项技术指标合格。
实施例6
水性有机／无机杂合塑胶涂料的组成如下：
表6实施例6水性有机／无机杂合塑胶涂料的组成
Figure BDA0000454115220000081
水性有机／无机杂合塑胶涂料的制备方法：
1)按表6所述组份，依次加入聚丙烯酸酯-硅溶胶杂合乳液、水性丙烯酸树脂-环氧树脂改性醇酸树脂、水性醋酸丁酸纤维素、附着力促进剂、润湿剂、pH调节剂、消泡剂、流平剂、增稠剂、水，以转速1000(转／分)高速分散38分钟。
2)依次加入P.Y.151黄粉、沉淀硫酸钡、滑石粉，调整分散机转速至1700(转／分)高速分散37分钟。
3)用卧式砂磨机研磨6次(研磨时物料温度控制在50-70℃之间)，即得到成品。
对实施例1～6制备的水性有机／无机杂合塑胶涂料进行性能测试，测试结果如表7所示，各项技术指标均合格。
表7实施例1～6制备的产品性能指标
Figure BDA0000454115220000082
Figure BDA0000454115220000091

Claims (9)

1.一种水性有机/无机杂合塑胶涂料，按重量份计，包括以下组份：
聚丙烯酸酯—硅溶胶杂合乳液 20～40份，
水性丙烯酸树脂-环氧树脂改性醇酸树脂 5～10份，
水性醋酸丁酸纤维素 1～5份，
附着力促进剂 0.8～3份，
润湿剂 0.2～0.6份，
pH调节剂 0.5～4份，
消泡剂 0.2～1份，
流平剂 0.1～1份，
增稠剂 0～2份，
颜填料 18～40份，
去离子水 10～25份。
2.根据权利要求1所述的塑胶涂料，其特征在于：所述的水性丙烯酸树脂-环氧树脂改性醇酸树脂为江门市制漆厂有限公司的PJ6901-75、Worlee公司的Cryl® 7107、Cytec公司的Viacryl® VSC 6265W/40WA中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的塑胶涂料，其特征在于：所述的水性醋酸丁酸纤维素为Eastman公司的CAB 504-0.2、CMCAB中至少一种。
4.根据权利要求1所述的塑胶涂料，其特征在于：所述的附着力促进剂为Degussa公司的LTW、OMG公司的Borchi® Gen HMP、路博润公司的Lubrizol® 2063中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的塑胶涂料，其特征在于：所述的润湿剂为Degussa公司的TEGO WET KL 245、Worlee公司的WorleeAdd 340和BYK公司的DISPERBYK-2010中的至少一种；所述的pH调节剂为AMP-95、三乙胺、N, N-二甲基乙醇胺、二乙醇胺中的至少一种；所述的消泡剂为BYK公司的BYK-052、 BYK-053，EFKA公司的EFKA-2527、EFKA-2550，Degussa公司的TEG0-800、TEG0-805、TEG0-810中的至少一种；所述的流平剂为BYK公司的BYK-333、BYK-380，EFKA公司的EFKA-3772，Worlee公司的WorleeAdd 327、WorleeAdd 351中的至少一种；所述的增稠剂为科莱恩公司的HS 30000 YP2、台湾德谦公司的WT-105A和美国罗门哈斯公司的碱溶胀增稠剂AcrysolTM TT-935、AcrysolTM ASE-60中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的塑胶涂料，其特征在于：所述的颜填料为P.R.254红粉、15：3酞青蓝、P.G.7酞青绿、P.Y.151黄粉、P.B.6炭黑、金红石型钛白粉、沉淀硫酸钡、高岭土、滑石粉、重质碳酸钙中的至少一种。
7.一种权利要求1～6任意一项所述水性有机/无机杂合塑胶涂料的制备方法，包括以下步骤：
1）按重量份依次加入有机/无机杂合乳液树脂、水性丙烯酸树脂-环氧树脂改性醇酸树脂、水性醋酸丁酸纤维素、附着力促进剂、润湿剂、pH调节剂、消泡剂、流平剂、增稠剂、去离子水，分散均匀；
2）再加入颜填料，分散均匀；
3）用砂磨机研磨3～6次，得成品。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：步骤1) 所述分散速度为800～1500转/分，分散时间为20～40分钟；步骤2）所述分散速度为1500～2500转/分，分散时间为20～40分钟。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：步骤3)研磨过程中，物料温度控制为50～70℃。
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