專利名稱：一種環(huán)保水性uv塑膠底漆及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種化工涂料，尤其是涉及一種環(huán)保水性UV塑膠底漆。本發(fā)明還 涉及該水性UV塑膠底漆的制備方法。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，塑膠作為新型的材料已廣泛替代傳統(tǒng)的材料如木材、鋼 鐵用于各行各業(yè)，如汽車、家電、建筑和其它商業(yè)用途等。為了美觀和耐用，往往需 用涂料進(jìn)行涂裝。早期用于塑膠涂裝的涂料均為溶劑性涂料即含大量有機溶劑，對環(huán)境 造成極大的污染，同時溶劑性涂料還存在運輸、儲存和使用不安全等缺點。與傳統(tǒng)的溶劑型涂料相比，水性涂料是以水為分散介質(zhì)，具有不燃、無毒、不 污染環(huán)境、低成本，節(jié)省資源(如有機溶劑)和能源等優(yōu)點。目前，國外進(jìn)行水性塑 膠涂料開發(fā)的公司，歐洲主要有阿克蘇-諾貝爾公司、德國的巴斯夫涂料公司、拜耳材 料科技公司；美國有宣偉公司、杜邦公司、PPG涂料公司；亞洲主要有日本的日本油墨 公司、日本關(guān)西涂料、韓國三和公司和韓國三成公司。其中在國內(nèi)通用工業(yè)塑膠裝飾領(lǐng) 域已有商品應(yīng)用并已實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的是阿克蘇-諾貝爾(中國)公司，美國的宣偉(中 國)公司。他們所采用的樹脂主要集中在水性丙烯酸樹脂、水性單組分和雙組分的聚氨 酯樹脂。水性丙烯酸樹脂涂料，烘烤溫度一般要在80°C烘烤30分鐘左右。水性單組分聚 氨酯樹脂涂料，一般是用來做底漆，上面還要再罩一層清漆，即是聚氨酯雙組分清漆。 國外廠家目前做水性UV塑膠底漆的產(chǎn)品報道很少，幾乎沒有。而國內(nèi)尚未見有工業(yè)化 的水性塑膠底漆產(chǎn)品，主要是因為1.水性UV塑膠底漆的性能達(dá)不到廠家的要求，如外 觀、硬度及附著力等；2.水性塑膠底漆的干燥速度太慢(一般都要求要70°C X30分鐘或 更苛刻的工藝，溶劑型涂料一般在60°C 乂15分鐘左右)，嚴(yán)重影響客戶的設(shè)備利用效率 和場地利用效率；3.水性塑膠底漆能否在溶劑型塑膠底漆的生產(chǎn)線上施工；4.水性塑膠 底漆在罩光后的復(fù)合膜的性能能否達(dá)到要求，如附著力和硬度等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種環(huán)保水性UV塑膠底漆。該水性UV塑膠底漆用于塑 膠表面涂裝，性能與溶劑型的塑膠底漆相當(dāng)，具有良好的附著力及硬度，而且在罩光后 的復(fù)合膜的性能也能達(dá)到產(chǎn)品要求。本發(fā)明另一個目的是提供上述環(huán)保水性UV塑膠底漆的制備方法。本發(fā)明的第一個目的是通過以下技術(shù)措施來實現(xiàn)一種環(huán)保水性UV塑膠底 漆，其包括以下重量份的組分改性聚丙烯酸酯系水分散體20 60份成膜助劑5 25份著色漿料1 25份啞漿1 17份
蠟漿1 10份水10 50 份。本發(fā)明的組分還包括以下重量份的水性涂料用助劑潤濕劑0.05 1.0份附著力促進(jìn)劑1 5份耐磨助劑0.1 1份流平劑0.05 3.0份增稠劑0.1 5份。本發(fā)明所述的改性聚丙烯酸酯系水分散體的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為50°C 90°C，具 有良好的成膜性和光澤，硬度、附著力良好，可滿足塑膠的涂裝要求。本發(fā)明所述的改性聚丙烯酸酯系水分散體采用苯乙烯改性聚丙烯酸酯系水分散 體、馬來酸酐改性聚丙烯酸酯系水分散體、環(huán)氧改性聚丙烯酸酯系水分散體、聚氨酯改 性聚丙烯酸酯系水分散體和硅樹脂改性聚丙烯酸酯復(fù)合水分散體中的一種或多種。本發(fā)明所述的成膜助劑由4個碳以下的一元醇、親水性成膜助劑和疏水性成膜 助劑組成，其中所述的4個碳以下的一元醇包括乙醇、異丙醇、正丙醇、正丁醇、異丁 醇和叔丁醇。所述的親水性成膜助劑為乙二醇、丙二醇、二乙二醇或二丙二醇及它們的 水溶的單醚或雙醚類溶劑。所述的疏水性成膜助劑為乙二醇、丙二醇、二乙二醇或二丙 二醇等的水溶性不好的單醚和雙醚類溶劑、或者是醇酯-12。本發(fā)明所述的潤濕劑可以是硅氧烷聚合物類，例如tegoKL245，tego270, byk346，SA-I ；或者是丙烯酸酯聚合物類，例如tego500、tego 505。潤濕劑能顯著降 低顏料填料分散漿粘度，降低液體涂料的表面張力，使液體涂料在基材上得到良好的鋪展。本發(fā)明所述的著色漿由無機或有機著色顏料、水、潤濕劑、分散劑、消泡劑和 成膜助劑配制而成。其中固含量為10% 70%。而所述的無機顏料包括炭黑、二氧化 鈦、氧化鐵系和珠光粉顏料漿。所述的有機顏料包括酞菁系、偶氮系等顏料。所使用的 潤濕劑、分散劑、消泡劑和成膜助劑采用常規(guī)產(chǎn)品即可。本發(fā)明所述的啞漿由啞粉、水、潤濕劑、分散劑、消泡劑和成膜助劑配制而 成。其中固含量為5% 30%。而所使用的潤濕劑、分散劑、消泡劑和成膜助劑采用常 規(guī)產(chǎn)品即可。本發(fā)明所述的蠟漿由蠟粉、水、潤濕劑、分散劑、消泡劑和成膜助劑配制而 成。其中固含量為10% 60%。而所使用的潤濕劑、分散劑、消泡劑和成膜助劑采用 常規(guī)產(chǎn)品即可。本發(fā)明所述的附著力促進(jìn)劑為聚硅氧烷化合物類，例如查特威B-515.71W; 或者是涂料用硅烷偶聯(lián)劑類，例如A-151、KH-570、KH-902 ；或者是聚磷酸酯類， 例如落譽2062、PFAZ-321。附著力促進(jìn)劑對于涂料的防脫落性有特殊功效，能明顯 提高樹脂與基材及涂膜層間的結(jié)合力。添加量一般在總配方的 10%。本發(fā)明所述的耐磨助劑為超高分子量改性聚二甲基有機硅氧烷，例如 HH-53,它能提供突出滑感、抗粘性、耐磨和抗刮性；能大大降低體系表面張力，賦予 涂料優(yōu)異的流動性，它的添加量一般在總配方的 5%。
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本發(fā)明所述的流平劑是聚硅氧烷類，例如tego450、tego410、byk333、 AFCOll ；或者是聚炔烯烴類，例如氣體化學(xué)104E、104EG。流平劑能夠顯著降低 液體的表面張力，具有優(yōu)越的界面，濕潤性能，起濕潤、分散、流平作用，改善涂料流 平、防桔皮、縮孔、擴張等，它的添加量一般在總配方的0.01% 5%。本發(fā)明所述的增稠劑是聚氨酯締合型增稠劑，例如tegO3066、tego3036、 Rheolate288 ；或者是疏水改性堿溶漲型增稠劑，例如羅門哈斯DR-I、SN-636， XL-2000 ；或者是堿溶脹型增稠劑，例如汽巴精化112、132、152、HV30。增稠劑可 以調(diào)節(jié)體系到一定的粘度，在保證施工時涂料能很好流平的同時，又保證一定的觸變性 而不會導(dǎo)致流掛，一般不超過配方的5%。本發(fā)明所述的水性涂料用助劑還包括消泡劑，添加量一般在總配方的 0.1% "10%,優(yōu)選在 0.3%-3%。本發(fā)明的第二個目的是通過以下技術(shù)措施來實現(xiàn)的一種環(huán)保水性UV塑膠底 漆的制備方法，其特征在于，將水、成膜助劑、改性聚丙烯酸酯系水分散體以及部分水 性涂料用助劑加入配料罐，攪拌均勻，然后依次加入著色漿料、現(xiàn)漿、蠟漿和余下部分 水性涂料用助劑，攪拌均勻，調(diào)節(jié)粘度和pH值，過濾，出料，得到水性UV塑膠底漆。在現(xiàn)有的著色漿料、現(xiàn)漿和蠟漿的制備中，一般采用水溶性樹脂作為基質(zhì)，但 會存在該樹脂與涂料主體樹脂的相容性問題，而且用于涂料分散的樹脂一般會對涂料涂 膜的性能和成膜性能產(chǎn)生不利影響。再者，普通乳液樹脂在高速研磨下易破乳，無法 用于各種漿料的制備，因此本發(fā)明采用無樹脂研磨方法進(jìn)行著色漿料、現(xiàn)漿或蠟漿的制 備，具體方法如下著色漿料的制備將水、潤濕劑、分散劑、消泡劑、成膜助劑、炭黑依次加入 到配料罐中，攪拌分散均勻，然后加入到砂磨機或球磨機中進(jìn)行研磨，得著色漿料?，F(xiàn)漿的制備將水、潤濕劑、分散劑、消泡劑、成膜助劑和 粉依次加入到配 料罐中，攪拌分散均勻，然后加入到砂磨機或球磨機中進(jìn)行研磨，得 漿。也可直接將 啞粉與顏料一起研磨。蠟漿的制備將水、潤濕劑、分散劑、消泡劑、成膜助劑和蠟粉依次加入到配 料罐中，攪拌分散均勻，然后加入到砂磨機或球磨機中進(jìn)行研磨，得蠟漿。也可直接將 蠟粉與顏料一起研磨。所述著色漿料制備中的研磨時間分別根據(jù)著色漿料顆粒細(xì)度確定。一般要求的 研磨細(xì)度應(yīng)小于15微米。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果(1)本發(fā)明提供水性UV塑膠底漆的性能與溶劑型的塑膠漆相當(dāng)，具有良好的附 著力及硬度，在60°C X 15分鐘左右即可干燥，基本滿足目前使用溶劑型塑膠涂料廠家的 工藝要求。而且在經(jīng)過罩光后的復(fù)合膜的外觀、附著力和鉛筆硬度均能夠達(dá)到漆膜外觀 平整、無瑕疵，附著力Sl級，鉛筆硬度為H的要求。(2)在著色漿料、啞漿和蠟漿的制備采用無樹脂研磨技術(shù)，不會產(chǎn)生破乳現(xiàn)象， 同時由于不使用樹脂進(jìn)行研磨，可大大提高著色漿料的通用性，不用考慮著色漿料、現(xiàn) 漿和蠟漿與主體樹脂的相容性問題，又不會對涂膜性能產(chǎn)生影響。(3)本發(fā)明采用改性聚丙烯酸酯系水分散體樹脂作為成膜基質(zhì)，具有較好的涂料施工性和涂膜干燥性，與傳統(tǒng)UV光油具有很好的層間附著力，復(fù)合膜層的性能與溶劑型 UV底漆的相當(dāng)。(4)本發(fā)明提供的塑膠用水性UV底層涂料的VOC含量小于200克/升涂料， 遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)溶劑型涂料的VOC含量，屬于綠色環(huán)保產(chǎn)品，可大大減少有毒有機溶劑的排 放，減輕環(huán)境污染。(5)本發(fā)明的塑膠用水性UV底層涂料與傳統(tǒng)溶劑型的塑膠涂料在性能和施工 工藝上基本相當(dāng)，已經(jīng)在客戶的生產(chǎn)線上進(jìn)行大生產(chǎn)，涂膜性能和施工工藝滿足客戶要 求。即客戶無需對傳統(tǒng)的溶劑型生產(chǎn)線進(jìn)行改造，即可使用本發(fā)明的產(chǎn)品，節(jié)約了客戶 的生產(chǎn)線改造成本，同時減少了產(chǎn)品推廣難度。
具體實施例方式下面列舉一具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行說明，有必要在此指出的是以下具體實施 例只用于對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，不代表對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。其他人根據(jù)本發(fā)明 做出的一些非本質(zhì)的修改和調(diào)整仍屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。實施例1 塑膠用黑色水性UV底層涂料A水性黑色漿的制備將0.2千克潤濕劑BYK349、35.2千克分散劑tego 655和0.2千克tego 810，29.4 千克水和20.0千克高色素炭黑加入攪拌罐中，高速分散30分鐘后，轉(zhuǎn)入球磨機中研磨至 粒徑小于15微米，制得固含量為20%的水性黑色漿備用。B啞漿的制備將15千克OK607啞粉和85千克防白水加入攪拌罐中，高速分散30分鐘后，轉(zhuǎn) 入球磨機中研磨磨至粒徑小于15微米，制得固含量為15%的啞漿。C蠟漿的制備將15千克Micro powder 172VF蠟粉和85千克防白水加入攪拌罐中，高速分散30
分鐘后，轉(zhuǎn)入球磨機中研磨磨至粒徑小于15微米，制得固含量為15%的蠟漿。
D黑色水性UV塑膠底漆的制備在帶攪拌的混合罐中，加入45千克改性聚丙烯酸酯系水分散體樹脂WR-1、14.0 千克乙二醇丁醚、10千克水、0.1千克消泡劑DF-1、0.15千克基材潤濕劑SA-1、0.15千 克流平劑AFC011、2千克乙醇和0.8千克丙二醇甲醚、1.5千克附著力促進(jìn)劑PFAZ-321、 0.5千克耐磨助劑HH-53，攪拌20分鐘后，將5.6千克上述步驟A的水性黑色漿、16.7千 克上述步驟B的啞漿和2千克上述步驟C的蠟漿加入混合罐中，攪拌20分鐘，然后依次 加入0.5千克增稠劑tego 3066再攪拌20分鐘，再用10% AMP-95溶液調(diào)節(jié)pH值至8.5， 粘度為25 27秒(涂-4杯，25°C )，過濾即制得黑色水性UV塑膠底漆。稀釋后噴涂基材上，基材為ABS，601\15分鐘干燥后，24小時后測性能。表1溶劑型黑色塑膠底漆與本發(fā)明黑色水性UV塑膠底漆性能對照
權(quán)利要求
1.一種環(huán)保水性UV塑膠底漆，其特征在于，其包括以下重量份的組分 改性聚丙烯酸酯系水分散體20 60份成膜助劑5 25份著色漿料1 25份啞漿1 17份蠟漿1 10份水10 50份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)保水性UV塑膠底漆，其特征在于，還包括以下重量份的 水性涂料用助劑潤濕劑0.05 1.0份附著力促進(jìn)劑1 5份耐磨助劑0.1 1份流平劑0.05 3.0份增稠劑0.1 5份。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)保水性UV塑膠底漆，其特征在于，所述的改性聚丙烯酸 酯系水分散體采用苯乙烯改性聚丙烯酸酯系水分散體、馬來酸酐改性聚丙烯酸酯系水分 散體、環(huán)氧改性聚丙烯酸酯系水分散體、聚氨酯改性聚丙烯酸酯系水分散體和硅樹脂改 性聚丙烯酸酯復(fù)合水分散體中的一種或多種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)保水性UV塑膠底漆，其特征在于，所述的成膜助劑由4 個碳以下的一元醇、親水性成膜助劑和疏水性成膜助劑組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的環(huán)保水性UV塑膠底漆，其特征在于，所述的4個碳以下 的一元醇是乙醇、異丙醇、正丙醇、正丁醇、異丁醇或叔丁醇；所述的親水性成膜助劑 為乙二醇、丙二醇、二乙二醇或二丙二醇及它們的水溶的單醚或雙醚類溶劑；所述的疏 水性成膜助劑為乙二醇、丙二醇、二乙二醇或二丙二醇的水溶性不好的單醚和雙醚類溶 劑，或者是醇酯-12。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)保水性UV塑膠底漆，其特征在于，所述的著色漿料由無 機著色顏料或有機著色顏料、水、潤濕劑、分散劑、消泡劑和成膜助劑配制而成，其中 固含量為10% 70%;所述的啞漿由啞粉、水、潤濕劑、分散劑、消泡劑和成膜助劑配 制而成，其中固含量為5% 30%;所述的蠟漿由蠟粉、水、潤濕劑、分散劑、消泡劑和 成膜助劑配制而成，其中固含量為10% 60%。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的環(huán)保水性UV塑膠底漆，其特征在于，所述的潤濕劑是硅氧 烷聚合物類。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的環(huán)保水性UV塑膠底漆，其特征在于，所述的附著力促進(jìn)劑 為聚硅氧烷化合物類，或者是聚磷酸酯類；所述的耐磨助劑為超高分子量改性聚二甲基 有機硅氧烷；所述的流平劑是聚硅氧烷類，或者是聚炔烯烴類；所述的增稠劑是聚氨酯 締合型增稠劑，或者是疏水改性堿溶漲型增稠劑，或者是堿溶脹型增稠劑。
9.一種權(quán)利要求2所述的環(huán)保水性UV塑膠底漆的制備方法，其特征在于，將水、成 膜助劑、改性聚丙烯酸酯系水分散體以及部分水性涂料用助劑加入配料罐，攪拌均勻， 然后依次加入著色漿料、現(xiàn)漿、蠟漿和余下部分水性涂料用助劑，攪拌均勻，調(diào)節(jié)粘度和pH值，過濾，出料，得到水性UV塑膠底漆。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種環(huán)保水性UV塑膠底漆，其包括以下重量份的組分改性聚丙烯酸酯系水分散體20～60份、成膜助劑5～25份、著色漿料1～25份、啞漿1～17份、蠟漿1～10份和水10～50份。該水性UV塑膠底漆的性能與溶劑型的塑膠漆相當(dāng)，具有良好的附著力及硬度，在60℃×15分鐘左右即可干燥，基本滿足目前使用溶劑型塑膠涂料廠家的工藝要求。而且在經(jīng)過罩光后的復(fù)合膜的外觀、附著力和鉛筆硬度均能夠達(dá)到漆膜外觀平整、無瑕疵，附著力≤1級，鉛筆硬度為H的要求。
文檔編號C09D133/04GK102010640SQ20101055216
公開日2011年4月13日 申請日期2010年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月19日
發(fā)明者李大旭, 王從國, 許振陽 申請人:中國電器科學(xué)研究院, 廣州擎天實業(yè)有限公司