CN111117399A - 一种环保型水性仿电镀银涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种环保型水性仿电镀银涂料,该涂料包括以下重量份组分:水性铝银浆4‑5份,成膜助剂4‑8份,树脂30‑50份,分散剂3‑5份,防沉剂3‑5份,增稠剂2‑3份,pH调节剂0.5‑1份,去离子水30‑40份;通过搅拌,静置,分散即可得到。与现有技术相比,本发明具有低成本、金属感强、对塑料件附着力优异、具有较好的耐水性、优异的涂膜性能、减少VOC的排放等优点。

Description

一种环保型水性仿电镀银涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及汽车内外饰涂料领域,具体涉及一种环保型水性仿电镀银涂料及其制备方法。
背景技术
目前,由于塑料件本身耐候性差,使用寿命短,装饰效果一般,大部分汽车内外饰件塑料制品需要进行表面处理,而传统的电镀件成本高,污染严重。
目前有采用有机溶剂的溶剂型仿电镀银涂料代替电镀工艺,其成本低,性能好。比如专利CN 103319966A中公开了一种环保型电镀银涂料。由改性丙烯酸树脂、铝银浆、醋酸乙酯、醋酸丁脂、丙二醇甲醚醋酸酯和流平剂组成,利用搅拌设备,其转速为500-600转/分,搅拌时间至少为20分钟,充分搅拌均匀,将搅拌均匀的电镀银涂料进行喷涂,65-80℃烘烤30分钟,即可得到漆膜。专利CN 103319970A涉及一种仿电镀银涂料,包括以下组分:10-12wt%的丙烯酸树脂、3-6wt%的填料、2-3wt%的颜料、1.5-3.5wt%的助剂、75-85wt%的溶剂。溶剂为碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)和异丙醇的混合物。专利CN 107118639A公开了一种具有镜面效果的仿电镀银涂料,包括以下重量百分比的原料组成:丙烯酸树脂20-35%,硝酸纤维素2-3%,预处理铝银浆组合物12-20%、有机硅流平剂3-5%、丁酮47-65%。
但是,上述专利涉及的涂料均采用了有机溶剂,都具有低固含量,高VOC的缺点。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种低成本、金属感强、对塑料件附着力优异、具有较好的耐水性、优异的涂膜性能、减少VOC的排放的环保型水性仿电镀银涂料及其制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
一种环保型水性仿电镀银涂料,该涂料包括以下重量份组分:水性铝银浆4-5份,成膜助剂4-8份,树脂60-70份,分散剂3-5份,防沉剂2-5份,增稠剂2-3份,pH调节剂0.5-1份,去离子水4-26份。
进一步地,所述的树脂包括水性丙烯酸乳液,其固体含量为30-50ω%,游离丙烯酸单体≤0.5ω%,极限粘度为0.06-0.10dl/g。水性丙烯酸乳液多属阴离子型,共聚树脂的单体中选用适量的不饱和羧酸如丙烯酸、甲基丙烯酸、顺丁烯二酸酐、亚甲基丁二酸等,使侧链上带有羧基,再用有机胺或氨水中和成盐而获得水溶性。
进一步地,所述的水性铝银浆为依次经过硅化合物和亲水性表面活性剂包覆处理的仿电镀银浆,铝粉的粒径为5-10μm,且经过硅化合物和亲水性的表面活性剂双层复配包裹处理。比如德国爱卡公司的L54893、L54894、55700、L56161、A41010BG、BG42001、L-63418等铝银浆,优选L56161铝银浆。这类水性铝银浆呈银色粉、浆状,易分散、粒径分布集中均匀、表面光滑、细腻、有较强金属效果及随角异色效应,细小粒径的遮盖力高、着色力强、色度清晰,融合致密度和白光度于一身,能使表面产生高雅、柔和如镜面般的光学金属效果。水性铝银浆是一种金属的效果颜料,它由非常平滑且极薄的鳞片状结构组成,细小粒径的遮盖力高、着色力强、色度清晰,融合致密度和白光度于一身,能使表面涂层产生高雅、柔和如镜面般的光学金属效果。
进一步地,所述的防沉剂包括改性聚脲溶液,分子链上含有氢键,如德国毕克化学公司的BYK-420防沉剂。BYK-420在较低粘度下向水性涂料提供优异的防沉降性。用于涂料时,BYK-420的添加不会影响涂料的粘度。同时,BYK-420为液体助剂,使用方便,无需控制温度。与其他防沉剂相比,BYK-420对涂层的耐水性影响很小,在水性涂料中具有良好的通用性。
进一步地,所述的成膜助剂包括二丙二醇甲醚(DPM)或二丙二醇丁醚(DPNB),此类成膜助剂沸点高,环保性能优越,混溶性好,挥发度低,容易被乳胶粒子吸收,能形成优异的连续涂膜。是用于涂料中性能优异的成膜物质,可极大的改善涂料的成膜性能,对丙烯酸乳液很有效。除了可明显降低涂料的最低成膜温度外,还可以改善涂料的聚结性、耐候性、耐擦洗性及展色性,使漆膜同时具有良好的储存稳定性。
进一步地,所述的pH调节剂包括二甲基乙醇胺(DMEA)。
进一步地,所述的分散剂包括聚醚改性聚二甲基硅氧烷,其黏度为500-1000cp,例如德国毕克化学公司的BYK-333高效有机硅类分散剂,BYK-333广泛应用于各类涂料体系,具有优异的底材润滑和流平性能,具有良好的水溶性,还能防止缩孔、橘皮等缺陷的产生;另外,BYK-333在水性涂料中还能改善其粘结性,安全环保,对环境无污染;并且具有较低的表面张力和防缩孔能力;可增进底材润滑性、表面滑爽性和光泽。
进一步地,所述的增稠剂包括聚醚聚氨酯,例如美国海名斯公司的RHEOLATE 299增稠剂,RHEOLATE 299为25%活性份的聚醚聚氨酯缔合型增稠剂,用于水性工业涂料、建筑涂料、色漆、清漆、亮光与高光泽等涂料体系。RHEOLATE 299在中低剪切速率范围提供高效的增稠性,且具有强烈的剪切稀化特性,非常适合用于乳液、分散体、水稀释型涂料及高光泽色漆等体系。
一种上所述的环保型水性仿电镀银涂料的制备方法,该方法包括以下步骤:
(1)按重量份,将水性铝银浆浸泡在成膜助剂中,搅拌均匀,制成铝银浆半成品,静置备用;
(2)按重量份,再将树脂,分散剂,防沉剂,增稠剂投入,中低速搅拌均匀后,边搅拌边投入铝银浆半成品,pH调节剂;
(3)按重量份,将去离子水加入,进行分散,即可得到稳定的环保型水性仿电镀银涂料。
进一步地,步骤(1)中所述静置的时间为8-24h,所述搅拌的转速为950-1050rpm;步骤(2)中所述中低速搅拌的转速为750-850rpm,边搅拌边投入的搅拌转速为550-650rpm。
进一步地,步骤(3)中所述分散的时间为5-15min。
水性仿电镀银涂料具有良好的施工性,其金属质感与一般的仿电镀银涂料相当,且具有优异的耐水性,配合使用水性清漆可获得优异的涂膜性能,极大的减少VOC的排放。
与现有技术相比,本发明具有以下优点:
(1)低成本;溶剂为去离子水,一些进口化学试剂,如BYK-333分散剂仅需250元/kg,BYK-420防沉剂仅需200元/kg,RHEOLATE 299增稠剂仅需70元/kg,L56161铝银浆仅需50元/kg,可以大大降低涂料的原料成本,在制备时,仅需搅拌,静置,分散即可得到,不需要复杂机械的投入;
(2)金属感强;水性丙烯酸乳液多属阴离子型,共聚树脂的单体中选用适量的不饱和羧酸如丙烯酸、甲基丙烯酸、顺丁烯二酸酐、亚甲基丁二酸等,使侧链上带有羧基;水性铝银浆L56161表面含有硅包覆层,与水性丙烯酸乳液的羟基和羧基发生定向排列堆叠效应,能使表面涂层产生如镜面般的光学金属效果;
(3)对塑料件附着力优异;BYK-333分散剂的主要成份为聚醚改性聚二甲基硅氧烷,在喷涂过程中随着溶剂的挥发和升温烘烤,可与底材上的含有活泼氢的基团如-OH、-COOH、-NH2、-CONH2、-SH等发生交联反应,形成架桥,使涂料对塑料件具有优异的附着力;
(4)具有良好的耐水性:BYK-333分散剂的主要成份为聚醚改性聚二甲基硅氧烷,并以螯合形式稳定存在,硅氧烷中的Si-C有效提高了涂层的耐水性,同时,防沉剂BYK-420的添加既不会影响涂料的粘度,还对涂层的耐水性影响很小,在使得本发明的涂料在保持良好的耐水性的基础上还能具有良好的防沉性能;
(5)具有优异的涂膜性能;采用二丙二醇甲醚(DPM)或二丙二醇丁醚(DPNB)作为成膜助剂,此类成膜助剂混溶性好,挥发度低,容易被乳胶粒子吸收,能形成优异的连续涂膜,尤其配合使用丙烯酸乳液时,涂膜中的羟基-OH和成膜助剂的NCO-反应架桥密度更大,强度更强,从而获得优异的涂膜性能,还可以改善涂料的聚结性、耐候性、耐擦洗性及展色性,使漆膜同时具有良好的储存稳定性;
(6)减少VOC的排放;涂料的主要溶剂为去离子水,同时几乎不含有毒的有机溶剂,在涂料晾干时不会有大量的化学挥发物挥发。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明,本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
本发明的实施例中:
按照GB/T 9286标准要求,对涂料附着力进行等级划格实验,评价附着力等级;
按照ISO-2813标准要求对涂料使用光泽度检测仪进行60°光照情形下的光泽度检测;
按照GB/T9274-88等类似标准对涂料的耐水性进行检测;
按照GB/T6751-1986标准要求对涂料的不挥发物含量进行检测;
实施例1
一种环保型水性仿电镀银涂料的制备方法,包括以下步骤:
(1)将4份L56161水性铝银浆浸泡在4份成膜助剂二丙二醇甲醚(DPM)中,搅拌均匀,制成铝银浆半成品,静置备用;其中搅拌的转速为1000rpm;
(2)再将60份水性丙烯酸乳液,2份BYK-333高效有机硅类分散剂,2份BYK-420防沉剂,2份RHEOLATE 299增稠剂投入,中低速搅拌均匀后,边搅拌边投入铝银浆半成品,0.5份pH调节剂二甲基乙醇胺(DMEA);其中,中低速搅拌的转速为800rpm,边搅拌边投入的搅拌转速为600rpm;
(3)将25.5份去离子水加入,分散5-15min,即可得到稳定的环保型水性仿电镀银涂料。
实施例2
一种环保型水性仿电镀银涂料的制备方法,包括以下步骤:
(1)将5份L56161水性铝银浆浸泡在8份成膜助剂二丙二醇甲醚(DPM)中,搅拌均匀,制成铝银浆半成品,静置备用;其中搅拌的转速为1000rpm;
(2)再将70份水性丙烯酸乳液,4份BYK-333高效有机硅类分散剂,5份BYK-420防沉剂,3份RHEOLATE 299增稠剂投入,中低速搅拌均匀后,边搅拌边投入铝银浆半成品,1份pH调节剂二甲基乙醇胺(DMEA);其中,中低速搅拌的转速为800rpm,边搅拌边投入的搅拌转速为600rpm;
(3)将4份去离子水加入,分散5-15min,即可得到稳定的环保型水性仿电镀银涂料。
实施例3
一种环保型水性仿电镀银涂料的制备方法,包括以下步骤:
(1)将4份L56161水性铝银浆浸泡在6份成膜助剂二丙二醇甲醚(DPM)中,搅拌均匀,制成铝银浆半成品,静置备用;其中搅拌的转速为1000rpm;
(2)再将65份水性丙烯酸乳液,3份BYK-333高效有机硅类分散剂,3份BYK-420防沉剂,2份RHEOLATE 299增稠剂投入,中低速搅拌均匀后,边搅拌边投入铝银浆半成品,0.8份pH调节剂二甲基乙醇胺(DMEA);其中,中低速搅拌的转速为800rpm,边搅拌边投入的搅拌转速为600rpm;
(3)将16.2份去离子水加入,分散5-15min,即可得到稳定的环保型水性仿电镀银涂料。
实施例4
一种环保型水性仿电镀银涂料的制备方法,包括以下步骤:
(1)将4份L56161水性铝银浆浸泡在4份成膜助剂二丙二醇甲醚(DPM)中,搅拌均匀,制成铝银浆半成品,静置备用;其中搅拌的转速为1000rpm;
(2)再将62份水性丙烯酸乳液,3份BYK-333高效有机硅类分散剂,2份BYK-420防沉剂,3份RHEOLATE 299增稠剂投入,中低速搅拌均匀后,边搅拌边投入铝银浆半成品,0.9份pH调节剂二甲基乙醇胺(DMEA);其中,中低速搅拌的转速为800rpm,边搅拌边投入的搅拌转速为600rpm;
(3)将21.1份去离子水加入,分散5-15min,即可得到稳定的环保型水性仿电镀银涂料。
实施例5
一种环保型水性仿电镀银涂料的制备方法,包括以下步骤:
(1)将4份L54893水性铝银浆浸泡在4份成膜助剂二丙二醇丁醚(DPNB)中,搅拌均匀,制成铝银浆半成品,静置备用;其中搅拌的转速为950rpm;
(2)再将60份水性丙烯酸乳液,3份BYK-333高效有机硅类分散剂,2份BYK-420防沉剂,2份RHEOLATE 299增稠剂投入,中低速搅拌均匀后,边搅拌边投入铝银浆半成品,0.5份pH调节剂二甲基乙醇胺(DMEA);其中,中低速搅拌的转速为750rpm,边搅拌边投入的搅拌转速为550rpm;
(3)将26份去离子水加入,分散5min,即可得到稳定的环保型水性仿电镀银涂料。
实施例6
一种环保型水性仿电镀银涂料的制备方法,包括以下步骤:
(1)将5份L54893水性铝银浆浸泡在8份成膜助剂二丙二醇丁醚(DPNB)中,搅拌均匀,制成铝银浆半成品,静置备用;其中搅拌的转速为1050rpm;
(2)再将70份水性丙烯酸乳液,5份BYK-333高效有机硅类分散剂,5份BYK-420防沉剂,3份RHEOLATE 299增稠剂投入,中低速搅拌均匀后,边搅拌边投入铝银浆半成品,1份pH调节剂二甲基乙醇胺(DMEA);其中,中低速搅拌的转速为850rpm,边搅拌边投入的搅拌转速为650rpm;
(3)将4份去离子水加入,分散5min,即可得到稳定的环保型水性仿电镀银涂料。
各项参数测试结果如下表:
综上所述,本发明水性仿电镀银涂料中,所选的如镜面般的光学金属效果的水性铝银浆,搭配水性丙烯酸乳液,水性铝银浆表面含有硅包覆层,与水性丙烯酸乳液的羟基和羧基发生定向排列堆叠效应,能使表面涂层产生如镜面般的光学金属效果光泽度达到了130°以上。
所用的分散剂的主要成份为聚醚改性聚二甲基硅氧烷,在喷涂过程中随着溶剂的挥发和升温烘烤,可与底材上的含有活泼氢的基团如-OH、-COOH、-NH2、-CONH2、-SH等发生交联反应,形成架桥,使涂料对塑料件具有优异的附着力,达到1mm百格0级。
采用二丙二醇甲醚(DPM)或二丙二醇丁醚(DPNB)作为成膜助剂,此类成膜助剂混溶性好,挥发度低,容易被乳胶粒子吸收,能形成优异的连续涂膜,尤其配合使用丙烯酸乳液时,强度更强,使漆膜具有良好的储存稳定性,例如耐水性,在40℃水中浸泡10天后,依然没有明显变化。
涂料的主要溶剂为去离子水,同时几乎不含有毒的有机溶剂,在涂料晾干时不会有大量的化学挥发物挥发,VOC含量仅在400g/L左右。
熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改,并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此,本发明不限于上述实施例,本领域技术人员根据本发明的揭示,不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种环保型水性仿电镀银涂料,其特征在于,该涂料包括以下重量份组分:水性铝银浆4-5份,成膜助剂4-8份,树脂60-70份,分散剂3-5份,防沉剂2-5份,增稠剂2-3份,pH调节剂0.5-1份,去离子水4-26份。
2.根据权利要求1所述的环保型水性仿电镀银涂料,其特征在于,所述的水性铝银浆中铝粉的粒径为5-10μm。
3.根据权利要求1所述的环保型水性仿电镀银涂料,其特征在于,所述的树脂包括侧链上带有羧基的水性丙烯酸乳液,固体含量为30-50ωt%,游离丙烯酸单体≤0.5ωt%,极限粘度为0.06-0.10dl/g。
4.根据权利要求1所述的环保型水性仿电镀银涂料,其特征在于,所述的防沉剂为改性聚脲溶液,该防沉剂分子链上含有氢键。
5.根据权利要求1所述的环保型水性仿电镀银涂料,其特征在于,所述的成膜助剂包括二丙二醇甲醚或二丙二醇丁醚,所述的pH调节剂包括二甲基乙醇胺。
6.根据权利要求1所述的环保型水性仿电镀银涂料,其特征在于,所述的分散剂为含有硅氧烷基团的高效有机硅类分散剂,其黏度为500-1000cp。
7.根据权利要求1所述的环保型水性仿电镀银涂料,其特征在于,所述的增稠剂为聚醚聚氨酯缔合型增稠剂,其不挥发份为20-30ωt%,黏度为3000-5000mPa·s。
8.一种如权利要求1所述的环保型水性仿电镀银涂料的制备方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:
(1)按重量份,将水性铝银浆浸泡在成膜助剂中,搅拌均匀,制成铝银浆半成品,静置备用;
(2)按重量份,再将树脂,分散剂,防沉剂,增稠剂投入,中低速搅拌均匀后,边搅拌边投入铝银浆半成品,pH调节剂;
(3)按重量份,将去离子水加入,进行分散,即可得到稳定的环保型水性仿电镀银涂料。
9.根据权利要求8所述的环保型水性仿电镀银涂料的制备方法,其特征在于,步骤(1)中所述静置的时间为8-24h,所述搅拌的转速为950-1050rpm;步骤(2)中所述中低速搅拌的转速为750-850rpm,边搅拌边投入的搅拌转速为550-650rpm。
10.根据权利要求8所述的环保型水性仿电镀银涂料的制备方法,其特征在于,步骤(3)中所述分散的时间为5-15min。
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