CN115851099A - 一种用于塑胶的水性双组份涂料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于塑胶的水性双组份涂料及其制备方法和应用，所述水性双组份涂料包括A组分和B组分，所述A组分包括特定份数的水性羟基丙烯酸树脂、羟基聚氨酯分散体、消光粉、分散剂、成膜助剂、流平剂、润湿剂、填料和增稠剂的组合，所述B组分包括水性异氰酸酯固化剂；所述水性双组份涂料固化后形成的涂层具有较高的硬度，对于塑胶制品具有较高的附着力，且具有优异的耐防晒霜性能。
Description
技术领域
本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种用于塑胶的水性双组份涂料及其制备方法和应用。
背景技术
目前，塑胶涂料主要是油性涂料，但是因油性涂料对环境不友好、气味大、对施工者造成身体危害等缺点，迫切需要新型环保的涂料替换油性塑胶涂料。
水性涂料是在传统油性涂料的基础上，利用外乳化或自乳化的工艺，让体系稳定分散于水中，此谓油性涂料水性化，也称“油改水”，其在施工时在基材表面覆盖一层保护膜，最大程度地保护基材，避免各类原因造成的外观损伤。CN108485503A公开了一种塑胶素材用高耐药品性双液型水性涂料及其制备方法，包括将水性羟基丙烯酸树脂和水加入容器中充分搅拌，待搅拌均匀后以此加入聚酯改性硅氧烷、聚α-三甲基硅烷基、氧亚乙基、聚甲基烷基以及余量的水，调整涂料黏度，均匀搅拌后得到A组分；水性分散型聚异氰酸酯为B组分；将A，B组份按照比例混合后充分搅拌，使用喷枪在ABS/PC底材涂膜，干燥后取出，得到塑胶素材用高耐药品性双液型水性涂料；该发明得到的塑胶素材用高耐药品性双液型水性涂料其涂膜性能满足各项耐化学药品测试标准，且漆膜硬度高，表面光泽度高，涂料施工性极佳。
但是，现有的水性涂料在涂覆塑胶制品时往往容易出现难润湿、附着力差等问题，尤其是高羟值的双组份体系，附着力更是难题，另外在水性3C涂料中，耐高SPF防晒霜性能也一直是行业难点。
因此，开发一种具有优异附着力和优异耐防晒霜性能的用于塑胶的水性双组份涂料，是本领域急需解决的技术问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种用于塑胶的水性双组份涂料及其制备方法和应用，所述水性双组份涂料通过各个组分的互相配合，使固化后形成的涂层具有高致密性，在塑胶制品上使用时与塑胶制品仍具有较高的附着力，且还具有较高的硬度和优异的耐防晒霜性能。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种用于塑胶的水性双组份涂料，所述水性双组份涂料包括A组和B组分；
所述A组分按照重量份包括如下组分：
所述B组分按照重量份包括水性异氰酸酯固化剂。
本发明提供的用于塑胶的水性双组份涂料在使用时需要将A组分和B组分混合，A组分中的水性羟基丙烯酸树脂以及羟基改性聚氨酯分散体可以与B组分中的水性异氰酸酯固化剂互相交联，再配合消光粉、成膜助剂、分散剂、填料、增稠剂、流平剂和润湿剂，可以使固化后形成的涂层具有较高的致密性和较高的硬度，同时与塑胶具有较高的附着力，在满足高附着力的前提下，还具有优异的耐化妆品性能，特别是具有优异的耐防晒霜性能，即使在高防晒指数(SPF100)的防晒霜测试下，也不易被防晒霜破坏涂层。
在本发明中，所述耐防晒霜性能指的是在涂层表面涂覆防晒霜，涂层也不会被防晒霜破坏，不会出现被防晒霜咬蚀的不可修复的印痕。
其中，所述水性羟基丙烯酸树脂可以为42重量份、44重量份、46重量份、48重量份、50重量份、52重量份、54重量份、56重量份或58重量份等。
所述羟基聚氨酯分散体可以为6重量份、7重量份、8重量份、9重量份、10重量份、11重量份、12重量份、13重量份或14重量份等。
所述消光粉可以为3.2重量份、3.4重量份、3.6重量份、3.8重量份、4重量份、4.2重量份、4.4重量份、4.6重量份或4.8重量份等。
所述成膜助剂可以为1.2重量份、1.4重量份、1.6重量份、1.8重量份、2重量份、2.2重量份、2.4重量份、2.6重量份或2.8重量份等。
所述分散剂可以为1.2重量份、1.4重量份、1.6重量份、1.8重量份、2重量份、2.2重量份、2.4重量份、2.6重量份或2.8重量份等。
所述填料可以为1.2重量份、1.4重量份、1.6重量份、1.8重量份、2重量份、2.2重量份、2.4重量份、2.6重量份或2.8重量份等。
所述增稠剂可以为0.2重量份、0.4重量份、0.6重量份或0.8重量份等。
所述润湿剂可以为0.5重量份、0.6重量份、0.7重量份、0.8重量份或0.9重量份等。
优选地，所述A组分和B组分的质量比为1:(0.25～0.4)，例如1:0.27、1:0.29、1:0.31、1:0.33、1:0.35、1:0.37或1:0.39等。
优选地，所述水性羟基丙烯酸树脂的固含量35～50％，例如37％、39％、41％、43％、45％或47％等。
优选地，以所述水性羟基丙烯酸树脂的固含量为100计，所述水性羟基丙烯酸树脂中羟基的质量百分含量为3.8～5.0％，例如3.8％、4.0％、4.2％、4.4％、4.6％、4.8％或5.0％等。
作为本发明的优选技术方案，限定所述水性羟基丙烯酸树脂中羟基的质量百分含量为3.8～5.0％，可以使固化后的涂层的交联密度更高，进而可以进一步提升涂层的致密性，提升涂层的硬度和耐防晒霜性能。
优选地，所述羟基聚氨酯分散体的固含量为35～50％，例如37％、39％、41％、43％、45％或47％等。
优选地，以所述羟基聚氨酯分散体的固含量为100％计，所述羟基聚氨酯分散体中的中羟基的质量百分含量羟值为1.0～2.0％，例如1.2％、1.4％、1.6％或1.8％等。
作为本发明的优选技术方案，限定所述羟基聚氨酯分散体中的中羟基的质量百分含量羟值为1.0～2.0％，可以在保证涂层具有高交联密度下还与塑胶基材有优异的附着力。
优选地，所述消光粉包括沉淀气相二氧化硅，进一步优选为日本东曹E-1011和/或赢创TS-100。
优选地，所述成膜助剂包括醇醚类溶剂。
优选地，所述醇醚类溶剂包括二丙二醇甲醚(DPM)、二丙二醇丁醚(DPnB)或二乙二醇丁醚(DB)中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述填料包括蜡粉、玻璃粉或绒毛粉中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述流平剂为聚醚改性硅氧烷共聚物，具体可以选择BYK-333和/或Glide100。
优选地，所述润湿剂为聚醚硅氧烷共聚物，具体可以选择BYK-346和/或Tego 270。
优选地，所述A组分还包括消泡剂、色浆或水中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述A组分中消泡剂的含量为0.1～0.3重量份，例如0.12重量份、0.14重量份、0.16重量份、0.18重量份、0.2重量份、0.22重量份、0.24重量份、0.26重量份或0.28重量份等。
优选地，所述消泡剂为聚醚硅氧烷共聚物乳液，具体可以选择BYK-011和/或Tego902w等。
优选地，所述A组分中色浆的含量为8～12重量份，例如8.5重量份、9重量份、9.5重量份、10重量份、10.5重量份、11重量份、17重量份、18重量份或19重量份等。
优选地，所述色浆为黑色色浆，进一步优选为科莱恩色浆。
优选地，所述B组分还包括稀释剂。
优选地，所述稀释剂包括丙二醇二乙酸酯(PGDA)。
优选地，所述B组分按照重量份包括如下组分：
水性异氰酸酯固化剂 15～25重量份
稀释剂 7～11重量份。
其中，所述水性异氰酸酯固化剂可以为16重量份、17重量份、18重量份、19重量份、20重量份、21重量份、22重量份、23重量份或24重量份等。
所述稀释剂可以为7.5重量份、8重量份、8.5重量份、9重量份、9.5重量份、10重量份、10.5重量份等。
优选地，所述水性异氰酸酯固化剂具体可以选择科思创XP2655和/或XP2487/1。
第二方面，本发明提供一种如第一方面所述水性双组份涂料的制备方法，所述制备方法包括A组分的制备和B组分的制备；
所述A组分的制备包括：将水性羟基丙烯酸树脂和羟基聚氨酯分散体混合均匀，加入成膜助剂、分散剂、润湿剂、任选地消泡剂和流平剂混合均匀，再加入填料和消光粉混合均匀，最后加入增稠剂、任选地色浆和任选地水混合均匀，得到所述A组分；
所述B组分的制备包括：将水性异氰酸酯固化剂和水混合，得到所述B组分。
第三方面，本发明提供一种如第一方面所述双组份水性涂料的使用方法，所述使用方法包括：将A组分和B组分混合均匀后，喷涂在塑胶制品表面，烘烤固化，完成所述双组份水性涂料的使用。
优选地，所述烘烤固化的温度为70～80℃，例如72℃、74℃、76℃或78℃等。
优选地，所述烘烤固化的时间为4～6h，例如4.2h、4.4h、4.6h、4.8h、5h、5.2h、5.4h、5.6h、5.8h等。
第四方面，本发明提供一种如第一方面所述的双组份水性涂料在塑胶制品中的应用。
优选地，所述塑胶制品包括PC塑胶制品、ABS塑胶制品或ABS/PC塑胶制品。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明提供的用于塑胶的水性双组份涂料包括A组分和B组分，所述A组分包括特定份数的水性羟基丙烯酸树脂、羟基聚氨酯分散体、消光粉、成膜助剂、填料和增稠剂的组合，所述B组分包括水性异氰酸酯固化剂，利用A组分中的水性羟基丙烯酸树脂和羟基改性聚氨酯分散体配合与B组分中的水性异氰酸酯固化剂反应形成交联聚合物，搭配其他助剂和填料，使固化后形成的涂层具有高硬度、高致密度和较高的塑胶附着力，同时还具有优异的耐防晒霜性能。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
具体实施方式部分涉及的原料的来源和牌号信息如表1所示：
表1
实施例1
一种用于塑胶的水性双组份涂料，包括质量比为1:0.3的A组分和B组分；
所述A组分按照重量份包括如下组分：
水性羟基丙烯酸树脂(A2695)50重量份、羟基聚氨酯分散体(UH2757)10重量份、沉淀气相二氧化硅4重量份、DPM 2重量份、分散剂2重量份、蜡粉2重量份、增稠剂0.3重量份、流平剂0.3重量份、消泡剂0.2重量份、润湿剂0.5重量份、黑色色浆10重量份和水18.7重量份；
所述B组分按照重量份包括如下组分：
水性异氰酸酯固化剂21重量份和PGDA9重量份；
本实施例提供的水性双组份涂料的制备方法包括A组分的制备和B组分的制备；
所述A组分的制备包括：将水性羟基丙烯酸树脂和改性聚氨酯分散体混合均匀，加入DPM、分散剂、润湿剂、消泡剂和流平剂混合均匀，再加入蜡粉和沉淀气相二氧化硅混合均匀，最后加入增稠剂、黑色色浆和水混合均匀，得到所述A组分；
所述B组分的制备包括：将水性异氰酸酯固化剂和稀释剂混合均匀，得到所述B组分。
实施例2
一种用于塑胶的水性双组份涂料，包括质量比为1:0.25的A组分和B组分；
所述A组分按照重量份包括如下组分：
水性羟基丙烯酸树脂(A2695)40重量份、羟基聚氨酯分散体(UH2757)5重量份、沉淀气相二氧化硅3重量份、DPM 1重量份、分散剂1重量份、蜡粉1重量份、增稠剂1重量份、流平剂0.2重量份、消泡剂0.1重量份、润湿剂1重量份、黑色色浆18重量份和水28.7重量份；
所述B组分按照重量份包括如下组分：
水性异氰酸酯固化剂17.5重量份和PGDA7.5重量份；
本实施例提供的水性双组份涂料的制备方法与实施例1相同。
实施例3
一种用于塑胶的水性双组份涂料，包括质量比为1:0.35的A组分和B组分；
所述A组分按照重量份包括如下组分：
水性羟基丙烯酸树脂(A2695)60重量份、羟基聚氨酯分散体(UH2757)15重量份、沉淀气相二氧化硅5重量份、DPM 3重量份、分散剂3重量份、蜡粉3重量份、增稠剂0.1重量份、流平剂0.6重量份、消泡剂0.3重量份、润湿剂1重量份、黑色色浆8重量份和水1重量份；
所述B组分按照重量份包括如下组分：
水性异氰酸酯固化剂24.5重量份和PGDA10.5重量份；
本实施例提供的水性双组份涂料的制备方法与实施例1相同。
实施例4
一种用于塑胶的水性双组份涂料，其与实施例1的区别仅在于，采用羟基的质量百分含量为2％的水性羟基丙烯酸树脂(A2427)替换羟基的质量百分含量为5％的水性羟基丙烯酸树脂(A2695)，其他组分、用量和制备方法均与实施例1相同。
实施例5
一种用于塑胶的水性双组份涂料，其与实施例1的区别仅在于，采用羟基的质量百分含量为1.5％的羟基聚氨酯分散体(6512)替换羟基的质量百分含量为1.9％的羟基聚氨酯分散体(UH2757)，其他组分、用量和制备方法均与实施例1相同。
实施例6
一种用于塑胶的水性双组份涂料，其与实施例1的区别仅在于，采用羟基的质量百分含量为0.8％的羟基聚氨酯分散体(U2698)替换羟基的质量百分含量为1.9％的羟基聚氨酯分散体(UH2757)，其他组分、用量和制备方法均与实施例1相同。
对比例1
一种用于塑胶的水性双组份涂料，其与实施例1的区别仅在于，水性羟基丙烯酸树脂的添加量为60重量份，不添加羟基聚氨酯分散体，其他组分、用量和制备方法均与实施例1相同。
对比例2
一种用于塑胶的水性双组份涂料，其与实施例1的区别仅在于，水性羟基丙烯酸树脂的添加量为58重量份，羟基聚氨酯分散体的添加量为2重量份，其他组分、用量和制备方法均与实施例1相同。
对比例3
一种用于塑胶的水性双组份涂料，其与实施例1的区别仅在于，水性羟基丙烯酸树脂的添加量为30重量份，羟基改性聚氨酯分散体的添加量为30重量份，其他组分、用量和制备方法均与实施例1相同。
对比例4
一种用于塑胶的水性双组份涂料，其与实施例1的区别仅在于，采用聚氨酯分散体替换羟基聚氨酯分散体，其他组分、用量和制备方法均与实施例1相同。
对比例5
一种用于塑胶的水性双组份涂料，其与实施例1的区别仅在于，不添加蜡粉，其他组分、用量和制备方法均与实施例1相同。
性能测试：
将水性双组份涂料喷涂在塑胶制品表面，75℃下固化5h，得到涂膜，测试漆膜的下述性能；
(1)附着力：(依照GB/T 9286 -1998，用百格刀在测试样品涂层上划10x10个1×1mm的小网格，每一条划线深及油漆的底层；用毛刷将测试区域的碎片刷干净，用3M600号胶纸或等同效力的胶带牢牢粘住被测试小网格，并用橡皮擦用力擦拭胶带，以加大胶带与被测区域的接触面积及力度；用手抓住胶带一端，在垂直方向(90°)迅速扯下胶带，同一位置进行2次相同试验。规定利用3M600或者等同效力的胶带粘贴于百格中，快速拉起胶带，其面漆被胶带粘起的数量依照百格的百分比：ASTM等级5B，切口的边缘完全光滑，格子边缘没有任何剥落；ASTM等级4B，在切口的相交处有小片剥落，划格区内实际破损≤5％；ASTM等级3B，切口的边缘和/或相交处有被剥落，其面积大于5％～15％；ASTM等级2B，沿切口的边缘有部分剥落或整大片剥落，或部分格子被整片剥落，剥落的面积超过15％～35％；ASTM等级1B，切口边缘有部分剥落或整大片剥落，或部分格子被整片剥落，剥落的面积超过15％～35％；
(2)光泽度：依照GB/T8807-1988，使用85°光泽仪，在漆膜上用五点法测试出漆膜光泽，取平均值；
(3)耐防晒霜：(SPF100，Banana Boat，常温放置72h)性能：将SPF100Banana Boat的防晒霜涂覆在漆膜表面，在常温下放置72h后擦去防晒霜，观察漆膜外观是否有被防晒霜咬蚀不可修复的印痕，用评级方式表示，用1～5级进行评级，其中，5级为无印痕，1级为较深印痕。
(4)硬度：依照涂膜硬度铅笔测定法标准GB T 6739-1996，使用便携式铅笔硬度计测试出漆膜硬度。
按照上述测试方法对实施例1～6和对比例1～5提供的水性双组份涂料进行测试，测试结果如表2所示：
表2
根据表2数据可以看出：
本发明提供的水性双组份涂料与基材具有较高的附着力，且形成涂膜后具有优异的耐防晒霜性能和较高的硬度。
具体而言，实施例1～6得到的水性双组份涂料与PC基材、ABS基材和ABS和PC复合基材的附着力均为5B，形成涂膜后的光泽度为6.1～8.9°，耐防晒霜性能达到4～5级，硬度为HB～H。
比较实施例1和对比例1～2的数据可以看出，未添加羟基聚氨酯分散体(对比例1)或羟基聚氨酯分散体的添加量较低(对比例2)得到的水性双组份涂料与基材的附着力较差。
比较实施例1和对比例3的数据可以发现，水性羟基丙烯酸树脂的添加量较低会导致得到的水性双组份涂料的耐防晒霜性能较差。
再比较实施例1和对比例4的数据还可以发现，采用聚氨酯分散体替换羟基聚氨酯分散体也会导致得到的水性双组份涂料与基材的附着力变差，还会导致形成涂膜后耐防晒霜性能变差、硬度降低。
最后比较实施例1和对比例5的数据可以发现，未添加蜡粉得到的水性双组份涂料形成涂膜后硬度降低。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明一种用于塑胶的水性双组份涂料及其制备方法和应用，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种用于塑胶的水性双组份涂料，其特征在于，所述水性双组份涂料包括A组和B组分；
所述A组分按照重量份包括如下组分：
所述B组分按照重量份包括水性异氰酸酯固化剂。
2.根据权利要求1所述的水性双组份涂料，其特征在于，所述A组分和B组分的质量比为1:(0.25～0.4)。
3.根据权利要求1或2所述的水性双组份涂料，其特征在于，所述水性羟基丙烯酸树脂的固含量35～50％；
优选地，以所述水性羟基丙烯酸树脂的固含量为100％计，所述水性羟基丙烯酸树脂中羟基的质量百分含量为3.8～5.0％。
4.根据权利要求1～3任一项所述的水性双组份涂料，其特征在于，所述羟基聚氨酯分散体的固含量为35～50％；
优选地，以所述羟基聚氨酯分散体的固含量为100％计，所述羟基聚氨酯分散体中羟基的质量百分含量为1.0～2.0％。
5.根据权利要求1～4任一项所述的水性双组份涂料，其特征在于，所述消光粉包括沉淀气相二氧化硅；
优选地，所述成膜助剂包括醇醚类溶剂；
优选地，所述醇醚类溶剂包括二丙二醇甲醚、二丙二醇丁醚或二乙二醇丁醚中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述填料包括蜡粉、玻璃粉或绒毛粉中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述流平剂为聚醚改性硅氧烷共聚物；
优选地，所述润湿剂为聚醚硅氧烷共聚物。
6.根据权利要求1～5任一项所述的水性双组份涂料，其特征在于，所述A组分还包括消泡剂、色浆或水中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述A组分中消泡剂的含量为0.1～0.3重量份；
优选地，所述消泡剂为聚醚硅氧烷共聚物乳液；
优选地，所述A组分中色浆的含量为8～16重量份；
优选地，所述色浆为黑色色浆，进一步优选为科莱恩色浆。
7.根据权利要求1～6任一项所述的水性双组份涂料，其特征在于，所述B组分还包括稀释剂；
优选地，所述稀释剂包括丙二醇二乙酸酯。
优选地，所述B组分按照重量份包括如下组分：
水性异氰酸酯固化剂 15～30重量份
稀释剂 6～12重量份。
8.一种如权利要求1～7任一项所述水性双组份涂料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括A组分的制备和B组分的制备；
所述A组分的制备包括：将水性羟基丙烯酸树脂和羟基聚氨酯分散体混合均匀，加入成膜助剂、分散剂、流平剂、润湿剂和任选地消泡剂混合均匀，再加入填料和消光粉混合均匀，最后加入增稠剂、任选地色浆和任选地水混合均匀，得到所述A组分；
所述B组分的制备包括：将水性异氰酸酯固化剂和任选地稀释剂混合均匀，得到所述B组分。
9.一种如权利要求1～7任一项所述双组份水性涂料的使用方法，其特征在于，所述使用方法包括：将A组分和B组分混合均匀后，喷涂在塑胶制品表面，烘烤固化，完成所述双组份水性涂料的使用；
优选地，所述烘烤固化的温度为70～80℃；
优选地，所述烘烤固化的时间为4～6h。
10.一种如权利要求1～7任一项所述的双组份水性涂料在塑胶制品中的应用；
优选地，所述塑胶制品包括PC塑胶制品、ABS塑胶制品或ABS/PC塑胶制品。
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