CN115109490A - 一种用于玩具的环保涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及涂料领域，具体公开了一种用于玩具的环保涂料及其制备方法。本发明的环保涂料包括如下组分：热塑性弹性体SEBS、改性环糊精包合物、环保溶剂、颜料，其中，所述改性环糊精包合物包含全氟硅烷。本申请的环保涂料通过在SEBS中加入一定量的改性环糊精包合物，在保持涂料具有良好粘结性的同时，利用改性环糊精包合物的多孔结构起到缓释其中全氟硅烷至涂层表面，使得最终的玩具涂层具有优良的附着力和爽滑性，并且引入环保涂料使得涂料具有低VOC，进而使得环保涂料挥发性低、无刺激性气味，安全环保，稳定性好，且对环境和人体均不会造成伤害。
Description
技术领域
本发明属于涂料领域，尤其涉及一种用于玩具的环保涂料及其制备方法。
背景技术
中国是儿童玩具的制造大国，年产量占全世界总量的60～70％，其中大部分的玩具生产集中在珠江三角洲。玩具产品大部分采用塑料底材、木质底材，质优价廉。玩具用涂料是涂敷于玩具表面的涂料，而玩具的终端用户是儿童，因此要求玩具用涂料无毒无异味。
现有玩具用涂料由于大多数采用普通溶剂作为稀释剂，同时具有VOC含量不达标、污染性强、附着力和爽滑性不良等问题，因此，具有低VOC含量、低毒低污染、附着力强、爽滑性优异的玩具用涂料无疑是未来的发展趋势。
因此，针对上述问题，亟待寻求一种具有低VOC含量、附着力稳定性强、爽滑性稳定性优异的用于玩具的环保涂料及其制备方法。
发明内容
针对上述现有技术存在的缺陷，本发明的第一目的在于提供一种用于玩具的环保涂料及其制备方法，旨在解决现有玩具用涂料VOC含量不达标、污染性强、长期附着力和爽滑性不良的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种用于玩具的环保涂料，包括如下组分及其质量百分含量：
氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SEBS) 10%-20%
改性环糊精包合物3%-10%
环保溶剂70%-85%
颜料 0.05%-1%。
所述改性环糊精包合物是将β-环糊精经KH560改性处理后包合全氟硅烷C3F7OSi(CH3)3得到；
改性环糊精包合物的制备步骤如下：
1)将干燥后的β-环糊精加入到溶剂DMF(N,N-二甲基甲酰胺)中；
2)在氮气保护下加入KH560,继续加入氢氧化钠，在氮气保护下于50-60℃连续搅拌20-50h，将反应后的溶液冷却到室温并向其中加入丙酮沉淀出产物,于40-50℃真空干燥得到泛黄的白色水溶性粉末即为改性环糊精；
3)取改性环糊精用去离子水溶解直到溶解完全，向其中加入全氟硅烷C3F7OSi(CH3)3室温下反应包合，超声分散处理2-3h后的悬浮液用去离子水洗涤，抽滤，得到改性环糊精包合物。
其中，所述的β-环糊精与KH560的质量比为1:1；
所述的改性环糊精与全氟硅烷C3F7OSi(CH3)3的质量比为1:0.3-0.5。
所述环保溶剂为全氟丁基甲基醚（C4F9OCH3）；
所述颜料为钛白粉、酞菁蓝、铁红、铁黄、有机黄色颜料、有机红色颜料、炭黑中的一种或者两种以上的组合物；
本发明的第二个目的是提供一种上述用于玩具的环保涂料的制备方法，包括如下制备步骤：
S1:称取物料：
按上述配方称取氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SEBS)、改性环糊精包合物、环保溶剂和颜料；
S2：物料混合：
向容器中加入环保溶剂，开机搅拌，以5～10g/s速度加入氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物SEBS，搅匀后继续以800-1500r/min分散活化0.5～3h；再加入改性环糊精包合物，继续以800-1500r/min的速度分散活化0.5-1.5h，再加入颜料搅拌20-40min，分散均匀后经100～300目滤网或滤布过滤出料，即制得用于玩具的环保涂料。
本发明的第三个目的是提供一种玩具环保涂层，是由上述用于玩具的环保涂料涂敷于玩具表面得到。
本发明的第四个目的是提供一种上述用于玩具的环保涂料在改善玩具涂层附着力、爽滑性能及降低涂料VOC含量方面的应用。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
（1）本发明人创造性地涂料组合物中选择SEBS作为基体树脂，并创造性地加入改性环糊精包合物，二者起到了协同作用，一方面SEBS和改性环糊精包合物中的全氟硅烷带来了优异的附着力和爽滑性，另一方面，由于改性环糊精包合物的特殊结构，其具有缓释效果，随时间推移持续缓释其中的全氟硅烷至涂层表面，改善了涂层表面附着力稳定性和爽滑性稳定性。
（2）本发明人创造性地发现，在涂料组合物中加入全氟丁基甲基醚，一方面不会引入VOC物质，带来了涂料VOC性符合玩具标准，另一方面，该溶剂可以提高SEBS和改性环糊精包合物的分散，更进一步提高了涂层的附着力和爽滑性。
具体实施方式
为更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。
一、制备实施例
1、制备例1
改性环糊精包合物1的制备：
1）将干燥后的100g的β-环糊精加入到含1000mL溶剂DMF(N,N-二甲基甲酰胺)的圆底烧瓶中，并在氮气保护下加入100g的KH560,继续加入2g氢氧化钠，在氮气保护下于60℃连续搅拌50h，将反应后的溶液冷却到室温并向其中加入500mL丙酮沉淀出产物,于50℃真空干燥得到泛黄的白色水溶性粉末即为改性环糊精；
2)取50g的改性环糊精用40mL去离子水溶解直到溶解完全，向其中加入25g全氟硅烷C3F7OSi(CH3)3室温下反应包合，超声分散处理3h后的悬浮液用去离子水洗涤，抽滤，得到改性环糊精包合物1。
2、制备例2
改性环糊精包合物2的制备：
1）将干燥后的100g的β-环糊精加入到含1000mL溶剂DMF(N,N-二甲基甲酰胺)的圆底烧瓶中，并在氮气保护下加入100g的KH560,继续加入2g氢氧化钠，在氮气保护下于60℃连续搅拌50h，将反应后的溶液冷却到室温并向其中加入500mL丙酮沉淀出产物,于50℃真空干燥得到泛黄的白色水溶性粉末即为改性环糊精；
2)取50g的改性环糊精用40mL去离子水溶解直到溶解完全，向其中加入20g全氟硅烷C3F7OSi(CH3)3室温下反应包合，超声分散处理3h后的悬浮液用去离子水洗涤，抽滤，得到改性环糊精包合物2。
3、制备例3
改性环糊精包合物3的制备：
1）将干燥后的100g的β-环糊精加入到含1000mL溶剂DMF(N,N-二甲基甲酰胺)的圆底烧瓶中，并在氮气保护下加入100g的KH560,继续加入2g氢氧化钠，在氮气保护下于60℃连续搅拌50h，将反应后的溶液冷却到室温并向其中加入500mL丙酮沉淀出产物,于50℃真空干燥得到泛黄的白色水溶性粉末即为改性环糊精；
2)取50g的改性环糊精用40mL去离子水溶解直到溶解完全，向其中加入15g全氟硅烷C3F7OSi(CH3)3室温下反应包合，超声分散处理3h后的悬浮液用去离子水洗涤，抽滤，得到改性环糊精包合物3。
二、实施例
1、实施例1
用于玩具的环保涂料的制备：
第一步，按照以下质量百分比准备各原料：
氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SEBS) 17%
改性环糊精包合物1 3%
环保溶剂79.5%
颜料 0.5%
第二步，物料混合：
按上述配方重量份配比，加入环保溶剂，开机搅拌，以10g/s速度加入氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物SEBS，搅匀后继续以1500r/min分散活化2h；再加入改性环糊精包合物1，继续以1500r/min的速度分散活化1.5h，再加入颜料搅拌30min，分散均匀后经200目滤网或滤布过滤出料，即制得用于玩具的环保涂料组合物。
、实施例2
用于玩具的环保涂料的制备：
第一步，按照以下质量百分比准备各原料：
氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SEBS) 15%
改性环糊精包合物1 5%
环保溶剂79.5%
颜料 0.5%
第二步，物料混合：
按上述配方重量份配比，加入环保溶剂，开机搅拌，以10g/s速度加入氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物SEBS，搅匀后继续以1500r/min分散活化2h；再加入改性环糊精包合物1，继续以1500r/min的速度分散活化1.5h，再加入颜料搅拌30min，分散均匀后经200目滤网或滤布过滤出料，即制得用于玩具的环保涂料组合物。
、实施例3
用于玩具的环保涂料的制备：
第一步，按照以下质量百分比准备各原料：
氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SEBS) 13%
改性环糊精包合物1 7%
环保溶剂79.5%
颜料 0.5%
第二步，物料混合：
按上述配方重量份配比，加入环保溶剂，开机搅拌，以10g/s速度加入氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物SEBS，搅匀后继续以1500r/min分散活化2h；再加入改性环糊精包合物1，继续以1500r/min的速度分散活化1.5h，再加入颜料搅拌30min，分散均匀后经200目滤网或滤布过滤出料，即制得用于玩具的环保涂料组合物。
、实施例4
用于玩具的环保涂料的制备：
第一步，按照以下质量百分比准备各原料：
氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SEBS) 11%
改性环糊精包合物1 9%
环保溶剂79.5%
颜料 0.5%
第二步，物料混合：
按上述配方重量份配比，加入环保溶剂，开机搅拌，以10g/s速度加入氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物SEBS，搅匀后继续以1500r/min分散活化2h；再加入改性环糊精包合物1，继续以1500r/min的速度分散活化1.5h，再加入颜料搅拌30min，分散均匀后经200目滤网或滤布过滤出料，即制得用于玩具的环保涂料组合物。
、实施例5
用于玩具的环保涂料的制备：
第一步，按照以下质量百分比准备各原料：
氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SEBS) 13%
改性环糊精包合物2 7%
环保溶剂79.5%
颜料 0.5%
第二步，物料混合：
按上述配方重量份配比，加入环保溶剂，开机搅拌，以10g/s速度加入氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物SEBS，搅匀后继续以1500r/min分散活化2h；再加入改性环糊精包合物2，继续以1500r/min的速度分散活化1.5h，再加入颜料搅拌30min，分散均匀后经200目滤网或滤布过滤出料，即制得用于玩具的环保涂料组合物。
、实施例6
用于玩具的环保涂料的制备：
第一步，按照以下质量百分比准备各原料：
氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SEBS) 13%
改性环糊精包合物3 7%
环保溶剂79.5%
颜料 0.5%
第二步，物料混合：
按上述配方重量份配比，加入环保溶剂，开机搅拌，以10g/s速度加入氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物SEBS，搅匀后继续以1500r/min分散活化2h；再加入改性环糊精包合物3，继续以1500r/min的速度分散活化1.5h，再加入颜料搅拌30min，分散均匀后经200目滤网或滤布过滤出料，即制得用于玩具的环保涂料组合物。
、对比例1
用于玩具的环保涂料的制备：
第一步，按照以下质量百分比准备各原料：
氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SEBS) 20%
环保溶剂79.5%
颜料 0.5%
第二步，物料混合：
按上述配方重量份配比，加入环保溶剂，开机搅拌，以10g/s速度加入氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物SEBS，搅匀后继续以1500r/min分散活化2h；再加入颜料搅拌30min，分散均匀后经200目滤网或滤布过滤出料，即制得用于玩具的环保涂料组合物。
、对比例2
用于玩具的环保涂料的制备：
第一步，按照以下质量百分比准备各原料：
氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SEBS) 18%
改性环糊精包合物1 2%
环保溶剂79.5%
颜料 0.5%
第二步，物料混合：
按上述配方重量份配比，加入环保溶剂，开机搅拌，以10g/s速度加入氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物SEBS，搅匀后继续以1500r/min分散活化2h；再加入改性环糊精包合物1，继续以1500r/min的速度分散活化1.5h，再加入颜料搅拌30min，分散均匀后经200目滤网或滤布过滤出料，即制得用于玩具的环保涂料组合物。
、对比例3
用于玩具的环保涂料的制备：
第一步，按照以下质量百分比准备各原料：
氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SEBS) 18%
改性环糊精包合物1 2%
溶剂丁基缩水甘油醚79.5%
颜料 0.5%
第二步，物料混合：
按上述配方重量份配比，加入溶剂丁基缩水甘油醚，开机搅拌，以10g/s速度加入氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物SEBS，搅匀后继续以1500r/min分散活化2h；再加入改性环糊精包合物1，继续以1500r/min的速度分散活化1.5h，再加入颜料搅拌30min，分散均匀后经200目滤网或滤布过滤出料，即制得用于玩具的环保涂料组合物。
三、性能测试实施例
样品制备与性能测试：
将实施例1-6和对比例1-3的用于玩具的环保涂料分别涂覆于尺寸为150mm×150mm×70mm的聚乙烯塑料试样的表面，50℃在环境湿度为60%的条件下放置24h即可得到玩具环保涂层，记为玩具环保涂层初始状态，经初始附着力和爽滑性测试后，于80℃在环境湿度为80%的条件下放置1000h即可得到处理后的玩具环保涂层。
对用于玩具的环保涂料进行VOC含量测试，对聚乙烯塑料试样表面的玩具环保涂层进行附着力稳定性、爽滑性稳定性测试。
VOC含量测试：按照标准ISO11890-2-2006测试玩具用涂料的VOC含量。
附着力测试：用刀距为5mm的刀片(刀锋角度为20°±5°)在涂层表面划10×10个10mm×10mm的格子，画线深及涂料下的聚乙烯塑料块，用毛刷将格子附近的碎屑刷干净，用胶带粘贴并覆盖各个试块上的全部格子，胶带不能皱并用橡皮擦用力擦拭胶带，以加大胶带与格子的接触面积和力度，快速撕下胶带，记录胶带上粘连的格子数，粘连的格子越多，附着力越差。
爽滑性测试：依据标准GB/T 10006-1988，采用摩擦系数仪MXS-05测定动摩擦系数；
测试结果如下表1所示：
ND表示未测出。
由对比表1中实施例1-6与对比例1-3可知，本发明的用于玩具的环保涂料无VOC，玩具涂层具有优良的附着力稳定性和爽滑性稳定性。
对比表1中实施例1-4与对比例1-2可知，随着涂料组合物中改性环糊精包合物含量的增加，玩具涂层整体呈现出附着力和爽滑性能的提高，且均具有较好的附着力稳定性和爽滑性稳定性，其中实施例3的效果最优，对比例1由于未加入改性环糊精包合物，其附着力和爽滑性能均较差，且经过1000h处理后稳定性大大降低，对比例2中改性环糊精包合物含量较低，相对附着力和爽滑性能均较实施例1-4差。
对比表1中实施例3，5-6可知，随着改性环糊精包合物中C3F7OSi(CH3)3含量的增加，玩具涂层的附着力和爽滑性能均有所改善，且附着力稳定性和爽滑性稳定性也呈现出更好的效果。
对比表1中实施例1-6于对比例3可知，实施例1-6中由于加入了环保涂料，带来涂料组合物VOC性能达标，而对比例3具有高VOC含量。
对比表1中实施例1-6与对比例1-3可知，本发明实施例3的涂料组合物和玩具涂层的污染性、附着力和爽滑性能最佳。
最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明实施例的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解依然可以对本发明实施例的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明实施例技术方案的范围。
Claims (7)
1.一种用于玩具的环保涂料，其特征在于，包括如下组分及其质量百分含量：
氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SEBS) 10%-20%
改性环糊精包合物3%-10%
环保溶剂70%-85%
颜料 0.05%-1%。
2.根据权利要求1所述的用于玩具的环保涂料，其特征在于，所述改性环糊精包合物是将β-环糊精经KH560改性处理后包合全氟硅烷C3F7OSi(CH3)3得到；
所述环保溶剂为全氟丁基甲基醚（C4F9OCH3）；
所述颜料为钛白粉、酞菁蓝、铁红、铁黄、有机黄色颜料、有机红色颜料、炭黑中的一种或者两种以上的组合物。
3.根据权利要求2所述的用于玩具的环保涂料，其特征在于，所述改性环糊精包合物的制备步骤如下：
1)将干燥后的β-环糊精加入到溶剂DMF(N,N-二甲基甲酰胺)中；
2)在氮气保护下加入KH560,继续加入氢氧化钠，在氮气保护下于50-60℃连续搅拌20-50h，将反应后的溶液冷却到室温并向其中加入丙酮沉淀出产物,于40-50℃真空干燥得到泛黄的白色水溶性粉末即为改性环糊精；
3)取改性环糊精用去离子水溶解直到溶解完全，向其中加入全氟硅烷C3F7OSi(CH3)3室温下反应包合，超声分散处理2-3h后的悬浮液用去离子水洗涤，抽滤，得到改性环糊精包合物。
4.根据权利要求3所述的用于玩具的环保涂料，其特征在于，所述的β-环糊精与KH560的质量比为1:1；所述的改性环糊精与全氟硅烷C3F7OSi(CH3)3的质量比为1:0.3-0.5。
5.一种权利要求1-4任一项所述用于玩具的环保涂料的制备方法，其特征在于，包括如下制备步骤：
S1:称取物料：
按权利要求1中的配方称取氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SEBS)、改性环糊精包合物、环保溶剂和颜料；
S2：物料混合：
向容器中加入环保溶剂，开机搅拌，以5～10g/s速度加入氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物SEBS，搅匀后继续以800-1500r/min分散活化0.5～3h；再加入改性环糊精包合物，继续以800-1500r/min的速度分散活化0.5-1.5h，再加入颜料搅拌20-40min，分散均匀后经100～300目滤网或滤布过滤出料，即制得用于玩具的环保涂料。
6.一种玩具环保涂层，其特征在于，由权利要求1-4任一项所述用于玩具的环保涂料或者权利要求5制备方法制备得到的用于玩具的环保涂料涂敷于玩具表面得到。
7.一种权利要求1-4任一项所述用于玩具的环保涂料或者权利要求5制备方法制备得到的用于玩具的环保涂料在改善玩具涂层附着力、爽滑性能及降低涂料VOC含量方面的应用。
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