CN111117482A - 一种低voc环保型有机硅手感涂料及其制备方法和施工工艺 - Google Patents

一种低voc环保型有机硅手感涂料及其制备方法和施工工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低VOC环保型有机硅手感涂料及其制备方法和施工工艺，包括乙烯基硅油组合物、预分散哑浆、低链节含乙烯基小分子硅油、含氢硅油、抑制剂和铂金催化剂，其中预分散哑浆包括消光粉、分散剂和溶剂，通过采用乙烯基硅油组合物替代传统有机硅手感涂料与溶剂的组合物，降低了VOC的排放，制备的有机硅手感涂料VOC为301～409g/L，符合国家规定的VOC排放≤420g/L的新标准，粘度为20.7～29.4s、固含量为52～70％，本申请与传统产品对比附着力、耐磨、表面滑爽性等基本性能无较大差异，且为直喷型产品，无需额外添加稀释剂，喷涂前加入铂金系催化剂即可，可应用硅橡胶材质上，将解决目前国内同类型有机硅手感油所遇到的高挥发性、产生环境污染差等常见技术问题。

Description

一种低VOC环保型有机硅手感涂料及其制备方法和施工工艺
【技术领域】
本发明涉及有机硅手感涂料技术领域，具体为一种低VOC环保型有机硅手感涂料及其制备方法和施工工艺。
【背景技术】
随着技术进步和人们生活水平的逐渐提高，各种电子产品，例如：手机、笔记本电脑等日益普及，这些电子产品都离不开按键的操作。由于硅橡胶具有优异的绝缘性、耐候性、弹性，目前常见的电子产品的按键均采用硅胶按键，虽然硅橡胶具有许多的优异性能，但是硅橡胶按键的手感比较涩，质感较差，并且容易受磨损。
有机硅手感涂料是一种适用于硅橡胶表面装饰保护的双组分油墨。通过喷涂手感油来改善硅胶表面效果，给手机、电话机、复印机、子母机、家电遥控器、手机保护外套等电子产品硅橡胶类按键或胶件提供光哑度、手感、耐磨保护等作用。
然而，现有的有机硅手感涂料原油VOC排放在550g/L-600g/L之间，原油粘度为3000-60000mpa.s，需要按照1:2.5-5用特定稀释剂(如白电油、高闪点煤油类溶剂)将粘度稀释至8.5-13s(盐田2#测试)后才能喷涂，由于白电油(学名正己烷)或高闪点煤油这类稀释剂具有高挥发性，导致稀释后施工状态时VOC排放量在700g/L-800g/L之间，远远大于国家规定的电子产品清漆VOC排放≤420g/L的新标准，且白电油具有一定毒性进入自然环境还会影响环境，造成的环境污染问题非常严峻，不利于有机硅手感涂料的推广，不符合硅橡胶制品环保、低碳、绿色、安全的产品特点。因此，亟需一种低VOC环保型有机硅手感涂料。
【发明内容】
本发明的第一个目的在于解决传统有机硅手感涂料VOC排放高容易产生的污染的问题，提供一种低VOC环保型有机硅手感涂料，具有低VOC特性，符合国家环保要求。
本发明的第二个目的是提供一种低VOC环保型有机硅手感涂料的制备方法。
本发明的第三个目的是提供一种低VOC环保型有机硅手感涂料的施工工艺。
本发明提供技术方案如下：一种低VOC环保型有机硅手感涂料，包括以下重量组分：
Figure BDA0002349220390000021
其中，所述的预分散哑浆包括以下重量组分：
消光粉10～20份，
分散剂1～4份，
溶剂50～100份。
所述的乙烯基硅油组合物包含以下组成：
(1)A类乙烯基硅油50～80份，其分子结构式为：ViSi(CH3)2O[CH3ViSiO]m[(CH3)2SiO]n(CH3)2SiVi，且其中链节数m为0～10，n为100～1000，Vi＝-CH＝CH2；
(2)B类乙烯基硅油50～100份，其分子结构式为：ViSi(CH3)2O[CH3ViSiO]x[(CH3)2SiO]y(CH3)2SiVi，且其中链节数x为0～10，y为5～100，Vi＝-CH＝CH2。所述乙烯基硅油组合物作为基料，具有挥发分低的优点，两端的乙烯基具有很强的反应活性，可以在铂金催化剂的作用下与含氢硅油快速加成反应，且本申请的所述乙烯基硅油组合物包括100～1000乙烯基硅油链节数的A类乙烯基硅油以及5～100乙烯基硅油链节数的B类乙烯基硅油，用此物料作为活性稀溶剂替代高闪点煤油(饱和烯烃)类溶剂，降低VOC的含量，使其在高温烘烤时，约有80％会参与反应中，未造成挥发，极大的降低了VOC的排放。
优选的，所述含氢硅油粘度为100～200mPa·s，含氢量为0.5～1.0％。所述含氢硅油作为交联剂，优选所述含氢硅油粘度150mPa·s，含氢量为0.6％，所述含氢硅油含有活泼氢可与乙烯基硅油的乙烯基产生加成和交联反应，能防水又可保持硅橡胶的透气性并能提高硅橡胶的撕裂强度、磨擦强度和防污性，改善硅橡胶的手感和缝合性能。
优选的，所述抑制剂为炔醇类抑制剂、顺丁烯二酸二乙酯中的一种或组合。其作用是可以降低铂金催化剂的低温催化活性，延长反应时间，而在高温情况下催化剂快速恢复活性。
优选的，所述炔醇类抑制剂为乙炔基环己醇。1-乙炔基-1-环己醇，对铂金催化剂具有很好的抑制作用，与单体炔类化合物相比，高聚炔类抑制剂的效果更好，添加量更少。也可选用3-苯基-1-丁烯-3-醇和1-乙炔基-1-环戊醇。
优选的，所述铂金催化剂中铂含量为1000～2000ppm。其作为催化剂，具有催化效率高的特点，可以抑制Si-Vi和Si-H反应过程中伴随发生的副反应，避免了黑色物质的生成，克服了其它催化剂使用中产品出现发黄或发黑现象。本申请制备的有机硅手感涂料为直喷型产品，无需额外添加稀释剂，喷涂前加入铂金催化剂即可。
优选的，所述消光粉为SY7000、TT3300、FM14中的一种或组合。优选所述消光粉为格雷斯消光粉SY7000，具有很高的消光效率，粒径3～8μm，由于其细小的粒径使涂膜具有优秀的表面平滑性能。
优选的，所述分散剂为TEGO-688、EFKA-4010、BYK-110中的一种或组合。提高润湿性，达到良好的分散效果，使得有机硅手感涂料具有更长的储存稳定性和良好的实用效果，增加平光效果。
优选的，所述溶剂为D65航空煤油、乙酸丁酯中的一种或组合。优选所述溶剂为D65航空煤油，为环保产品，以加裂馏份油或低硫直馏航煤为原料，经深度加氢精制后分馏而成，它的性能优点为溶解力强，产品安定性好，产品低硫、低芳、无毒、无异味。
一种低VOC环保型有机硅手感涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、按重量组分将消光粉、分散剂和溶剂混合后静置12～48h，而后通过均质机以10000～14000r/min的转速分散30～60min，得到预分散哑浆；
S2、按重量组分在预分散哑浆中加入乙烯基硅油组合物、含氢硅油和抑制剂，并通过分散机高速分散15～30min，得到混合油墨；
S3、按重量组分将铂金催化剂加入混合油墨中混合均匀，既得。
一种低VOC环保型有机硅手感涂料的施工工艺，其特征在于，包括以下步骤：将所述低VOC环保型有机硅手感涂料喷涂在硅橡胶表面，喷涂厚度为20～30μm，喷涂后静置2～5min，随后在95～105℃温度下硫化55～65min或在180～200℃的温度下硫化10～15min。
本发明相对于现有技术，有以下优点：
本发明一种低VOC环保型有机硅手感涂料，包括乙烯基硅油组合物、预分散哑浆、含氢硅油、抑制剂和铂金催化剂，其中预分散哑浆包括消光粉、分散剂和溶剂，通过采用乙烯基硅油组合物替代传统有机硅手感涂料与溶剂的组合物，降低了VOC的排放，本申请实施例制备的低VOC环保型有机硅手感涂料相较现有的有机硅手感涂料具有更低的VOCs量，经检测本申请实施例制备的有机硅手感涂料VOC为301～409g/L，符合国家规定的电子产品清漆VOC排放≤420g/L的新标准，同时本申请实施例的粘度为20.7～29.4s、固含量为52～70％间，与水性油墨粘度接近，并且本申请与传统产品对比附着力、耐磨、表面滑爽性等基本性能无较大差异，且为直喷型产品，无需额外添加稀释剂，喷涂前加入铂金系催化剂即可，同时本产品的耗油量为传统喷涂手感油的1/4～1/5，本申请配方科学，工艺简单，该方法制备的有机硅手感涂料具有低VOC特性，符合国家环保要求，可应用硅橡胶材质上，将解决目前国内同类型低VOC特性所遇到的高挥发性、产生环境污染差等常见技术问题。
本发明的一种低VOC环保型有机硅手感涂料的制备方法，制备技术简单，反应温和，绿色环保，制得的低VOC环保型有机硅手感涂料，具有低VOC的特点，适合大批量连续生产。
本发明的一种低VOC环保型有机硅手感涂料的施工工艺，本申请与传统产品对比附着力、耐磨、表面滑爽性等基本性能无较大差异，且为直喷型产品，无需额外添加稀释剂，喷涂前加入铂金系催化剂即可，涂布在硅橡胶表面更加安全和环保，同时本产品的耗油量为传统喷涂手感油的1/4～1/5，施工工艺环保和简单。
【具体实施方式】
下面结合具体实施例1～6说明本发明的具体技术方案：
实施例1：
一种低VOC环保型有机硅手感涂料的制备方法，包括以下步骤：
按表1和表2重量配比称取各组分，将消光粉、分散剂和溶剂混合后静置24h，而后通过均质机以14000r/min的转速分散30min，得到预分散哑浆；在预分散哑浆中加入乙烯基硅油组合物、含氢硅油和顺丁烯二酸二乙酯，并通过分散机高速分散20min，得到混合油墨，喷涂前按重量组分在混合油墨中加入铂金催化剂混合，既得。
一种低VOC环保型有机硅手感涂料的施工工艺，包括以下步骤：
将制备的低VOC环保型有机硅手感涂料喷涂在硅橡胶表面，喷涂厚度为20μm，喷涂后静置3min，随后在100℃温度下硫化60min。
实施例2：
一种低VOC环保型有机硅手感涂料的制备方法，包括以下步骤：
按表1和表2重量配比称取各组分，将消光粉、分散剂和溶剂混合后静置12h，而后通过均质机以12000r/min的转速分散40min，得到预分散哑浆；在预分散哑浆中加入乙烯基硅油组合物、含氢硅油和顺丁烯二酸二乙酯，并通过分散机高速分散30min，得到混合油墨，喷涂前按重量组分在混合油墨中加入铂金催化剂混合，既得。
一种低VOC环保型有机硅手感涂料的施工工艺，包括以下步骤：
将制备的低VOC环保型有机硅手感涂料喷涂在硅橡胶表面，喷涂厚度为25μm，喷涂后静置5min，随后在95温度下硫化65min。
实施例3：
一种低VOC环保型有机硅手感涂料的制备方法，包括以下步骤：
按表1和表2重量配比称取各组分，将消光粉、分散剂和溶剂混合后静置48h，而后通过均质机以10000r/min的转速分散60min，得到预分散哑浆；在预分散哑浆中加入乙烯基硅油组合物、含氢硅油、乙炔基环己醇和顺丁烯二酸二乙酯，并通过分散机高速分散15min，得到混合油墨，喷涂前按重量组分在混合油墨中加入铂金催化剂混合，既得。
一种低VOC环保型有机硅手感涂料的施工工艺，包括以下步骤：
将制备的低VOC环保型有机硅手感涂料喷涂在硅橡胶表面，喷涂厚度为28μm，喷涂后静置4min，随后在105℃温度下硫化55min。
实施例4：
一种低VOC环保型有机硅手感涂料的制备方法，包括以下步骤：
按表1和表2重量配比称取各组分，将消光粉、分散剂和溶剂混合后静置18h，而后通过均质机以13000r/min的转速分散35min，得到预分散哑浆；在预分散哑浆中加入乙烯基硅油组合物、含氢硅油和顺丁烯二酸二乙酯，并通过分散机高速分散25min，得到混合油墨，喷涂前按重量组分在混合油墨中加入铂金催化剂混合，既得。
一种低VOC环保型有机硅手感涂料的施工工艺，包括以下步骤：
将制备的低VOC环保型有机硅手感涂料喷涂在硅橡胶表面，喷涂厚度为30μm，喷涂后静置5min，随后在200℃的温度下硫化10min。
实施例5：
一种低VOC环保型有机硅手感涂料的制备方法，包括以下步骤：
按表1和表2重量配比称取各组分，将消光粉、分散剂和溶剂混合后静置32h，而后通过均质机以11000r/min的转速分散50min，得到预分散哑浆；在预分散哑浆中加入乙烯基硅油组合物、含氢硅油和乙炔基环己醇，并通过分散机高速分散28min，得到混合油墨，喷涂前按重量组分在混合油墨中加入铂金催化剂混合，既得。
一种低VOC环保型有机硅手感涂料的施工工艺，包括以下步骤：
将制备的低VOC环保型有机硅手感涂料喷涂在硅橡胶表面，喷涂厚度为21μm，喷涂后静置2min，随后在180℃的温度下硫化15min。
实施例6：
一种低VOC环保型有机硅手感涂料的制备方法，包括以下步骤：
按表1和表2重量配比称取各组分，将消光粉、分散剂和溶剂混合后静置40h，而后通过均质机以14000r/min的转速分散30min，得到预分散哑浆；在预分散哑浆中加入乙烯基硅油组合物、含氢硅油和乙炔基环己醇，并通过分散机高速分散18min，得到混合油墨，喷涂前按重量组分在混合油墨中加入铂金催化剂混合，既得。
一种低VOC环保型有机硅手感涂料的施工工艺，包括以下步骤：
将制备的低VOC环保型有机硅手感涂料喷涂在硅橡胶表面，喷涂厚度为28μm，喷涂后静置5min，随后在190℃的温度下硫化12min。
表1：实施例1～6的低VOC环保型有机硅手感涂料组分配比：
Figure BDA0002349220390000101
表2：实施例1～6的预分散哑浆组分配比：
Figure BDA0002349220390000102
将实施例1～6所制得的低VOC环保型有机硅手感涂料和对比例1～2(市售有机硅手感涂料)进行应用测试对比，测试结果如表3所示：
表3：实施例1～6与对比例1～2的测试结果：
Figure BDA0002349220390000111
由表3测试数据可知，相较市售的有机硅手感涂料，本申请实施例制备的低VOC环保型有机硅手感涂料具有更低的VOCs量，本申请实施例制备的有机硅手感涂料VOC为301～409g/L，符合国家规定的电子产品清漆VOC排放≤420g/L的新标准，而市售产品为712～784g/L，同时本申请实施例的粘度为20.7～29.4s、固含量为52～70％间，与水性油墨粘度接近，而对比例粘度为8.9～12.1s、固含量38～43％之间，这是由于市售有机硅手感涂料其原油粘度为3000～60000mPa.s，需要按照1:2.5～5用特定稀释剂将粘度稀释至8.5～13s(盐田2#测试)后才能喷涂，因此需要添加更多的稀释剂，而一般稀释剂具有高挥发性，造成VOCs含量增加，因此对环境不友好，而本申请与传统产品对比附着力、耐磨、表面滑爽性等基本性能无较大差异，且为直喷型产品，无需额外添加稀释剂，喷涂前加入铂金系催化剂即可，同时本产品的耗油量为传统喷涂手感油的1/4～1/5。本申请配方科学，工艺简单，该方法制备的有机硅手感涂料具有低VOC特性，符合国家环保要求，可应用硅橡胶材质上，将解决目前国内同类型低VOC特性所遇到的高挥发性、产生环境污染差等常见技术问题。

Claims (10)

1.一种低VOC环保型有机硅手感涂料，其特征在于，包括以下重量组分：
Figure FDA0002349220380000011
其中，所述的预分散哑浆包括以下重量组分：
消光粉 10～20份，
分散剂 1～4份，
溶剂 50～100份。
2.根据权利要求1所述的一种低VOC环保型有机硅手感涂料，其特征在于：所述的乙烯基硅油组合物包含以下组成：
(1)A类乙烯基硅油50～80份，其分子结构式为：ViSi(CH3)2O[CH3ViSiO]m[(CH3)2SiO]n(CH3)2SiVi，且其中链节数m为0～10，n为100～1000,Vi＝-CH＝CH2；
(2)B类乙烯基硅油50～100份，其分子结构式为：ViSi(CH3)2O[CH3ViSiO]x[(CH3)2SiO]y(CH3)2SiVi，且其中链节数x为0～10，y为5～100,Vi＝-CH＝CH2。
3.根据权利要求1所述的一种低VOC环保型有机硅手感涂料，其特征在于：所述含氢硅油粘度为100～200mPa·s，含氢量为0.5～1.0％。
4.根据权利要求1所述的一种低VOC环保型有机硅手感涂料，其特征在于：所述抑制剂为炔醇类抑制剂、顺丁烯二酸二乙酯中的一种或组合。
5.根据权利要求4所述的一种低VOC环保型有机硅手感涂料，其特征在于：所述炔醇类抑制剂为乙炔基环己醇。
6.根据权利要求1所述的一种低VOC环保型有机硅手感涂料，其特征在于：所述铂金催化剂中铂含量为1000～2000ppm。
7.根据权利要求1所述的一种低VOC环保型有机硅手感涂料，其特征在于：所述消光粉为SY7000、TT3300、FM14中的一种或组合；
所述分散剂为TEGO-688、EFKA-4010、BYK-110中的一种或组合。
8.根据权利要求1所述的一种低VOC环保型有机硅手感涂料，其特征在于：所述溶剂为D65航空煤油、乙酸丁酯中的一种或组合。
9.一种根据权利要求1～8任一项所述的低VOC环保型有机硅手感涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、按重量组分将消光粉、分散剂和溶剂混合后静置12～48h，而后以10000～14000r/min的转速分散30～60min，得到预分散哑浆；
S2、按重量组分在预分散哑浆中加入乙烯基硅油组合物、含氢硅油和抑制剂，并高速分散15～30min，得到混合油墨；
S3、按重量组分将铂金催化剂加入混合油墨中混合均匀，既得。
10.一种根据权利要求1～8任一项所述的低VOC环保型有机硅手感涂料的施工工艺，其特征在于，包括以下步骤：将所述低VOC环保型有机硅手感涂料喷涂在硅橡胶表面，喷涂厚度为20～30μm,喷涂后静置2～5min，随后在95～105℃温度下硫化55～65min或在180～200℃的温度下硫化10～15min。
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