CN106010198B - 一种水性儿童玩具清漆及其制备方法 - Google Patents

一种水性儿童玩具清漆及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种水性儿童玩具清漆及其制备方法，包括以下原料组分，各组分的重量份数为：水性聚氨酯树脂70‑90％；水性润湿剂0.2‑0.5％；水性消泡剂0.2‑0.5％；附着力促进剂2‑4％；耐磨助剂1‑2％；成膜助剂1‑3％；水性增稠剂0.5‑1％；水余量；所述水性聚氨酯树脂包括高光水性聚氨酯树脂A和弹性水性聚氨酯树脂B，高光水性聚氨酯树脂A与弹性水性聚氨酯树脂B的重量比例为(1‑3)：(5‑7)。本发明获得的水性儿童玩具清漆，主要应用于玩具球的表面，环保性能好，不会对儿童的身心健康造成影响，且清漆具有极好的拉伸强度和附着力，可随着玩具球的变形而随之发生变化，不会出现脱层现象；光泽度高；在PVC、PU等玩具球上具有极好的附着力，耐磨性能优异。

Description

一种水性儿童玩具清漆及其制备方法
技术领域
本发明涉及水性涂料领域，具体公开了一种水性儿童玩具清漆及其制备方法。
背景技术
儿童抵抗力差，对于儿童玩具漆的安全要求也高，儿童在玩玩具的过程中，不断的触摸玩具，甚至还会放进嘴里，因此，如果表面涂的漆不安全环保，直接会对儿童产生危害，目前儿童玩具漆多以溶剂型漆为主，这种漆容易产生挥发性有害物质，严重威胁着儿童的安全。现有一些水性儿童玩具清漆来代替溶剂型漆，减少了对儿童的身体伤害，但是大多数水性漆在气球上喷涂后会出现附着力低、耐磨性差和耐水性差的问题。因此，亟需一种新的水性儿童玩具清漆解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种水性儿童玩具清漆及其制备方法，该水性儿童玩具清漆具有无毒、环保的优点，对PVC、PU等玩具球上具有极好的附着力，并且具有良好的弹性及耐磨性。
为了实现以上目的及其他目的，本发明是通过包括以下技术方案实现的：一种水性儿童玩具清漆，包括以下原料组分，各组分的重量份数为：
其中，所述水性聚氨酯树脂包括高光水性聚氨酯树脂A和弹性水性聚氨酯树脂B，所述高光水性聚氨酯树脂A的光泽大于95°，所述弹性水性聚氨酯树脂B的涂膜伸长率为300-700％，所述高光水性聚氨酯树脂A与所述弹性水性聚氨酯树脂B的重量比例为(1-3)：(5-7)。
本发明技术方案中采用由两种芳香族树脂混合的水性树脂，使得漆膜光泽、拉伸性能有明显提高。优选地，所述高光水性聚氨酯树脂A为型号KT300A的水性聚氨酯树脂，所述弹性水性聚氨酯树脂B为型号KT706的水性聚氨酯树脂。其中，KT300A水性聚氨酯树脂为水性芳香族阴离子聚氨酯树脂，光泽大于95°，分子量30000-50000，固含量34-36％，粘度不大于60s；KT706水性聚氨酯树脂为水性芳香族阴离子聚氨酯树脂，具有很好的拉伸强度，耐水性好，对PVC、PU塑料具有很好的附着力，分子量30000-50000，固含量34-36％，粘度不大于60s。
优选地，所述水性润湿剂为有机硅改性润湿剂。
更优选地，所述水性润湿剂型号选自SP-994、TEGO270和OT-75。
优选地，所述水性消泡剂为聚醚改性有机硅消泡剂或矿物油消泡剂。
更优选地，所述聚醚有机硅改性消泡剂的型号选自TEGO902W、QX-600和Y-14865，所述矿物油消泡剂的型号为NXZ。
优选地，所述附着力促进剂为有机硅促进剂。
更优选地，所述附着力促进剂的型号为silok-628。
优选地，所述耐磨助剂为硅氧烷类耐磨剂。
更优选地，所述耐磨助剂的型号为道康宁51。
优选地，所述成膜助剂为醇醚类助剂。所述成膜助剂为增加水性树脂的溶解性。
更优选地，所述成膜助剂选自二丙二醇甲醚(DMP)、二丙二醇乙醚、醇酯12、丙二醇丁醚中任意一种或者多种。
优选地，所述水性增稠剂为聚氨酯缔合型增稠剂。
更优选地，所述缔合型聚氨酯类增稠剂的型号选自RM2020和UH-752。
本发明公开一种制备如上述所述的水性儿童玩具清漆的方法，包括以下步骤：1)将所述水性聚氨酯树脂加入搅拌机中，开启搅拌，搅拌速度为300-500转/分钟；2)依次添加所述润湿剂、所述消泡剂、所述附着力促进剂、所述耐磨助剂、所述成膜助剂、所述增稠剂和所述水，充分搅拌均匀，既获得水性玩具清漆。
优选地，常温下，所述水性玩具清漆的粘度范围控制在45-60s，适合喷涂工艺。
综上所述，本发明提供一种水性儿童玩具清漆及其制备方法，本发明的有益效果：本发明获得的水性儿童玩具清漆，环保性能好，不含有甲醛、苯系物、重金属等，不会对儿童的身心健康造成影响。水性儿童玩具清漆具有极好的拉伸强度，可以随着玩具球的变形而随之发生变化，将玩具球充满气体，玩具球表面的漆膜都不会发生变化；水性儿童玩具清漆光泽度高，可达到85°以上；水性儿童玩具清漆在PVC、PU等玩具球上具有极好的附着力，耐磨性能优异；水性儿童玩具清漆耐水性好，将喷涂水性儿童玩具清漆的气球放在常温水中1个月，气球表面的漆膜没有发生变化，依旧完好。
与市场所用的油性漆相比，本发明获得的水性儿童玩具清漆为无毒，无味的水性漆，大大减少环境污染，避免了对儿童身体的伤害。
具体实施方式
下面结合实施例进一步阐述本发明。应理解，实施例仅用于说明本发明，而非限制本发明的范围。
本发明提供了一种水性儿童玩具清漆，其采用水性聚氨酯树脂是由两种水性芳香族聚氨酯树脂复配而成，既具有光泽高，还具有良好的拉伸性能以及优异的附着力。优选地，两种水性芳香族聚氨酯树脂分别为合肥科天公司型号KT300A和KT706水性聚氨酯树脂，无毒纯环保，不含甲醛、苯等有害溶剂，对人体无伤害，VOC含量符合国际环保标准。型号KT300A水性聚氨酯的光泽大于95°，一般应用于高光涂料领域；而KT706水性聚氨酯树脂，其涂膜的弹性较好，一般应用皮革表面处理领域，两种水性聚氨酯树脂复配后使获得的水性儿童玩具清漆既具有良好的拉伸性能，又具有很高的光泽。
为提高水性漆在玩具球表面的成膜性能，常加入一些亲水性的助溶剂。亲水助溶剂为醇醚类溶剂，比如：二丙二醇甲醚(DMP)、二丙二醇乙醚、醇酯12、丙二醇丁醚等。
在涂布过程中要求水性儿童玩具清漆在玩具球表面充分流平的条件为二者之间的接触角为零，即玩具球的表面能和儿童玩具清漆的表面能近似相等。对于水性涂料体系而言，在某些具有低表面能的玩具球上极有可能出现润湿的问题。而通过添加少量的水性润湿剂，便可达到降低漆涂膜表面张力的目的，使清漆变得易于涂布。润湿剂的种类和用量根据水性树脂的表面张力、基材的界面张力进行选择，本发明优选地水性润湿剂为有机硅润湿剂，可达到降低体系表面张力，促进脱泡的效果。水性润湿剂的加入量一定要适中，过多的水性润湿剂会形成胶束。
本发明选用型号silok-628附着力促进剂，大大提高水性儿童玩具清漆和玩具球之间的层间附着力，并且采用极小的附着力促进剂用量，即可获得高强的附着力与键结力，避免了气球采用水性儿童玩具清漆后没过多长时间就会出现漆膜脱落问题。
本发明选用型号道康宁51耐磨助剂作为耐磨助剂，提高水性儿童玩具清漆的防粘连、抗回粘的性能，还可以降低摩擦系数，提高抗磨损性能，提供非常好的手感。并且道康宁51耐磨助剂添加量小，道康宁51耐磨助剂添加的重量占整个水性儿童玩具清漆重量的1％至2％。
下面结合具体的实施例对本发明的技术方案进行说明。
表1中为实施例1～7中各原料组分的配比，表中各原料组分的含量为重量份。
表1实施例1～7中各原料组分的重量配比
实施例1
将10kg水性聚氨酯树脂(合肥科天公司KT300A)、70kg水性聚氨酯树脂(合肥科天公司KT706)加入搅拌机中，开启搅拌，搅拌速度为400转/分钟；依次添加0.3kg水性润湿剂(TEGO245)、0.3kg水性消泡剂(TEGO902W)、3kg附着力促进剂(silok-628)、1kg耐磨助剂(道康宁51)、1kg成膜助剂(DPM)、0.5kg水性增稠剂(RM2020)和13.9kg水，充分搅拌均匀，既获得水性玩具清漆。
实施例2
将15kg水性聚氨酯树脂(合肥科天公司KT300A)、65kg水性聚氨酯树脂(合肥科天公司KT706)加入搅拌机中，开启搅拌，搅拌速度为400转/分钟；依次添加0.3kg水性润湿剂(TEGO245)、0.3kg水性消泡剂(TEGO902W)、3kg附着力促进剂(silok-628)、1kg耐磨助剂(道康宁51)、1kg成膜助剂(DPM)、0.5kg水性增稠剂(RM2020)和13.9kg水，充分搅拌均匀，既获得水性玩具清漆。
实施例3
将20kg水性聚氨酯树脂(合肥科天公司KT300A)、60kg水性聚氨酯树脂(合肥科天公司KT706)加入搅拌机中，开启搅拌，搅拌速度为400转/分钟；依次添加0.3kg水性润湿剂(TEGO245)、0.3kg水性消泡剂(TEGO902W)、3kg附着力促进剂(silok-628)、1kg耐磨助剂(道康宁51)、1kg成膜助剂(DPM)、0.5kg水性增稠剂(RM2020)和13.9kg水，充分搅拌均匀，既获得水性玩具清漆。
实施例4
将25kg水性聚氨酯树脂(合肥科天公司KT300A)、55kg水性聚氨酯树脂(合肥科天公司KT706)加入搅拌机中，开启搅拌，搅拌速度为400转/分钟；依次添加0.3kg水性润湿剂(TEGO245)、0.3kg水性消泡剂(TEGO902W)、3kg附着力促进剂(silok-628)、1kg耐磨助剂(道康宁51)、1kg成膜助剂(DPM)、0.5kg水性增稠剂(RM2020)和13.9kg水，充分搅拌均匀，既获得水性玩具清漆。
实施例5
将30kg水性聚氨酯树脂(合肥科天公司KT300A)、50kg水性聚氨酯树脂(合肥科天公司KT706)加入搅拌机中，开启搅拌，搅拌速度为400转/分钟；依次添加0.3kg水性润湿剂(TEGO245)、0.3kg水性消泡剂(TEGO902W)、3kg附着力促进剂(silok-628)、1kg耐磨助剂(道康宁51)、1kg成膜助剂(DPM)、0.5kg水性增稠剂(RM2020)和13.9kg水，充分搅拌均匀，既获得水性玩具清漆。
实施例6
将30kg水性聚氨酯树脂(合肥科天公司KT300A)、50kg水性聚氨酯树脂(合肥科天公司KT706)加入搅拌机中，开启搅拌，搅拌速度为400转/分钟；依次添加0.3kg水性润湿剂(TEGO245)、0.3kg水性消泡剂(TEGO902W)、3kg附着力促进剂(silok-628)、1.5kg耐磨助剂(道康宁51)、1kg成膜助剂(DPM)、0.5kg水性增稠剂(RM2020)和13.4kg水，充分搅拌均匀，既获得水性玩具清漆。
实施例7
将30kg水性聚氨酯树脂(合肥科天公司KT300A)、50kg水性聚氨酯树脂(合肥科天公司KT706)加入搅拌机中，开启搅拌，搅拌速度为400转/分钟；依次添加0.3kg水性润湿剂(TEGO245)、0.3kg水性消泡剂(TEGO902W)、3kg附着力促进剂(silok-628)、2.0kg耐磨助剂(道康宁51)、1kg成膜助剂(DPM)、0.5kg水性增稠剂(RM2020)和12.9kg水，充分搅拌均匀，既获得水性玩具清漆。
性能测试：
将实施例1-7的水性儿童玩具清漆分别喷涂到相同材质的玩具球表面，干燥后，具体测试以下性能：
(1)耐水性：常温下，将各个玩具球浸泡在水中1个月，观察玩具球表面漆膜是有无异常变化，比如，玩具球表面是否存在明显地褪色、变色、异色，表面漆膜是否出现起泡、起皱。
(2)耐磨性：通过taber法进行测试，将各个玩具球与H18砂轮通过1000g的荷重以72转/分钟的速度进行摩擦1000次，观察玩具球表面漆膜是否出现损伤。
(3)耐折性：常温下，将各个玩具球置于耐折机中测试5000次，观察漆膜表面是否开裂。
(4)弹性：将各个玩具球充入气体，气体的体积是玩具球原体积的三倍，观察玩具球的表面漆膜是否出现开裂、起皱现象。
(5)耐汗水性：
①汗水浸泡测试：在室温23±2℃下，将被测试涂漆层的50％浸入人工汗水中，48小时后取出静置24小时，进行外观检视和附着性检测。表面是否有异常变化，异常变化包括出现凹痕、起泡、龟裂、剥离、破裂、脱落、露底材料等缺陷，以及在自然光源下，是否有明显目视可见褪色、变色、异色。
②汗水摩擦测试：在室温23±2℃下，人工汗液浸湿的脱脂棉折叠4层，500g的力，距离6cm，来回擦拭被测漆膜，一个来回计为1循环，速度为60循环/分钟，500循环后观察漆膜是否有气泡、起皱、破裂现象，是否有明显异色。
其中，人工汗液配方为：1)氯化钠20g/L；2)氯化铵17.5g/L；3)尿素5g/L；4)醋酸2.5g/L；5)乳酸15g/L；氢氧化钠适量(调节溶液pH值达到6.5)。
表2实施例1至7水性儿童玩具清漆产品的技术性能检测结果
实施例1～7中的水性儿童玩具清漆的术性能结果如表2所示，从表2可以看出，实施例1～7获得水性儿童玩具清漆的耐水性、耐磨性均符合要求；实施例1～7获得水性儿童玩具清漆具有很好的耐折性和弹性，实施例1～7获得水性儿童玩具清漆光泽度高，均达到85°以上，水性儿童玩具清漆的甲醛释放量为ND(Not detected简写，翻译为未检出)，减少对儿童身体的伤害。经过对实施例1～7获得水性儿童玩具清漆进行耐汗水浸泡测试和耐汗水摩擦测试，均未发现出现异常，说明实施例1～7获得水性儿童玩具清漆的耐汗水性强。
综上所述，本发明获得的水性儿童玩具清漆，环保性能好，不含有甲醛、苯系物、重金属等，不会对儿童的身心健康造成影响。水性儿童玩具清漆具有极好的拉伸强度，可以随着气球的变形而随之发生变化，将气球充满气体，气球表面的漆膜都不会发生变化；水性儿童玩具清漆光泽度高；水性儿童玩具清漆在PVC、PU等玩具球上具有极好的附着力，耐磨性能优异；水性儿童玩具清漆耐水性好。本发明获得的水性儿童玩具清漆符合安全、环保、节能要求且有利于人身健康，原料成本低，适合工业化生产。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种水性儿童玩具清漆，其特征在于：包括以下原料组分，各组分的重量分数为：
其中，所述水性聚氨酯树脂包括高光水性聚氨酯树脂A和弹性水性聚氨酯树脂B，所述高光水性聚氨酯树脂A的光泽大于95°，所述弹性水性聚氨酯树脂B的涂膜伸长率为300-700％，所述高光水性聚氨酯树脂A与所述弹性水性聚氨酯树脂B的重量比例为(1-3)：(5-7)。
2.如权利要求1所述的水性儿童玩具清漆，其特征在于：所述高光水性聚氨酯树脂A为型号KT300A的水性聚氨酯树脂，所述弹性水性聚氨酯树脂B为型号KT706的水性聚氨酯树脂。
3.如权利要求1所述的水性儿童玩具清漆，其特征在于：所述水性润湿剂为有机硅改性润湿剂。
4.如权利要求1所述的水性儿童玩具清漆，其特征在于：所述水性消泡剂为聚醚改性有机硅消泡剂或矿物油消泡剂。
5.如权利要求1所述的水性儿童玩具清漆，其特征在于：所述附着力促进剂为有机硅促进剂。
6.如权利要求1所述的水性儿童玩具清漆，其特征在于：所述耐磨助剂为硅氧烷类耐磨剂。
7.如权利要求1所述的水性儿童玩具清漆，其特征在于：所述成膜助剂为醇醚类助剂。
8.如权利要求1所述的水性儿童玩具清漆，其特征在于：所述水性增稠剂为聚氨酯缔合型增稠剂。
9.一种制备如权利要求1至8任一所述的水性儿童玩具清漆的方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)将所述水性聚氨酯树脂加入搅拌机中，开启搅拌，搅拌速度为300-500转/分钟；
2)依次添加所述水性润湿剂、所述水性消泡剂、所述附着力促进剂、所述耐磨助剂、所述成膜助剂、所述水性增稠剂和所述水，充分搅拌均匀，即获得水性儿童玩具清漆。
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