CN108102451A - 一种水性塑胶表面硬化涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种塑料表面涂料领域，具体涉及一种水性塑胶表面硬化涂料及其制备方法，本发明提供了一种水性塑胶表面硬化涂料，包括以下质量份的原料：水性酸性硅溶胶20～40份，水性酸性铝溶胶10～30份，水性聚酰亚胺或其改进物分散液10～30份，醇类溶剂5～15份，颜料1～5份，填料5～20份，润湿剂0.1～1份，消泡剂0.1～1份，硅烷复合物20～40份，该水性塑胶表面硬化涂料和塑料表面具有良好的结合力，且硬度高、抗刮擦性和耐沾污性好。

Description

一种水性塑胶表面硬化涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种塑料表面涂料领域，具体涉及一种水性塑胶表面硬化涂料及其制备方法。

背景技术

塑料因其具有质量轻、耐锈蚀等优异性能，而被广泛应用于电子电器外壳，但是，塑料表面硬度比较低，容易受到划伤。一旦表面划伤，就会严重影响外观效果和其表面光学性能，因而通常会对塑料外壳进行表面硬化处理；现有的塑料外壳表面硬化处理主要有两种技术，一种是用合适的粘合剂将硬化层粘合到塑料表面，在专利号为CN101068896A，专利名称为“适合作为粘合剂的热硬化硅酮涂层”的中国专利公开了在一种热塑性塑料表面用粘合底层涂料处理方法，表面涂覆硅酮组合物，在塑料表面形成硬度高的硅酮膜，该方法在使用中由于含有溶剂，对环境会有污染，另外粘结固化时间较长；另一种常用技术是在塑料表面喷涂硬化涂层，而后采用UV固化，在专利号为CN105754130A，专利名称为“一种塑料表面的硬化处理方法”的中国专利中公开了一种塑料表面的硬化处理方法，该方法是在塑料表面喷涂上一层光固化漆料，用紫外光固化所形成的涂膜，其硬度尽管有显著改善，但是硬度还是较低；在专利号为CN102643596A，专利名称为“PET基材用UV硬化涂料组合物及其制备方法”的中国专利中公开了一种PET基材用UV硬化涂料组合物及其制备方法，其次在专利号为CN103740265A，专利名称为“一种塑料表面硬化处理用紫外光固化涂料”公开了一种以聚氨酯丙烯酸酯为主成膜物质的涂料，但在该涂料中使用了大量的有机溶剂，严重危害了施工人员的身体健康，且会导致涂膜材料收缩翘曲。

无机涂层的硬度较高，其作为保护层已成功用于金属表面，在申请号为CN2005100247772，专利名称为“一种复合烤瓷材料”的中国专利中提到一种硅溶胶－有机硅聚合物，但是使用该硅溶胶－有机硅聚合物作为成膜物质制备而成的耐高温涂料需要添加一定比例的高沸点有机溶剂；在申请号为CN2008100101149，专利名称为“一种改性硅溶胶及其在制备水性涂料中的应用”的中国专利中公开了以碱性硅溶胶为原料，调节成酸性后，用甲基三甲氧基硅烷对其改性，所得的硅烷改性硅溶胶为水性的，但其脆性较大，储存期短，使用不方便，由于塑料表面极性弱，如何增强无机涂层和塑料表面的附着力，是该专业技术领域的研究难题。

本发明提供的水性塑胶表面硬化涂料是通过水性酸性硅溶胶、水性酸性铝溶胶与有机硅氧烷进行交联反应得到一个三维立体网状结构的超硬涂膜，并通过在反应中参杂聚酰亚胺或其改进物与无机材料进行杂化以改变其纯无机涂膜硬度过高而易开裂等技术难题，从而得到有机树脂增韧的无机杂化聚合物网状结构，同时提高涂层和塑料的界面表面附着力，使得该水性塑胶表面硬化涂料既具有普通涂料成本低、重量轻、韧性、抗冲击好、防腐蚀性能优异、装饰性高的特点，又具有无机陶瓷涂层硬度高、耐候性能好、耐溶剂和化学药品性能好、耐磨性好的优点。

发明内容

本发明一种环保型塑料表面硬化涂料制备技术解决了现有塑料表面硬度较低、成本高及现有技术挥发性有机化合物高，涂料对施工人员健康影响较大等问题。

本发明的主要目的是提供一种水性塑胶表面硬化涂料及其制备方法，该水性塑胶表面硬化涂料塑料表面结合力好，硬度高。

本发明所采取的技术方案为一种水性塑胶表面硬化涂料，包括以下质量份的原料:水性酸性硅溶胶20～40份，水性酸性铝溶胶10～30份，水性聚酰亚胺或其改进物分散液10～30份，醇类溶剂5～15份，颜料1～5份，填料5～20份，润湿剂0.1～1份，消泡剂0.1～1份，硅烷复合物20～40份。

优选的，所述水性酸性硅溶胶的固体份百分比为15-50％，水性酸性铝溶胶的固体份百分比为30％。

优选的，所述水性聚酰亚胺或其改进物分散液为水性联苯性聚酰亚胺树脂、水性均苯型聚酰亚胺树脂、水性聚酰胺酰亚胺树脂、水性聚醚酰亚胺的一种或两种以上的混合物。

优选的，所述硅烷复合物是甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷一种或两种以上的混合物。

优选的，所述醇类溶剂是甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇的一种或两种以上的混合物。

本发明还提供了一种上述任一水性塑胶表面硬化涂料的制备方法，包括如下步骤：

S1、在研磨釜中加入水性酸性铝溶胶、水性聚酰亚胺或其改进物分散液、颜料、填料后，在1900～2000rpm的转速下高速研磨2小时，得到第一组分；

S2、将水性酸性硅溶胶加入到所述第一组分中，搅拌均匀，得到第二组分。

S3、在搅拌釜中将适量醇类溶剂和去离子水混合均匀后加入所述第二组分中搅拌混合均匀，得到第三组分；

S4、在搅拌釜中将所述第一组分和所述第三组分混合均匀后加入消泡剂、润湿剂搅拌，使物料混合均匀，得到第四组分。

S5、将所述第四组分与混合搅拌好的硅烷以2-4:1的比例进行混合搅拌15-20分钟后即可制得成品。

本发明提供的水性塑胶表面硬化涂料是通过水性酸性硅溶胶、有机硅氧烷及聚酰亚胺或其改进物复配制得，在成膜过程中能形成有机树脂增韧的无机杂化聚合物网状结构，同时提高涂层和塑料的界面表面结合力，使得该水性塑胶表面硬化涂料既具有普通涂料成本低、重量轻、韧性、抗冲击好、防腐蚀性能优异、装饰性高的特点，又具有无机陶瓷涂层硬度高、耐候性能好、耐溶剂和化学药品性能好、耐磨性好的优点。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不是用于限制本发明。

实施例1

一种水性塑胶表面硬化涂料，包括以下原料:

其中水性酸性硅溶胶的固体份百分比为30％，水性酸性铝溶胶的固体份百分比为30％。

其制备方法为在研磨釜中加入15质量份的水性酸性铝溶胶、15质量份的水性联苯性聚酰亚胺树脂、1质量份的颜料和5质量份的填料后，在2000rpm的转速下高速研磨2小时，得到第一组分，此时第一组分的物料细度达到5μm以下；然后将20质量份的水性酸性硅溶胶加入到第一组分中，搅拌均匀，得到第二组分；在搅拌釜中将10质量份的甲醇溶剂和去离子水混合均匀后加入第二组分中搅拌混合均匀，得到第三组分；在搅拌釜中将第一组分和第三组分混合均匀后加入0.5质量份的消泡剂、0.5质量份的润湿剂搅拌，使物料混合均匀，得到第四组分；将第四组分与混合搅拌好的甲基三甲氧基硅烷以2:1的比例进行混合搅拌15分钟后即可制得成品。

该实施例一的所制得的水性塑胶表面硬化涂料涂在PC塑料表面后的各性能指标和现有技术中的普通涂料对比，如下表：

实施例2

一种水性塑胶表面硬化涂料，包括以下原料：

其中水性酸性硅溶胶的固体份百分比为40％，水性酸性铝溶胶的固体份百分比为30％。

其制备方法为在研磨釜中加入20质量份的水性酸性铝溶胶、10质量份的水性均苯型聚酰亚胺树脂及水性聚酰胺酰亚胺树脂的混合物、1质量份的颜料和5质量份的填料后，在1900rpm的转速下高速研磨2小时，得到第一组分，此时第一组分的物料细度可达到5μm以下；然后将30质量份的水性酸性硅溶胶加入到第一组分中，搅拌均匀，得到第二组分；在搅拌釜中将5质量份的异丙醇溶剂和去离子水混合均匀后加入第二组分中搅拌混合均匀，得到第三组分；在搅拌釜中将第一组分和第三组分混合均匀后加入0.1质量份的消泡剂、0.1质量份的润湿剂搅拌，使物料混合均匀，得到第四组分；将第四组分与混合搅拌好的甲基三甲氧基硅烷以3.3:1的比例进行混合搅拌15分钟后即可制得成品。

该实施例二制得的水性塑胶表面硬化涂料涂在PET塑料表面涂在PC塑料表面后的各性能指标和现有技术中的普通涂料对比，如下表：

以上对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种水性塑胶表面硬化涂料，其特征在于，包括以下质量份的原料:

水性酸性硅溶胶20～40份，水性酸性铝溶胶10～30份，水性聚酰亚胺或其改进物分散液10～30份，醇类溶剂5～15份，颜料1～5份，填料5～20份，润湿剂0.1～1份，消泡剂0.1～1份，硅烷复合物20～40份。

2.根据权利要求1所述的一种水性塑胶表面硬化涂料，其特征在于，所述水性酸性硅溶胶的固体份百分比为15-50％，水性酸性铝溶胶的固体份百分比为30％。

3.根据权利要求1所述的一种水性塑胶表面硬化涂料，其特征在于，所述水性聚酰亚胺或其改进物分散液为水性联苯性聚酰亚胺树脂、水性均苯型聚酰亚胺树脂、水性聚酰胺酰亚胺树脂、水性聚醚酰亚胺的一种或两种以上的混合物。

4.根据权利要求1所述的一种水性塑胶表面硬化涂料，其特征在于，所述硅烷复合物是甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷一种或两种以上的混合物。

5.根据权利要求1所述的一种水性塑胶表面硬化涂料，其特征在于，所述醇类溶剂是甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇的一种或两种以上的混合物。

6.制备权利要求1-5任一所述的水性塑胶表面硬化涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、在研磨釜中加入水性酸性铝溶胶、水性聚酰亚胺或其改进物分散液、颜料、填料后，在1900～2000rpm的转速下高速研磨2小时，得到第一组分；

S2、将水性酸性硅溶胶加入到所述第一组分中，搅拌均匀，得到第二组分。

S3、在搅拌釜中将适量醇类溶剂和去离子水混合均匀后加入所述第二组分中搅拌混合均匀，得到第三组分；

S4、在搅拌釜中将所述第一组分和所述第三组分混合均匀后加入消泡剂、润湿剂搅拌，使物料混合均匀，得到第四组分。

S5、将所述第四组分与混合搅拌好的硅烷以2-4:1的比例进行混合搅拌15-20分钟后即可制得成品。