CN117264480A - 一种用于abs底材上的双组份弹性手感面漆及其制备方法 - Google Patents

一种用于abs底材上的双组份弹性手感面漆及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本申请涉及弹性面漆的技术领域，具体公开了一种用于ABS底材上的双组份弹性手感面漆及其制备方法。一种用于ABS底材上的双组份弹性手感面漆，包括A组分和B组分，所述A组分包括改性乳液、填料；所述B组分包括溶剂、交联剂；所述改性乳液的制备原料包括丙烯酸酯乳液、丹宁、金属阳离子盐。一种双组份弹性手感面漆的制备方法，包括以下步骤：S1、将改性乳液、填料混合，得到A组分；将溶剂、交联剂混合，得到B组分；S2、A组分与B组分混合，即得。本申请的一种用于ABS底材上的双组份弹性手感面漆，其具有可弥补ABS底材表面微裂缝，且低温柔性好、低温下不易脆裂的优点；另外，本申请的制备方法具有工艺步骤较少，简洁高效的优点。

Description

一种用于ABS底材上的双组份弹性手感面漆及其制备方法
技术领域
本申请涉及弹性面漆的技术领域，更具体地说，它涉及一种用于ABS底材上的双组份弹性手感面漆及其制备方法。
背景技术
弹性手感面漆采用高弹性合成树脂乳液制成，该树脂的大分子高度卷曲，而分子间作用力又较弱，在外力作用下极易形变，因此在出去外力后形变消失，因此表现出弹性。将弹性手感面漆涂覆并在基材表面固化成后，能够形成均匀、连续而坚韧带有弹性的保护膜，具有能够弥补并遮盖基材表面产生细小裂缝的性能。
目前存在一种双组分面漆，其包括由水性丙烯酸乳液、钛白粉、消泡剂、流平剂、去离子水、分散剂、低泡润湿剂、溶剂组成的A组分，以及由溶剂、亲水型二异氰酸酯组成的B组分，其中丙烯酸乳液赋予漆膜一定的弹性。
随着工业上对涂料的进一步研发与应用，人们对于涂料性能的要求有所提高，丙烯酸乳液的成膜性和弹性较优，但由于其本身的线性分子上又缺多少交联点，因此难以形成三维网状交联状态，导致胶膜在低温下易变脆，降低了涂料的低温柔性，从而影响低温下的修补裂缝的性能。
发明内容
为了提高涂料的低温柔性，以减少面漆低温下的脆裂问题，本申请提供一种用于ABS底材上的双组份弹性手感面漆及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种用于ABS底材上的双组份弹性手感面漆，采用如下的技术方案：
一种用于ABS底材上的双组份弹性手感面漆，包括A组分和B组分，所述A组分包括改性乳液、填料；所述B组分包括溶剂、交联剂；
所述改性乳液的制备原料包括丙烯酸酯乳液、丹宁、金属阳离子盐。
通过采用上述技术方案：进行性能检测，当面漆中使用水性丙烯酸乳液时，所制面漆在-40℃到0℃的区间内已经出现裂纹，而使用改性乳液时，所制面漆在-49℃时出现裂纹，表明使用本申请所制改性乳液提升了面漆的低温性能，使得面漆在更低的温度下才出现碎裂现象，分析其原因可能在于：
丙烯酸酯乳液借助于其本身特性，在固化后赋予面漆具有一定的弹性；使用丹宁和金属阳离子盐反应后，形成的络合物包裹乳液中的乳胶粒子，从而增加面漆分子间的空间位阻效应、降低结晶度，从而提升低温性能；综上所述，三者的复配有利于提高面漆的低温柔性，减少面漆低温下碎裂问题的情况发生。
可选的，所述丙烯酸酯乳液为有机硅改性丙烯酸酯乳液。
通过采用上述技术方案：有机硅能够改善丙烯酸乳液低温下的脆性，因此借助有机硅改性丙烯酸乳液作为成膜基体，再结合丹宁与金属阳离子的包覆，使所制改性乳液具有更优的低温性能，漆膜低温伸长率得到提高。
可选的，所述改性乳液中，丹宁与有机硅改性丙烯酸酯乳液的重量比为(0.18-0.22):10。
通过采用上述技术方案：当丹宁的使用量处于上述范围内时，其所形成的络合物的量适当，在乳胶粒子表面的包覆效果好，提升涂料的低温性能。
经检测，当丹宁与有机硅改性丙烯酸酯乳液的重量比为0.1:10时，面漆出现碎裂时的温度为-52℃，而当丹宁有机硅改性丙烯酸酯乳液的重量比处于(0.18-0.22):10的范围内时，面漆出现碎裂时的温度为-54℃，面漆在低温下不易碎裂。
可选的，所述改性乳液中，金属阳离子盐与有机硅改性丙烯酸酯乳液的重量比为(0.15-0.20):10。
通过采用上述技术方案：当金属阳离子盐的使用量处于上述范围内时，其与丹宁所形成的络合物的量适当，对乳胶粒子的包覆效果更好，提升涂料的低温柔性，出现裂纹时的温度进一步降低。
当丹宁与有机硅改性丙烯酸酯乳液的重量比为0.1:10时，面漆出现碎裂时的温度为-52℃，而当丹宁有机硅改性丙烯酸酯乳液的重量比处于(0.15-0.20):10的范围内时，面漆出现碎裂时的温度为-56℃，面漆在低温下不易碎裂。
可选的，所述金属阳离子盐为氯化铁、氯化铝、氯化锆、氯化锌中的一种。
通过采用上述技术方案：金属阳离子盐可从上述范围内进行选择，所制面漆均有较优的低温柔性，且断裂伸长率均在827％以上，面漆对于基材裂缝的弥补效果较优。
可选的，所述改性乳液的制备原料还包括聚醚型聚氨酯预聚体。
通过采用上述技术方案：经检测，当改性乳液中未添加聚醚型聚氨酯预聚体时，所制面漆出现裂纹时的温度最低为-56℃，而当改性乳液中添加有聚醚型聚氨酯预聚体时，所制面漆出现裂纹时的温度进一步降至-58℃，面漆低温柔性更优，分析其原因在于：在改性乳液中加入聚醚型聚氨酯预聚体，由于醚基较易旋转，赋予聚醚型聚氨酯优越的低温柔韧性，其与有机硅改性丙烯酸酯乳液的复配使改性乳液更好的提高面漆的低温柔性，减少碎裂现象发生。
且添加有聚醚行聚氨酯预聚体，断裂伸长率由977％提升至991％，面漆的性能较优。
可选的，所述聚醚型聚氨酯预聚体的添加量与有机硅改性丙烯酸酯乳液的重量比为(0.3-0.6):1。
通过采用上述技术方案：当聚醚型聚氨酯预聚体的添加量处于上述范围内时，其与有机硅改性丙烯酸酯乳液的配比适当，二者复配取长补短，共同提高面漆的低温柔性。
经检测，当聚醚型聚氨酯预聚体与有机硅改性丙烯酸酯乳液的重量比为0.25:1时，面漆出现碎裂时的温度为-58℃，而当聚醚型聚氨酯预聚体与有机硅改性丙烯酸酯乳液的重量比处于(0.3-0.6):1的范围内时，面漆出现碎裂时的温度为-60℃，面漆在低温下不易碎裂。
可选的，所述A组分和B组分的重量比为(2-4):1；
所述A组分包括如下重量份数的组分：改性乳液50-60份、填料20-25份；所述B组分包括如下重量份数的组分：溶剂30-40份、交联剂60-70份。
通过采用上述技术方案：本申请所制面漆由含改性乳液的A组分与B组分组成，当A组分、B组分的配比和各组分用量处于上述范围内时，所制面漆的附着力等各项性能较优，满足使用需求，且低温柔性高，面漆低温状态下仍不易发脆、开裂。
第二方面，本申请提供一种用于ABS底材上的双组份弹性手感面漆的制备方法，采用如下的技术方案：
一种用于ABS底材上的双组份弹性手感面漆的制备方法，包括以下步骤：
S1、将改性乳液、填料混合，得到A组分；将溶剂、交联剂混合，得到B组分；
S2、A组分与B组分混合，即得。
通过采用上述技术方案：步骤较少、整体工艺简洁高效，有利于工业化放大规模制备面漆，且所制面漆的附着力等性能满足使用需求，且低温柔性好，改善了目前丙烯酸基材涂料的低温脆裂问题。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、本申请通过在改性乳液中加入丹宁和金属阳离子盐，二者形成的络合物包裹丙烯酸乳液中的乳胶粒子，增加分子间的空间位阻，降低结晶度，从而提高面漆的低温柔性，改善丙烯酸乳液所制面漆在低温下易脆裂的问题发生；
2、本申请中优选采用有机硅改性丙烯酸酯乳液，由于有机硅能够改善丙烯酸酯的低温性能，降低了低温脆性，以有机硅改性丙烯酸酯乳液为基材制得的面漆具有更优的低温柔性，低温下不易脆裂；
3、本申请通过在改性乳液中还加入有聚醚型聚氨酯预聚体，由于醚基易旋转，赋予聚醚型聚氨酯优越的低温柔韧性，其与有机硅改性丙烯酸酯乳液的复配，能够进一步提升面漆的低温柔性，减少面漆低温下脆裂的情况发生。
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。
制备例1
一种改性乳液，各组分及其使用量如表1所示，通过如下步骤制备获得：
向丙烯酸酯乳液中加入丹宁、金属阳离子盐，搅拌混合1h，即得。
【丙烯酸酯乳液为水性丙烯酸乳液，采自英德市新联化工有限公司，型号1022；本实施例中金属阳离子盐为氯化铁。】
制备例2
一种改性乳液，与实施例1的区别之处在于，使用等量有机硅改性丙烯酸酯乳液代替水性丙烯酸乳液。
制备例3-8
一种改性乳液，与实施例2的区别之处在于，各组分的使用量如表1所示。
对比制备例1-2
一种改性乳液，与实施例2的区别之处在于，各组分的使用量如表1所示。
表1制备例1-8、对比制备例1-2中各组分及其重量(kg)
制备例9-10
一种改性乳液，与制备例2的区别之处在于，金属阳离子盐的使用情况不同，具体如下：
制备例2、金属阳离子盐为氯化铁。
制备例9、使用等量氯化铝代替氯化铁。
制备例10、使用等量氯化锆代替氯化铁。
制备例11-14
一种改性乳液，与实施例7的区别之处在于，向丙烯酸酯乳液中加入丹宁、金属阳离子盐的过程中还加入有聚醚型聚氨酯预聚体。
聚醚型聚氨酯预聚体的添加量如下：
制备例11、聚醚型聚氨酯预聚体的添加量与有机硅改性丙烯酸酯乳液的重量比为0.25:1。
制备例12、聚醚型聚氨酯预聚体的添加量与有机硅改性丙烯酸酯乳液的重量比为0.3:1。
制备例13、聚醚型聚氨酯预聚体的添加量与有机硅改性丙烯酸酯乳液的重量比为0.45:1。
制备例14、聚醚型聚氨酯预聚体的添加量与有机硅改性丙烯酸酯乳液的重量比为0.6:1。
【聚醚型聚氨酯预聚体采自淄博卓越科技发展有限公司，型号T80。】
实施例1-4
一种用于ABS底材上的双组份弹性手感面漆，通过如下步骤制备获得：
S1、将改性乳液(由制备例1制得)、填料(钛白粉)、tego830、BYK381、水、BYK190，在25℃下搅拌混合20min，得到A组分；将溶剂(丙二醇二醋酸酯)、交联剂(Bayhydur XP 2655)在25℃下搅拌混合30min，得到B组分；其中A组分与B组分中各成分及其相应的重量如表2所示；
S2、将A组分与B组分，按照重量比2:1进行混合20min，即得。
表2-1实施例1-4中A组分中各成分及其重量(kg)
表2-2实施例1-4中B组分中各成分及其重量(kg)
对比例1
一种面漆，与实施例1的区别之处在于，使用等量的水性丙烯酸乳液代替改性乳液。
【水性丙烯酸乳液采自英德市新联化工有限公司，型号1022。】
实施例5-6
一种用于ABS底材上的双组份弹性手感面漆，与实施例1的区别之处在于，A组分与B组分的重量比不同，具体如下：
实施例1、A组分与B组分的重量比为2:1。
实施例5、A组分与B组分的重量比为3:1。
实施例6、A组分与B组分的重量比为4:1。
实施例7-19、对比例2-3
一种用于ABS底材上的双组份弹性手感面漆，与实施例3的区别之处在于，改性乳液的使用情况参照表3，但改性乳液在面漆中的使用量不变。
表3实施例5、7-19、对比例2-3中改性乳液的使用情况表
实施例 5 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
改性乳液的制备例 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
对比例 2 3 \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \
改性乳液的对比制备例 1 2 \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \
性能检测
对实施例和对比例中制得面漆进行如下性能检测，检测结果记录在表4中。
检测方法
1、低温柔性，根据GB/T16777-2008进行检测，测试条件为：使用的圆棒直径为10mm，测试温度分别设置为-40℃、-45℃、-47℃、-49℃、-50℃、-52℃、-54℃、-56℃、-58℃、-60℃，记录试样表面出现裂纹、断裂时的温度，温度越低表明面漆的低温柔性好，低温下的面漆越不易碎裂。
2、断裂伸长率，根据GB/T16777-2008进行检测。
表4性能检测结果
项目 出现裂纹、断裂时的温度(℃) 断裂伸长率(％)
实施例1 -49 837
实施例2 -50 855
实施例3 -50 861
实施例4 -50 853
实施例5 -52 876
实施例6 -50 872
实施例7 -52 894
实施例8 -52 911
实施例9 -54 935
实施例10 -54 928
实施例11 -54 942
实施例12 -56 977
实施例13 -56 963
实施例14 -56 974
实施例15 -56 972
实施例16 -58 991
实施例17 -60 1013
实施例18 -60 1035
实施例19 -60 1028
对比例1 -40 760
对比例2 -40 826
对比例3 -40 803
由表4可知，实施例1中使用制备例制得的改性乳液，使所制面漆在-49℃时出现裂纹，断裂伸长率高达837％；而对比例1中因使用等量的水性丙烯酸乳液代替改性乳液，所制面漆在-40℃到0℃的区间内已经出现裂纹，断裂伸长率为760％。表明通过加入改性乳液能够提升面漆的低温柔性，减少低温下的脆裂情况发生，而且面漆弹性较优，对裂缝具有较好的遮蔽作用，满足使用需要。
分析其原因可能在于：丙烯酸酯乳液具有一定的弹性，能够弥补裂缝；丹宁与金属阳离子形成的络合物包裹乳胶粒子，从而增加膜分子间的空间位阻效应、降低结晶度从而提升低温性能，使得面漆在更低的温度下才会发生碎裂现象。
对比例2-3与实施例3的区别之处在于，改性乳液中缺少丹宁或金属阳离子盐，面漆在-40～0℃的范围内即出现碎裂现象，且断裂伸长率相较于实施例3有不同程度的下降，表明仅添加二者中的一个并未提升甚至会降低面漆的性能。
实施例2-4与实施例1的区别之处在于，各组分的使用量不同。由表4可知实施例2-4中面漆的各项性能均更优，各组分使用量应当处于实施例2-4的范围内。
实施例5-6与实施例1的区别之处在于，A组分与B组分的重量比不同。当A组分与B组分的使用量处于实施例1、5、6的范围内时，面漆各项性能均较优。
实施例7与实施例5的区别之处在于，改性乳液中，使用等量的有机硅改性丙烯酸酯乳液代替水性丙烯酸乳液，不仅出现裂纹的温度由-50℃进一步降低至-52℃，面漆低温柔性更好，且断裂伸长率也有所提升，面漆补缝性能更优。
实施例8-10与实施例7的区别之处在于，丹宁的添加量不同，面漆出现裂纹的温度由-52℃逐渐降至-54℃；实施例11-13与实施例9的区别之处在于，金属阳离子盐的添加量不同，面漆出现裂纹时的温度由-54℃逐渐降至-56℃；表明当丹宁、金属阳离子盐的使用量处于实施例8-13时，所制面漆的低温柔性更好，低温下不易碎裂。
实施例14-15与实施例12的区别之处在于，金属阳离子盐的使用情况不同，面漆各项性能均较优。需要说明的是，本申请中，金属阳离子盐的可在氯化铁、氯化铝、氯化锆、氯化锌中进行选择，且并不对面漆的性能造成较大影响，本申请中仅以氯化铁、氯化铝、氯化锆例简要介绍。
实施例16-19与实施例12的区别之处在于，改性乳液的制备过程中还加入有聚醚型聚氨酯预聚体。面漆的出现碎裂时的温度由-56℃降至-60～-58℃，表明添加有聚醚型聚氨酯预聚体进一步增强了面漆的低温柔性，使得面漆更不易碎裂；
分析其原因可能在于，聚醚型聚氨酯预聚体聚合后具有优异的低温柔性，其与有机硅改性丙烯酸酯乳液、丹宁、金属阳离子盐的复配使得面漆具有更优的低温柔性，改善面漆在低温下的脆裂问题。
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 (9)

1.一种用于ABS底材上的双组份弹性手感面漆，其特征在于，包括A组分和B组分，所述A组分包括改性乳液、填料；所述B组分包括溶剂、交联剂；
所述改性乳液的制备原料包括丙烯酸酯乳液、丹宁、金属阳离子盐。
2.根据权利要求1所述的一种用于ABS底材上的双组份弹性手感面漆，其特征在于：所述丙烯酸酯乳液为有机硅改性丙烯酸酯乳液。
3.根据权利要求2所述的一种用于ABS底材上的双组份弹性手感面漆，其特征在于：所述改性乳液中，丹宁与有机硅改性丙烯酸酯乳液的重量比为（0.18-0.22）:10。
4.根据权利要求2所述的一种用于ABS底材上的双组份弹性手感面漆，其特征在于：所述改性乳液中，金属阳离子盐与有机硅改性丙烯酸酯乳液的重量比为（0.15-0.20）:10。
5.根据权利要求4所述的一种用于ABS底材上的双组份弹性手感面漆，其特征在于：所述金属阳离子盐为氯化铁、氯化铝、氯化锆、氯化锌中的一种。
6.根据权利要求2所述的一种用于ABS底材上的双组份弹性手感面漆，其特征在于：所述改性乳液的制备原料还包括聚醚型聚氨酯预聚体。
7.根据权利要求6所述的一种用于ABS底材上的双组份弹性手感面漆，其特征在于：所述聚醚型聚氨酯预聚体的添加量与有机硅改性丙烯酸酯乳液的重量比为（0.3-0.6）:1。
8.根据权利要求1所述的一种用于ABS底材上的双组份弹性手感面漆，其特征在于：所述A组分和B组分的重量比为（2-4）:1；
所述A组分包括如下重量份数的组分：改性乳液50-60份、填料20-25份；所述B组分包括如下重量份数的组分：溶剂30-40份、交联剂60-70份。
9.一种权利要求1-8任一项所述的用于ABS底材上的双组份弹性手感面漆的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、将改性乳液、填料混合，得到A组分；将溶剂、交联剂混合，得到B组分；
S2、A组分与B组分混合，即得。
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