CN116285610B - 一种低voc高耐磨绒毛弹性漆及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及涂料的技术领域，更具体地说，它涉及一种低VOC高耐磨绒毛弹性漆及其制备方法。由括以下重量百分比的原料制得：多元醇树脂15‑25%、聚酯树脂25‑35%、流平剂1‑2%、防沉剂4‑6%、消光剂4‑8%、绒毛粉5‑10%、溶剂10‑20%。上述原料制得的绒毛弹性漆具有较的耐磨性、粘附性、弹性以及绒毛效果，提高绒毛弹性漆固化后得到的漆膜的耐磨性、耐刮性、防水解、耐溶剂等性能，当用3C产品，能够起到较好的。
Description
技术领域
本申请涉及涂料的技术领域，更具体地说，它涉及一种低VOC高耐磨绒毛弹性漆及其制备方法。
背景技术
涂料，又称为油漆，并且能够涂覆在被保护或被装饰的物体表面形成包膜。而涂料的主要成分有树脂、颜料、填料、溶剂等。随着国家对环保要求的提高，消费者环保意识的不断提升，全国各地省市出台了VOC排放限量标准，鼓励使用低VOC溶剂型涂料和水性漆等环保涂料。而开低VOC溶剂型涂料，顺应市场的需求，也响应政府提倡环保的号召，减少VOC的排放，因此低VOC漆涂料普遍应用于电子产品、家装饰品等领域。
当涂料用于电子产品时。特备时3C产品，涂料固化后，在3C产品表面形成保护膜；3C产品与其周边配备的产品的发展愈来愈快速，年轻化的设计带来特殊的需求，造就出需求轻薄高质感与良好柔触感的产品。发展愈来愈轻薄与良好触感，外观设计愈来愈立体感与利落，因此3C产品外型的边缘设计R角愈来愈小，尤其是具有触感的绒毛弹性漆涂料在3C产品边缘处更容易发生，3C产品对耐磨性能的要求日趋严格，需要对耐磨性进行研究。
发明内容
为了提高绒毛弹性漆的耐磨性，本申请提供一种低VOC高耐磨绒毛弹性漆。
本申请提供的一种采用如下的技术方案：
一种低VOC高耐磨绒毛弹性漆，由括以下重量百分比的原料制得：
多元醇树脂15-25％
聚酯树脂25-35％
流平剂1-2％
防沉剂4-6％
消光剂4-8％
绒毛粉5-10％
溶剂10-20％。
上述中的原料组成和原料的重量分范围均为本申请较佳选着，其中，多元醇树脂作为载体，具有较好的附着力、内聚力、耐磨性以及强度，进而提高弹性漆的耐磨性、内聚力以及附着力。而聚酯树作为载体，涂料中所用的聚酯树脂一般是低分子量的、无定形、含有支链、可以交联的聚合物。它一般由多元醇和多元酸酯化而成,有纯线型和支化型两种结构,纯线型结构树脂制备的漆膜有较好的柔韧性和加工性能；支化型结构树脂制备的漆膜的硬度和耐候性较突出。通过对聚酯树脂配方的调整，如多元醇过量，可以得到羟基终止的聚酯。进而能够提高绒毛弹性漆的耐候性和硬度。
流平剂能够促使涂料在干燥成膜过程中形成一个平整、光滑、均匀的涂膜。并且能够有效降低绒毛弹性漆的表面张力，提高绒毛弹性漆的流平性和均匀性。防沉剂是涂料的流变控制剂，能够提高绒毛弹性漆的触变性。而绒毛粉是由弹性聚合物微球组成的粉体，具有橡胶弹性、耐热、耐溶剂、抗酸碱及耐刮性均佳，能够是使得绒毛弹性漆固化形成得膜具有绒毛的触感，且具备弹性好、耐刮和耐溶剂性等优点，进而用于3C产品能够起到较好的触感等。而溶剂具有溶解和稀释作用，能够溶解树脂和调节绒毛弹性漆的粘度，当绒毛弹性漆固化之后弹性漆内部的溶剂就会全部挥发，进而形成的漆膜不具备挥发物，提高绒毛弹性漆的环保性。
加入消光粉具有较好的耐磨性和耐刮性，能够提高绒毛弹性漆固化得到的漆膜的耐磨性和耐刮性，进而减少3C产品表面产生磨损刮花等现象。
综上，本申请通过采用多元醇树脂和聚酯树脂作为载体，使得得到的绒毛弹性漆固化后形成漆膜不易出现水解、老化等现象，再通过绒毛粉使得绒毛弹性漆固化后得到的漆膜富有弹性和绒毛的触感，而消光粉能够提高漆膜的耐磨性和耐刮性，进而减少3C产品的外壳出现磨损的现象，另外流平剂、溶剂、防沉剂进一步辅助绒毛弹性漆，使绒毛弹性漆容易进行涂布等，进一步提高绒毛弹性漆固化后得到的漆膜的耐磨性、耐刮性、防水解、耐溶剂等性能。使得该绒毛弹性漆用于3C产品后，能够提高3C产品外壳的手感、耐磨性、耐溶剂性、耐水解性等，减3C产品外壳出现磨损等现象，提高3C产品外壳的耐久性。
优选的，所述多元醇树脂为聚酯多元醇，该聚酯多元醇的羟值为18-24mgKOH/g，平均分子量为4000-6000。
选用以上分子量范围、羟值范围的聚酯多元醇，作为绒毛弹性漆具有较好的黏附性、耐磨性以及内聚力，进而与绒毛弹性漆的原料体系复合后，形成结构紧密的聚合物，进而使绒毛弹性漆固化后得到的漆膜不易出现水解、磨损等现象，提高绒毛弹性漆的实用性。
优选的，聚酯树脂为PBT和/或PET。
采用以上聚酯均具有较佳的韧性、强度以及耐磨性，进而与多元醇树脂等复合之后，得到的绒毛弹性漆固化后更具有耐磨性好、强度好、韧性好等优点。
优选的，所述流平剂为聚二甲基硅氧烷和/或聚醚聚酯改性有机硅氧烷。
采用聚二甲基硅氧烷和/或聚醚聚酯改性有机硅氧烷作流平剂都能够提高绒毛弹性漆的流动性。
优选的，所述溶剂为乙酸乙酯或乙酸丁酯。乙酸乙酯和乙酸丁酯作为溶剂均具有较好的溶解性，并且得到的绒毛弹性漆固化过程容易挥发，且不会惨留在漆膜内，减少漆膜进行挥发，提高绒毛弹性漆的环保性。
优选的，所述消光剂为二氧化硅。
上述的二氧化硅的目数为150-300nm，当用于填充绒毛弹性漆后，形成的漆膜具有较佳的高耐磨性和耐刮性。使得绒毛弹性漆涂布于3C产品后，不易产生出现磨损的现象。
优选的，所述二氧化硅为改性二氧化硅，所述改性二氧化硅由以下方法制得：
步骤1：称取5-8份二元氯醋树脂，加热至125-135℃，再加入3-5份异丁基三乙氧基硅烷和1-3份γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，搅拌20-40min，得到复合物。
步骤2：称取2-5份复合物溶解于70-90份乙酸乙酯中，加入12-18份二氧化硅，搅拌15-30min，加热80-90℃，减压蒸馏30-50min,烘干，研磨，过筛150-300目，得到改性二氧化硅。
由于二氧化硅作为无机填料，不易与绒毛弹性漆原料体系中相容，同时，在绒毛弹性漆的原料体系中容易出现聚团等现象。因而本申请先采用二元氯醋树脂与异丁基三乙氧基硅烷和γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷进行复合得到的大分子复合物。
而异丁基三乙氧基硅烷和γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷均为硅烷偶联剂，具有亲有机基团和亲无机基团，进而能够作为聚合物与无机填料的连接桥梁，二元氯醋树脂具有较好的附着力、加工性、耐磨性以及耐热性等(其中，二元氯醋树脂的聚合度为650-750，醋酸乙烯的含量9-11wt％)，但是二元氯醋树脂的表面能高，与其他树脂材料的相容性差；进而通过与异丁基三乙氧基硅烷和γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷复合，使得该大分子复合物兼备附着力、加工性、耐磨性以及耐热性的优点。
同时，不仅提高二元氯醋树脂与其他树脂材料的相容性，而且提高无机填料与大分子复合物之间的相容性，进而使得到的改性二氧化硅更容易与绒毛弹性漆原料体系中相容，减少出现聚团的现象，也提高改性二氧化硅应用于绒毛弹性漆后，提高漆膜的耐磨性、耐热性、耐刮性等，减少绒毛弹性漆用于3C产品后，出现磨损等现象。
优选的，所述二元氯醋树脂为改性二元氯醋树脂，所述改性二元氯醋树脂由以下步骤制得：
称取10-20份二元氯醋树脂，加热至120-140℃，加入1-3份六方氮化硼和3.2-5.8份环氧改性丙烯酸酯，搅拌20-30min,得到改性二元氯醋树脂。
二元氯醋树脂虽然具备耐磨性，但是耐磨效果还能进一步提高，因此，本申请通过加入六方氮化硼和环氧改性丙烯酸酯，其中六方氮化硼具有较好的耐磨性、强度等，而环氧改性丙烯酸酯具有较好的附着性、保色性、耐酸碱、柔韧性等，该环氧改性丙烯酸酯的官能度为2，粘度为1000-5000CPS(25℃)，因此，通过环氧改性丙烯酸酯与六方氮化硼对二元氯醋树脂进行改性，使得到的改性二元氯醋树脂具备较好的耐磨性、保色性、耐酸碱性以及附着性等，进而使改性二氧化硅的耐磨性更佳。从而提高绒毛弹性漆的耐磨性。
第二方面，本申请提供一种低VOC高耐磨绒毛弹性漆，包括以下步骤：按照重量百分比，称取多元醇树脂、聚酯树脂、流平剂、防沉剂、消光剂、绒毛粉溶解于溶剂中，搅拌30-50min，搅拌速率500-800r/min，得到绒毛弹性漆。
上述的制备方法操作简单，生产效率高，得到的绒毛弹性漆不容易出现沉降的现象，并且用于3C产品后，形成的漆膜不容易变色、磨损、脱皮等现象，使得3C产品外形保持美观。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、本申请通过采用多元醇树脂、聚酯树脂、绒毛粉，使得得到的绒毛弹性漆固化后形成漆膜不易出现水解、老化、富有弹性和绒毛的触感，通过加入消光粉能够提高漆膜的耐磨性和耐刮性，进而减少3C产品的外壳出现磨损的现象，当该绒毛弹性漆用于3C产品后，能够提高3C产品外壳的手感、耐磨性、耐溶剂性、耐水解性等，减3C产品外壳出现磨损等现象，提高3C产品外壳的耐久性。
2、采用二元氯醋树脂与异丁基三乙氧基硅烷和γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷进行复合得到的大分子复合物。再用该大分子复合物用于改性二氧化硅，使得到的改性二氧化硅容易与绒毛弹性漆的原料体系进行相容兼备附着力、加工性、耐磨性以及耐热性的优点。
3、通过环氧改性丙烯酸酯与六方氮化硼对二元氯醋树脂进行改性，使得到的改性二元氯醋树脂具备较好的耐磨性、保色性、耐酸碱性以及附着性等，进而使改性二氧化硅的耐磨性更佳。从而提高绒毛弹性漆的耐磨性。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
改性二元氯醋树脂的制备例
制备例1
一种改性二元氯醋树脂，由以下步骤制得：
称取10kg二元氯醋树脂放入密炼机中，加热至120℃，再加入1kg六方氮化硼和3.2kg环氧改性丙烯酸酯，搅拌20min,得到改性二元氯醋树脂。
制备例2
一种改性二元氯醋树脂，由以下步骤制得：
称取15kg二元氯醋树脂放入密炼机中，加热至130℃，再加入2kg六方氮化硼和4.5kg环氧改性丙烯酸酯，搅拌25min,得到改性二元氯醋树脂。
制备例3
一种改性二元氯醋树脂，由以下步骤制得：
称取20kg二元氯醋树脂放入密炼机中，加热至140℃，加入3kg六方氮化硼和5.8kg环氧改性丙烯酸酯，搅拌30min,得到改性二元氯醋树脂。
改性二氧化硅的制备例
制备例4
一种改性二氧化硅由以下制备步骤：
步骤1：称取5kg二元氯醋树脂放入密炼机中，加热至125℃，再加入3kg异丁基三乙氧基硅烷和1kgγ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，搅拌20min，得到复合物；
步骤2：称取0.2kg复合物和7kg乙酸乙酯中，放入反应釜中搅拌至复合物全部溶解，再加入12kg二氧化硅，搅拌15min，加热80℃，减压蒸馏30min,将蒸馏后得到的固态放入烘箱中进行烘干3h，再放入研磨机中进行研磨，过筛150目，得到改性二氧化硅。
制备例5
一种改性二氧化硅由以下制备步骤：
步骤1：称取6kg二元氯醋树脂放入密炼机中，加热至130℃，再加入4kg异丁基三乙氧基硅烷和2kgγ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，搅拌30min，得到复合物；
步骤2：称取0.35kg复合物和8kg乙酸乙酯中，放入反应釜中搅拌至复合物全部溶解，再加入15kg二氧化硅，搅拌15min，加热80℃，减压蒸馏40min,将蒸馏后得到的固态放入烘箱中进行烘干3h，再放入研磨机中进行研磨，过筛200目，得到改性二氧化硅。
制得例6
一种改性二氧化硅由以下制备步骤：
步骤1：称取8kg二元氯醋树脂放入密炼机中，加热至135℃，再加入5kg异丁基三乙氧基硅烷和3kgγ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，搅拌40min，得到复合物；
步骤2：称取0.5kg复合物和9kg乙酸乙酯中，放入反应釜中搅拌至复合物全部溶解，再加入18kg二氧化硅，搅拌30min，加热90℃，减压蒸馏50min，将蒸馏后得到的固态放入烘箱中进行烘干3h，再放入研磨机中进行研磨，过筛300目，得到改性二氧化硅。
制备对比例
制备对比例1
制备对比例1与制备例5的不同之处在于：异丁基三乙氧基硅烷等量替换成γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。
制备对比例2
制备对比例2与制备例5的不同之处在于：二元氯醋树脂等量替换成异丁基三乙氧基硅烷。
实施例
实施例1
一种低VOC高耐磨绒毛弹性漆的制得，包括以下步骤：
按照重量百分比计，称取15％聚酯多元醇(羟值为18mgKOH/g，平均分子量为4000)、25％聚酯树脂(PET)、1％流平剂(聚醚聚酯改性有机硅氧烷)、4％防沉剂、4％二氧化硅、5％绒毛粉、10％溶剂(乙酸乙酯)放入搅拌桶中，用搅拌机进行搅拌，搅拌50min，搅拌速率500r/min，得到绒毛弹性漆。
实施例2
一种低VOC高耐磨绒毛弹性漆的制得，包括以下步骤：
按照重量百分比计，称取20％聚酯多元醇(羟值为20mgKOH/g，平均分子量为5000)、30％聚酯树脂(其中15％PBT、15％PET)、流平剂(0.6％聚二甲基硅氧烷、0.6％聚醚聚酯改性有机硅氧烷)、5％防沉剂、6％二氧化硅、8％绒毛粉、20％溶剂(乙酸丁酯)放入搅拌通过中，通过搅拌机进行搅拌40min，搅拌速率600r/min，得到绒毛弹性漆。
实施例3
一种低VOC高耐磨绒毛弹性漆的制得，包括以下步骤：
按照重量百分比计，称取25％聚酯多元醇(羟值为24mgKOH/g，平均分子量为6000)、35％聚酯树脂(PBT)、2％流平剂(聚二甲基硅氧烷)、6％防沉剂、8％二氧化硅、10％绒毛粉、30％溶剂(乙酸乙酯)放入搅拌桶中，经过搅拌机进行搅拌30min，搅拌速率800r/min，得到绒毛弹性漆。
实施例4-8
实施例4-8与实施例2的不同之处在于：二氧化硅等量替换成改性二氧化硅，其该改性二氧化硅的来源如表1所示；
表1实施例4-8的改性二氧化硅的来源
| 实施例 | 来源 |
| 实施例4 | 制备例4 |
| 实施例5 | 制备例5 |
| 实施例6 | 制备例6 |
| 实施例7 | 制备对比例1 |
| 实施例8 | 制备对比例2 |
对比例
对比例1
对比例1与实施例1的不同之处在于：二氧化硅等量替换成绒毛粉。
对比例2
对比例2与实施例1的不同之处在于：二氧化硅等量替换成滑石粉。
对比例3
对比例3与实施例1的不同之处在于：聚酯多元醇等量替换成聚碳酸酯二元醇(平均分子量为4000).
性能检测试验将实施例1-8和对比例1-2得到的低VOC高耐磨绒毛弹性漆，涂布于3c产品上，涂布量为60g/m2，放入UV固化设备中进行固化15s，得到测试样放置24h后，再将测试样用于以下性能测试，具体数据如表2所示。
检测方法/试验方法
1.铅笔硬度
参考国家标准GB/T 6739-1996进行检测，测试力500g，对测试样的表面膜层进测试，具体数据如表2所示。
2.耐橡皮
采用橡皮耐摩擦测试仪对测试样的表面膜层进行磨擦检测，该橡皮耐摩擦测试仪的摩擦次数设定为1000次，当达到500次、1000次时，停止实验，观看测试样表面的膜层是否出现破损、刮花等现象，并记录相关数据，当未出现破损、刮花等现象时，记录测试次数大于1000，其中橡皮为EF-74的橡皮，测试力为500G，具体数据如表2所示。
3.耐酒精测试
采用酒精耐磨试验机对测试样的表面膜层进测试，该橡皮耐摩擦测试仪的摩擦次数设定为200次，当达到100次时，停止实验，观看测试样表面的膜层是否出现破损、脱皮等现象，并记录实验数据，未出现破损、脱皮等现象的，继续进行测试，当测试次数达到150时，停止观察是否破损、脱皮等现象，若未出现，则继续进行测试，当测试次数达到200次时，停止实验，出现破损、脱皮等现象的，记录检测数据为200次，未破损、脱皮等现象的，记录数据大于200。其中酒精的质量分数为75％，测试力为500g，具体数据如表2所示。
4.耐磨测试
采用RCA纸带耐磨测试仪对测试样的表面膜层进测试，该RCA纸带耐磨测试仪的测试次数设定为500次，当达到300次时，停止实验，观看测试样表面的膜层是否出现破损、脱皮、刮花等现象，并记录实验数据，未出现破损、脱皮、刮花等现象的，继续进行测试，当测试次数达到400次时，停止观察是否破损、脱皮、刮花等现象，若未出现，则继续进行测试，当测试次数达到500次时，停止实验，出现破损、脱皮、刮花等现象的，记录检测数据为500次，未破损、脱皮、刮花等现象的，记录数据大于500。其中测试力为175g，具体数据如表2所示。
5.人工汗液
将测试样放入PH值为4.7的人工汗液中，浸泡48小时后观察测试样表面是否出现破损、起泡、脱皮等现象，并记录相关数据，未出现破损、起泡、脱皮等现象继续进行浸泡，当分别在60小时、72小时时观察并记录实验数据，当达到72小时未出现破损、起泡、脱皮等现象，记录大于72小时，具体数据见表2。
6.百格测试
实施例1-8和对比例1-2得到的低VOC高耐磨绒毛弹性漆，参考国家标准GB9286-98进行检测，并记录相关数据；
表2实施例1-8和对比例1-2的实验数据
结合实施例1和对比例1-2并结合表2可以看出，当对比例1中不加入二氧化硅时，对比例1的橡皮摩擦次数、耐磨测试次数均比实施例1的低，进而说明加入二氧化硅能够更好地提高耐磨性。而对比例2中将二氧化硅替换成滑石粉，其橡皮摩擦次数、耐磨测试次数均比实施例1的低，说明采用二氧化硅的耐磨性比采用滑石粉的耐磨性好。
对比实施例2和实施例4-8，可以看出，实施例4-8橡皮摩擦次数、耐磨测试次数、耐酒精次数均比实施例2的高，说明采用改性后的二氧化硅更具有较好的耐磨性，并且耐溶剂等性能也有所提高。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (6)
1.一种低VOC高耐磨绒毛弹性漆，其特征在于，由以下重量百分比的原料制得：
多元醇树脂15-25%
聚酯树脂25-35%
流平剂1-2%
防沉剂4-6%
消光剂4-8%
绒毛粉5-10%
溶剂10-20%；
所述消光剂为改性二氧化硅，所述改性二氧化硅由以下方法制得：
步骤1：称取5-8份二元氯醋树脂，加热至125-135℃，再加入3-5份异丁基三乙氧基硅烷和1-3份γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，搅拌20-40min，得到复合物；
步骤2：称取2-5份复合物溶解于70-90份乙酸乙酯中，加入12-18份二氧化硅，搅拌15-30min，加热80-90℃，减压蒸馏30-50min,烘干，研磨，过筛150-300目，得到改性二氧化硅；
所述二元氯醋树脂为改性二元氯醋树脂，所述改性二元氯醋树脂由以下步骤制得：
称取10-20份二元氯醋树脂，加热至120-140℃，加入1-3份六方氮化硼和3.2-5.8份环氧改性丙烯酸酯，搅拌20-30min,得到改性二元氯醋树脂。
2.根据权利要求1所述的一种低VOC高耐磨绒毛弹性漆，其特征在于：所述多元醇树脂为聚酯多元醇，该聚酯多元醇的羟值为18-24mgKOH/g，平均分子量为4000-6000。
3.根据权利要求1所述的一种低VOC高耐磨绒毛弹性漆，其特征在于：聚酯树脂为PBT和/或PET。
4.根据权利要求1所述的一种低VOC高耐磨绒毛弹性漆，其特征在于：所述流平剂为聚二甲基硅氧烷和/或聚醚聚酯改性有机硅氧烷。
5.根据权利要求1所述的一种低VOC高耐磨绒毛弹性漆，其特征在于：所述溶剂为乙酸乙酯或乙酸丁酯。
6.一种如根据权利要求1-5任一项所述的低VOC高耐磨绒毛弹性漆，其特征在于，包括以下步骤：
按照重量百分比，称取多元醇树脂、聚酯树脂、流平剂、防沉剂、消光剂、绒毛粉溶解于溶剂中，搅拌30-50min，搅拌速率500-800r/min，得到绒毛弹性漆。
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