双组分水性塑胶漆配方的制备与评价研究

双组分水性塑胶漆配方的制备与评价研究
针对不同的塑胶底材，系统的研究了双组分水性塑胶漆的配方制备与评价，探究了不同的水性羟基丙烯酸分散体树脂和助剂的选用对于塑胶漆漆膜的影响，结果表明：使用低羟值的水性羟基丙烯酸分散体用作底涂，中高羟值的水性羟基丙烯酸分散体用作面涂，应该选择合适的固化剂，通过高分子型分散剂、有机硅型流平剂和聚脲防沉剂的合理搭配，能够制备高附着力，高化学耐性和机械性的塑胶漆涂膜。

标签：塑胶底材;水性塑胶漆;配方;评价
一、前言
我国是世界第三汽车制造大国，塑代金属在其中的发展潜力巨大;中国手机普及率及年产量均居世界第一，笔记本及数码相机等产品的市场需求量十分巨大;我国的电子和智能玩具涂装市场潜力也很大。

塑胶涂料市场发展前景好，现有的市场容量大，在工业领域、建筑领域和其他领域方面都有较多的应用。

以上这些都需要塑胶涂料与之配套，我国的鞋材用塑胶涂料目前年产量大于2万吨且以10-15%的速度在增长[1-3]。

塑胶广泛应用于各类行业，在使用前，塑胶部件需要进行表面处理，使用以丙烯酸树脂为代表的涂料涂装在其表面是一种常用的方式[4-5]。

本研究针对塑胶基材的特点和应用要求，以自制的水性羟基丙烯酸树脂为原料，选择科思创公司生产的异氰酸酯固化剂，选用毕克化学的高分子型的分散剂、有机硅型的流平剂和聚脲的防沉剂的合理搭配，进行了双组分水性塑胶涂料的配方制备与评价[6-7]。

二、实验部分
（一）实验原料与设备
1.实验原料
水性羟基丙烯酸树脂：自制树脂A，树脂B，树脂C，树脂D，树脂E，树脂F;异氰酸酯固化剂：德国拜耳公司2655;去离子水;溶剂：陶氏化学PMMA，PM，MEK，乙醇，丙二醇;PH调节剂：上海阿拉丁生化股份有限公司N-N二甲基乙酰胺DEMA;颜料：常州市奥邦化工有限公司金红石型钛白粉R222金红石型;分散剂：德国毕克化学BYK-192;流平剂：德国毕克化学BYK-381，BYK-333;消泡剂：德国毕克化学BYK-024;润湿剂：赢创德固赛特种化学TEGO-270;防沉剂：德国毕克化学BYK-420。

2.实验设备
高速分散机：标格达BGD 750;喷枪：日本岩田W-71-G 1.5mm口径：干燥箱;膜厚测试仪：surfix FN 2.2;划伤性附着力测试仪：BGD 504/2;铅笔硬度计：标格达BGD 506/1;冲击器：QCJ漆膜冲击器;柔韧性测试仪：BGD 560;光泽仪：BGD 516/3;脱脂棉，400目砂纸。

3.实验基材
塑胶板：广州标格达实验室仪器用品有限公司ABS板材;PVC板材，PET板材，PP板材;
金属板：广州标格达实验室仪器用品有限公司铝板，马口铁板。

（二）评价标准
评价标准如下：
水性双组分塑胶漆喷涂要求：喷涂室温度在15～30℃，湿度小于80%，喷涂气压在3.0～4.0kPa，使用1.5mm口径喷枪施工，保证干膜膜厚在30±5微米[8]。

（三）基材处理
实验用底板使用前需要进行预处理，根据基材材质的不同处理方法不同。

塑胶基材ABS，PVC，PET，PP的处理：撕掉表面保护膜，使用脫脂棉蘸取97%的乙醇擦拭表面，擦净后放置5分钟干燥后使用[9]。

金属基材铝板和马口铁板的处理：撕掉表面保护膜，使用40目砂纸对表面进行打磨，打磨均匀厚使用脱脂棉蘸取丙酮溶剂擦拭表面，擦净后放置5分钟干燥后使用。

（四）树脂的基础性能
树脂的基础性能如下：
（五）制漆配方及工艺
1.底漆的制备
A组分树脂选用表2列出的1-5组树脂，B组分使用PMMA稀释的2655固化剂（稀释比例为4.2份2655兑1份PMMA溶剂），实验用固化剂量过量[10]。

固化剂NCO摩尔质量：树脂-OH摩尔质量=1.5：1。

2.实色面漆的制备
3.罩面清漆的制备
配方同表3，树脂选用表2中列出的6组树脂。

三、结果与讨论
（一）附着力实验
1.不同基材上的底漆附着力
塑胶用底漆首先应满足对基材的附着力要求，附着力好的分散体才有应用价值，以下列出不同树脂在不同底板上的附着力实验数据表。

表5 附着力数据表。

由表5可知，低羟值（1.1%和1.2%羟值）的羟丙分散体在不同的基材上附着力均较好，中羟值（3.3%羟值）的羟丙分散体附着力适中，高羟值的羟丙分散体（3.9%和5%羟值）在ABS板上附着力极差，在其余底材上附着力适中。

不同基材上的底漆附着力实验样图
2.不同分散体的层间附着力
由表5可知，低羟值分散体作为塑胶基材上的底漆附着力较好，但是低羟值分散体交联密度低，耐化学品性能和机械性能可能会较差，不适宜用作面漆，而高羟值的分散体在塑胶底材上的附着力极差亦不能作为底漆，使用低羟值分散体作为底漆，高羟值分散体作为面漆测试附着力：
由表6可知：低羟值的分散体作为底漆，底漆干燥后喷涂高羟值的分散体作为面漆，层间附着力好，该方案更为合适。

（二）罩面清漆性能评价
选择表2中的1-6组分散体制作罩面清漆，施工在涂有树脂A的塑胶底板上，检测其相关性能，列表如下：表7可知：低羟分散体树脂A综合性能较差，不适合用作罩面使用。

中高羟值分散体树脂D和树脂C性能更满足ABS塑胶涂料应具备的条件，高羟值树脂E性能较高，具有优良的耐化学品性。

实验数据有以下规律：低羟分散体自身性能较差，但是作为底漆使用，且面漆用较高羟值分散体的情况下，综合性能仍旧较好;低羟分散体耐化学品性明显差于中高羟分散体，但不是羟值越高交联度越大的情况下性能会越好，性能同树脂自身的结构关联也很强;机械性能同羟值大小关联度不高，同树脂自身的结构关联度更高。

（三）表面干燥速度实验
实验采用以羟丙分散体作为多元醇组分制备的聚氨酯涂料，涂装在塑胶漆上，当羟值不同的羟丙分散体加入相应量的固化剂后，表干速度差异较大。

选用1.1%羟值的树脂B，3.3%羟值的树脂D和5%羟值的树脂F分散体加入2655固化剂，不加入任何助溶剂的情况下，进行表干速度测试，探究不同羟值分散体对干燥速度的影响。

由表8可知，不同羟值的分散体组干燥速度差异较大，其表干时间与羟值成正相关，但是不成正比例增加，不同羟值的分散体组表干速度可以依靠不同种类和用量的助溶剂和固化剂来进行调节。

（四）实色面漆的评价
使用表4的配方制备实色面漆，使用树脂A作为底漆，使用树脂C作为面漆用树脂制备塑胶漆用涂料，性能参数如下：
由表9可知：使用低羟分散体树脂A作为底漆，高羟分散体树脂C作为實色面漆，各方面性能性能满足ABS塑胶涂料应具备的条件。

将树脂C作为实色面漆树脂使用，成品漆施工粘度和potelife变化均满足要求，性能方面，光泽度明显下降，耐乙醇性能明显上升，其余性能变化不明显。

实色面漆实验样图：
四、结语
总之，基于塑胶底材的特点，通过合理的配方设计，可以制得性能优良的，适用于以ABS塑胶为代表的多种塑胶用涂膜。

参考文献：
[1]肖艳.我国塑胶件专用涂料及其市场前景.上海塑胶，2011，1，24-28.
[2]詹媛媛，李智华，李莉，沈福祥，许戈文.塑胶用水性聚氨酯涂料研究.涂料技术与文摘，2008，29，27-29.
[3]杨忠敏.塑胶制品的涂装涂料及其应用与发展.表面工程与再制造，2010，10，10-13.
[4]武六旺.聚丙烯专用型塑胶涂料的研究.科技创新与生产力，2007，163，13-14.
[5]曹逸辰，游波，武利民.塑胶用水性树脂及涂料的研制及应用.涂料技术与
文摘，2010，31，13-17.
[6]赵惠斌.水性涂料用助剂的配方评价及应用.涂料工业，2009，39，68-72.
[7]陈姣英，张伟政，卢阳春.水性单组分丙烯酸防锈涂料的制备与性能分析.中国涂料，2015，30，30-35.
[8]王从国，黄昭可.水性双组分聚氨酯金属涂料及其在线施工工艺的研究.现代涂料与涂装，2009，12，21-23.
[9]陈艳丽，王昌明，周文涛.ABS塑胶用涂料的研制.上海涂料，2006，44，7-8.
[10]李秀玲，刘俊杰，杨帅，杨旭，李萌.双组分水性聚氨酯涂料的应用研究.现代涂料与涂装，2011，1，30-34.。