CN110607118A - 一种水性塑胶漆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水性塑胶漆及其制备方法，属于油漆领域。本发明制备的漆膜柔性剂，使得软硬链段之间的氢键结合增强，使得漆膜的拉伸强度得到提高，而使得漆膜的韧性得到提升；在水性塑胶漆中引入耐磨添加剂，降低塑胶漆涂层的摩擦系数和磨损，提高涂膜的抗疲劳性，从而提高对基体物的保护性能；制备的硬度增强剂，使得其为塑胶漆固化时提供更多的交联点，形成高度交联的网络结构，同时也是的形成的漆膜骨架结构为塑胶漆提供较强的机械性能，使得漆膜的硬度得到提高。本发明解决了目前塑胶漆的硬度和韧性较差的问题。

Description

一种水性塑胶漆及其制备方法

技术领域

本发明涉及油漆领域，尤其涉及一种水性塑胶漆及其制备方法。

背景技术

塑胶漆系以热可塑丙烯酸树脂为基体，辅以高档适用助剂及颜料调配而成的标准型塑料油漆。该漆具有硬度高、光泽高、高分丰满度、层间附着力好、易施工等特点，广泛用于塑料底材的产品涂装。如塑料玩具、塑料日用品、电器产品、塑料工艺品等。由于丙烯酸塑胶漆具有良好的附着力和韧性，对湿热有较好的稳定性，适用于汽车内饰塑料件的涂饰和汽车塑胶件的涂饰，在市场上受到广泛欢迎。然而，作为涂装于表面的油漆，现有的丙烯酸塑胶漆通常会对环境带来危害，塑胶漆中的有机溶剂蒸气会刺激眼睛粘膜而使人流泪。若塑胶漆中的有机溶剂与皮肤接触会溶解皮肤油脂而渗入组织，干扰生理机能、脱水，从而导致因皮肤干裂而感染污物及细菌。若有机溶剂接触皮肤表皮，会导致表皮肤角质溶解引起表皮角质化，刺激表皮引起红肿及气泡部份。若油漆溶剂渗入人体内，则会破坏血球及骨髓等。现有塑胶漆的有机溶剂蒸气经由呼吸器官吸入人体后，人往往会产生麻醉作用。蒸气吸入后大部份经企管而达肺部，然后经血液或淋巴液传送至其他器官，造成不同程度之中毒现象。常会对呼吸道、神经系统、肺、肾、血液及造血系统产生重大毒害。随着人们健康和环保意识的不断增强，塑胶漆的水性化的趋势锐不可挡。然而，虽然采用水性塑胶漆可有效减小对环境的影响，但是，作为面漆涂装所用，塑胶漆的漆膜硬度是一项重要指标，涂膜硬度（paint film hardness）是表示漆膜机械强度的重要性能之一。其物理意义可理解为漆膜表面对作用其上的、另一个硬度较大的物体所表现的阻力。可以通过测定涂膜在较小的接触面上承受一定质量负荷时所表现出来的抵抗变形的能力加以确定（包括由于碰撞、压陷或擦划等而造成的变形能力）。随着市场上对工业机械设备、五金家电、农用机械等金属基材表面硬度和韧性要求的升高，现有的塑胶漆的漆膜硬度和韧性已逐渐无法满足使用要求。目前，关于塑胶漆，主要存在如下专利文献：专利公开号：CN104327609A，公开了一种耐磨的塑胶漆，由以下重量份数的原料制成：20％氨水8-15份，助溶剂5-9份，氧化锑4-8份，双乙酰苯胺5-7份，钛白粉6-10份，氯化聚丙烯5-11份，丙烯酸树脂3-8份，氯化聚乙烯4-9份，丙酸钠2-6份，油性蜡3-5份，二丙二醇丁 醚4-9份，气相二氧化硅粉5-11份，矿油精6-8份。本发明的有益效果是，本发明的耐磨的塑胶漆，在保持塑胶漆性能的同时，具有良好的耐磨性，使用寿命长。然而，该专利所提供的塑胶漆，依然采用过多有机溶剂，在保证漆膜硬度的前提下，无法确保环保效果。因此急需研发一种环保、硬度和韧性都比较好的塑胶漆，来满足人们的需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对目前塑胶漆的硬度和韧性较差的问题，提供一种水性塑胶漆及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：

一种水性塑胶漆，包括漆膜柔性添加剂、耐磨添加剂、硬度增强剂。

所述漆膜柔性添加剂为：取聚醚添加剂按质量比80~100：3~5加入磷酸搅拌混合，加入聚醚添加剂质量50~80%的氰酸酯添加剂搅拌混合，升温至60~70℃搅拌混合，冷却至2~5℃，得冷却物，取硅氧烷添加剂按质量比3~5：5~10滴加至冷却物中，控制滴加时间1~3h，搅拌混合，即得漆膜柔性添加剂。

所述聚醚添加剂为：取烯丙基聚乙二醇甲基醚、烯丙基聚氧烷基环氧基醚、双烯丙基聚醚、乙二醇单烯丙基醚中任意一种，即得。

所述氰酸酯添加剂为：取异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯中任意一种，即得。

所述硅烷添加剂为：取3-氨丙基三乙氧基硅烷、N-（β-氨乙基）-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-苯基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-（β-氨乙基）-γ-氨丙基三甲氧基硅烷中的任意一种，即得。

所述耐磨添加剂为：取联苯聚醚砜树脂按质量比10~15：4~7加入聚醚醚酮搅拌混合，即得。

所述硬度增强剂的制备方法为：取反应添加剂按质量比3~8：5~9加入甲苯搅拌混合，加入反应添加剂质量2~5%的三氟化硼搅拌混合，得搅拌混合物，取双环戊二烯按质量比1~3：5~10滴加至搅拌混合物中，控制滴加时间30~50min，于100~105℃保温，再加入搅拌混合物质量5~10%的四氯化碳搅拌混合，减压蒸馏，即得硬度增强剂。

所述反应添加剂为：取对叔丁基苯酚按质量比3~7：2~5加入2,5-二叔丁基对苯二酚混合，即得。

该制备方法包括如下步骤：按质量份数计，取30~50份漆膜柔性添加剂、20~30份耐磨添加剂、10~30份硬度增强剂、5~8份混合单体、20~30份醇酸树脂、4~8份N-羟甲基丙烯酰胺、50~80份水搅拌混合，得基体物，取丙烯酸按质量比2~5：80~100加入基体物中，再加入基体物质量1~3%的过硫酸铵，于75~85℃保温，冷却至室温，得冷却物a，按质量份数计，取200~300份冷却物a、5~10份分散剂HT-5050、30~40份丙二醇丁醚混合，即得水性塑胶漆。

所述混合单体为：按质量份数计，取4~8份甲基丙烯酸、2~5份甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯、2~5份甲基丙烯酸异冰片酯混合，即得。

本发明与其他方法相比，有益技术效果是：

（1）本发明制备的漆膜柔性剂是以聚醚添加剂和氰酸酯添加剂为原料，进行反应，并引入硅烷添加剂于预聚的分子链中得到的，在保留双键和硅氧烷基团的同时，还引入了具有优良性能的氨基甲酸酯基和脲基，在分子链中侧链硅氧烷基团水解交联导致聚合物大分子局部聚集，形成致密的交联漆膜，利用脲基为聚合物提供刚性链段，并利用聚氧乙烯醚链段自身易于结晶的特性，提高结晶度，而使得软硬链段之间的氢键结合增强，使得漆膜的拉伸强度得到提高，而使得漆膜的韧性得到提升；

（2）本发明在水性塑胶漆中引入耐磨添加剂，其加入联苯聚醚砜树脂和聚醚醚酮，利用联苯型聚醚砜优异的化学稳定性、较强的耐冲击性能、较高的热变形温度等特性与聚醚醚酮的耐磨性形成复配，加入塑胶漆，降低塑胶漆涂层的摩擦系数和磨损，提高涂膜的抗疲劳性，从而提高对基体物的保护性能；

（3）本发明制备的硬度增强剂是以反应添加剂中的对叔丁基苯酚等与双环戊二烯经催化发生烷基化反应，生成具有耐磨特性的物质加入到水性塑胶漆中，引入环戊二烯的骨架结构，使得其为塑胶漆固化时提供更多的交联点，形成高度交联的网络结构，同时也是的形成的漆膜骨架结构为塑胶漆提供较强的机械性能，使得漆膜的硬度得到提高；

（4）本发明制备的水性塑胶漆先以漆膜柔性添加剂提高漆膜软硬链段的结合，提高拉伸强度和韧性，再通过耐磨添加剂降低涂层的摩擦系数减少磨损，并通过硬度增强剂使得漆膜中引入的骨架结构提供更多的交联位点，提高膜致密性和成膜的机械强度，最后与甲基丙烯酸、甲基丙烯酸异冰片酯等进行聚合，完善漆膜的综合性能，并加入纯水树脂增加漆膜的干燥速度，使得漆膜光滑丰满。

具体实施方式

聚醚添加剂为：取烯丙基聚乙二醇甲基醚、烯丙基聚氧烷基环氧基醚、双烯丙基聚醚、乙二醇单烯丙基醚中任意一种，即得。

氰酸酯添加剂为：取异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯中任意一种，即得。

硅烷添加剂为：取3-氨丙基三乙氧基硅烷、N-（β-氨乙基）-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-苯基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-（β-氨乙基）-γ-氨丙基三甲氧基硅烷中的任意一种，即得。

漆膜柔性添加剂为：取聚醚添加剂按质量比80~100：3~5加入磷酸，搅拌混合30~50min，加入聚醚添加剂质量50~80%的氰酸酯添加剂，于20~25℃搅拌混合20~40min，升温至60~70℃搅拌混合1~3h，冷却至2~5℃，得冷却物，取硅氧烷添加剂按质量比3~5：5~10滴加至冷却物中，控制滴加时间1~3h，于20~25℃搅拌混合30~50min，即得漆膜柔性添加剂。

耐磨添加剂为：取联苯聚醚砜树脂按质量比10~15：4~7加入聚醚醚酮，于160~180℃搅拌混合30~50min，即得。

反应添加剂为：取对叔丁基苯酚按质量比3~7：2~5加入2,5-二叔丁基对苯二酚混合，即得。

硬度增强剂的制备方法为：取反应添加剂按质量比3~8：5~9加入甲苯，升温至80~90℃搅拌混合30~50min，加入反应添加剂质量2~5%的三氟化硼，于100~105℃搅拌混合50~60min，得搅拌混合物，取双环戊二烯按质量比1~3：5~10滴加至搅拌混合物中，控制滴加时间30~50min，于100~105℃保温50~80min，再加入搅拌混合物质量5~10%的四氯化碳，升温至140~150℃搅拌混合2~4h，减压蒸馏，即得硬度增强剂。

混合单体为：按质量份数计，取4~8份甲基丙烯酸、2~5份甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯、2~5份甲基丙烯酸异冰片酯混合，即得。

一种水性塑胶漆的制备方法，包括如下步骤：

按质量份数计，取30~50份漆膜柔性添加剂、20~30份耐磨添加剂、10~30份硬度增强剂、5~8份混合单体、20~30份醇酸树脂、4~8份N-羟甲基丙烯酰胺、50~80份水，于75~80℃搅拌混合20~30min，得基体物，取丙烯酸按质量比2~5：80~100加入基体物中，再加入基体物质量1~3%的过硫酸铵，于75~85℃保温2~4h，冷却至室温，得冷却物a，按质量份数计，取200~300份冷却物a、5~10份分散剂HT-5050、30~40份丙二醇丁醚混合，即得水性塑胶漆。

聚醚添加剂为：取烯丙基聚乙二醇甲基醚得。

氰酸酯添加剂为：取异佛尔酮二异氰酸酯。

硅烷添加剂为：取3-氨丙基三乙氧基硅烷。

漆膜柔性添加剂为：取聚醚添加剂按质量比80：3加入磷酸，搅拌混合30min，加入聚醚添加剂质量50%的氰酸酯添加剂，于20℃搅拌混合20min，升温至60℃搅拌混合1h，冷却至2℃，得冷却物，取硅氧烷添加剂按质量比3：5滴加至冷却物中，控制滴加时间1h，于20℃搅拌混合30min，即得漆膜柔性添加剂。

耐磨添加剂为：取联苯聚醚砜树脂按质量比10：4加入聚醚醚酮，于160℃搅拌混合30min，即得。

反应添加剂为：取对叔丁基苯酚按质量比3：2加入2,5-二叔丁基对苯二酚混合，即得。

硬度增强剂的制备方法为：取反应添加剂按质量比3：5加入甲苯，升温至80℃搅拌混合30min，加入反应添加剂质量2%的三氟化硼，于100℃搅拌混合50min，得搅拌混合物，取双环戊二烯按质量比1：5滴加至搅拌混合物中，控制滴加时间30min，于100~105℃保温50min，再加入搅拌混合物质量5%的四氯化碳，升温至140℃搅拌混合2h，减压蒸馏，即得硬度增强剂。

混合单体为：按质量份数计，取4份甲基丙烯酸、2份甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯、2份甲基丙烯酸异冰片酯混合，即得。

一种水性塑胶漆的制备方法，包括如下步骤：

按质量份数计，取30份漆膜柔性添加剂、20~30份耐磨添加剂、10份硬度增强剂、5份混合单体、20份醇酸树脂、4份N-羟甲基丙烯酰胺、50份水，于75℃搅拌混合20min，得基体物，取丙烯酸按质量比2：80加入基体物中，再加入基体物质量1%的过硫酸铵，于75℃保温2h，冷却至室温，得冷却物a，按质量份数计，取200份冷却物a、5份分散剂HT-5050、30份丙二醇丁醚混合，即得水性塑胶漆。

聚醚添加剂为：取烯丙基聚氧烷基环氧基醚。

氰酸酯添加剂为：取二苯基甲烷二异氰酸酯。

硅烷添加剂为：取N-（β-氨乙基）-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷。

漆膜柔性添加剂为：取聚醚添加剂按质量比100：5加入磷酸，搅拌混合50min，加入聚醚添加剂质量80%的氰酸酯添加剂，于25℃搅拌混合40min，升温至70℃搅拌混合3h，冷却至5℃，得冷却物，取硅氧烷添加剂按质量比5：10滴加至冷却物中，控制滴加时间3h，于25℃搅拌混合50min，即得漆膜柔性添加剂。

耐磨添加剂为：取联苯聚醚砜树脂按质量比15：7加入聚醚醚酮，于180℃搅拌混合50min，即得。

反应添加剂为：取对叔丁基苯酚按质量比7：5加入2,5-二叔丁基对苯二酚混合，即得。

硬度增强剂的制备方法为：取反应添加剂按质量比8：9加入甲苯，升温至90℃搅拌混合50min，加入反应添加剂质量5%的三氟化硼，于105℃搅拌混合60min，得搅拌混合物，取双环戊二烯按质量比3：10滴加至搅拌混合物中，控制滴加时间50min，于105℃保温80min，再加入搅拌混合物质量10%的四氯化碳，升温至150℃搅拌混合4h，减压蒸馏，即得硬度增强剂。

混合单体为：按质量份数计，取8份甲基丙烯酸、5份甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯、5份甲基丙烯酸异冰片酯混合，即得。

一种水性塑胶漆的制备方法，包括如下步骤：

按质量份数计，取50份漆膜柔性添加剂、30份耐磨添加剂、30份硬度增强剂、8份混合单体、30份醇酸树脂、8份N-羟甲基丙烯酰胺、80份水，于80℃搅拌混合30min，得基体物，取丙烯酸按质量比5：100加入基体物中，再加入基体物质量3%的过硫酸铵，于85℃保温4h，冷却至室温，得冷却物a，按质量份数计，取300份冷却物a、10份分散剂HT-5050、40份丙二醇丁醚混合，即得水性塑胶漆。

聚醚添加剂为：取乙二醇单烯丙基醚。

氰酸酯添加剂为：取赖氨酸二异氰酸酯。

硅烷添加剂为：取N-（β-氨乙基）-γ-氨丙基三甲氧基硅烷。

漆膜柔性添加剂为：取聚醚添加剂按质量比90：4加入磷酸，搅拌混合40min，加入聚醚添加剂质量70%的氰酸酯添加剂，于23℃搅拌混合30min，升温至65℃搅拌混合2h，冷却至3℃，得冷却物，取硅氧烷添加剂按质量比4：7滴加至冷却物中，控制滴加时间2h，于23℃搅拌混合40min，即得漆膜柔性添加剂。

耐磨添加剂为：取联苯聚醚砜树脂按质量比13：5加入聚醚醚酮，于170℃搅拌混合40min，即得。

反应添加剂为：取对叔丁基苯酚按质量比4：3加入2,5-二叔丁基对苯二酚混合，即得。

硬度增强剂的制备方法为：取反应添加剂按质量比5：7加入甲苯，升温至85℃搅拌混合40min，加入反应添加剂质量3%的三氟化硼，于103℃搅拌混合55min，得搅拌混合物，取双环戊二烯按质量比2：7滴加至搅拌混合物中，控制滴加时间40min，于103℃保温70min，再加入搅拌混合物质量8%的四氯化碳，升温至145℃搅拌混合3h，减压蒸馏，即得硬度增强剂。

混合单体为：按质量份数计，取6份甲基丙烯酸、3份甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯、4份甲基丙烯酸异冰片酯混合，即得。

一种水性塑胶漆的制备方法，包括如下步骤：

按质量份数计，取40份漆膜柔性添加剂、25份耐磨添加剂、20份硬度增强剂、7份混合单体、25份醇酸树脂、6份N-羟甲基丙烯酰胺、70份水，于78℃搅拌混合25min，得基体物，取丙烯酸按质量比3：90加入基体物中，再加入基体物质量2%的过硫酸铵，于80℃保温3h，冷却至室温，得冷却物a，按质量份数计，取250份冷却物a、7份分散剂HT-5050、35份丙二醇丁醚混合，即得水性塑胶漆。

对比例1：与实施例2的制备方法基本相同，唯有不同的是缺少漆膜柔性添加剂。

对比例2：与实施例2的制备方法基本相同，唯有不同的是缺少耐磨添加剂。

对比例3：与实施例2的制备方法基本相同，唯有不同的是缺少硬度增强剂。

对比例4：盐城市某公司生产的水性塑胶漆。

将上述实施例与对比例制备的水性塑胶漆进行检测，按照GB/6739-86检测其硬度，耐磨性根据GB/T1768-2006进行测定，附着力按照GB/T1720-85进行测定，耐老化性能按照GBT1766-1995进行测定，得到的结果如表1所示。

表1：

检测项目	实施例1	实施例2	实施例3	对比例1	对比例2	对比例3	对比例4
								硬度/H	5	5	5	4	4	4	3
附着力/级	1	1	1	2	2	2	3
								耐磨性	0.0017	0.0015	0.0018	0.0025	0.0026	0.0029	0.0035
耐老化	1.63	1.56	1.62	1.83	1.85	1.95	2.83

综合上述，从表1可以看出本发明的水性塑胶漆效果更好，值得推广使用，以上所述仅为本发明的较佳方式，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水性塑胶漆，其特征在于，包括漆膜柔性添加剂、耐磨添加剂、硬度增强剂。

2.根据权利要求1所述的水性塑胶漆，其特征在于，所述漆膜柔性添加剂为：取聚醚添加剂按质量比80~100：3~5加入磷酸搅拌混合，加入聚醚添加剂质量50~80%的氰酸酯添加剂搅拌混合，升温至60~70℃搅拌混合，冷却至2~5℃，得冷却物，取硅氧烷添加剂按质量比3~5：5~10滴加至冷却物中，控制滴加时间1~3h，搅拌混合，即得漆膜柔性添加剂。

3.根据权利要求2所述的水性塑胶漆，其特征在于，所述聚醚添加剂为：取烯丙基聚乙二醇甲基醚、烯丙基聚氧烷基环氧基醚、双烯丙基聚醚、乙二醇单烯丙基醚中任意一种，即得。

4.根据权利要求2所述的水性塑胶漆，其特征在于，所述氰酸酯添加剂为：取异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯中任意一种，即得。

5.根据权利要求2所述的水性塑胶漆，其特征在于，所述硅烷添加剂为：取3-氨丙基三乙氧基硅烷、N-（β-氨乙基）-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-苯基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-（β-氨乙基）-γ-氨丙基三甲氧基硅烷中的任意一种，即得。

6.根据权利要求1所述的水性塑胶漆，其特征在于，所述耐磨添加剂为：取联苯聚醚砜树脂按质量比10~15：4~7加入聚醚醚酮搅拌混合，即得。

7.根据权利要求1所述的水性塑胶漆，其特征在于，所述硬度增强剂的制备方法为：取反应添加剂按质量比3~8：5~9加入甲苯搅拌混合，加入反应添加剂质量2~5%的三氟化硼搅拌混合，得搅拌混合物，取双环戊二烯按质量比1~3：5~10滴加至搅拌混合物中，控制滴加时间30~50min，于100~105℃保温，再加入搅拌混合物质量5~10%的四氯化碳搅拌混合，减压蒸馏，即得硬度增强剂。

8.根据权利要求7所述的水性塑胶漆，其特征在于，所述反应添加剂为：取对叔丁基苯酚按质量比3~7：2~5加入2,5-二叔丁基对苯二酚混合，即得。

9.一种如权利要求1~8任意一项所述的水性塑胶漆的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：按质量份数计，取30~50份漆膜柔性添加剂、20~30份耐磨添加剂、10~30份硬度增强剂、5~8份混合单体、20~30份醇酸树脂、4~8份N-羟甲基丙烯酰胺、50~80份水搅拌混合，得基体物，取丙烯酸按质量比2~5：80~100加入基体物中，再加入基体物质量1~3%的过硫酸铵，于75~85℃保温，冷却至室温，得冷却物a，按质量份数计，取200~300份冷却物a、5~10份分散剂HT-5050、30~40份丙二醇丁醚混合，即得水性塑胶漆。

10.根据权利要求9所述的水性塑胶漆的制备方法，其特征在于，所述混合单体为：按质量份数计，取4~8份甲基丙烯酸、2~5份甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯、2~5份甲基丙烯酸异冰片酯混合，即得。