本發(fā)明涉及一種水性塑膠涂料，特別是涉及一種環(huán)保型水性塑膠涂料及其制備方法和應用。

背景技術：

隨著自然資源的日益短缺，而人們對資源的需求日益變大，很多應用鋼材、木材的領域被可回收利用的塑料代替。因此，當今社會塑料的應用越來越廣泛，塑料表面的保護與裝飾也越來越重要。由于塑料的表面能低，涂料在其表面的附著存在一定的困難，所以用于塑料表面的涂料多數(shù)是溶劑型涂料。溶劑型涂料中的很大比例成分是可揮發(fā)溶劑，涂裝以后要揮發(fā)到大氣中，對空氣造成了很大程度的污染，這些有機溶劑主要來源于石油，對石油資源也是一種很大的浪費。水性涂料不含或僅含少量有機溶劑，以水為分散介質，這一點是溶劑型涂料無法比擬的優(yōu)勢。隨著人們環(huán)保意識的逐步提高和國家對有害揮發(fā)物質的管控將使得傳統(tǒng)溶劑型塑膠漆逐步被水性塑膠漆替代，因此開發(fā)綜合性能良好的環(huán)保型水性塑膠涂料顯得尤其重要。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術中的不足之處，本發(fā)明的首要目的在于提供一種環(huán)保型水性塑膠涂料及其制備方法和應用，該涂料不僅流平效果好、耐水解、附著力好，而且揮發(fā)性有機物質排放量極少，是一種綜合性能優(yōu)良的環(huán)保涂料。

實現(xiàn)該目的的技術方案是：

一種環(huán)保型水性塑膠涂料，由包括以下質量份數(shù)的原料組分制備而成：

更進一步的，所述環(huán)保型水性塑膠涂料由包括以下質量份數(shù)的原料組分制備而成：

進一步的，所述環(huán)保型水性塑膠涂料所用的有機硅改性聚氨酯丙烯酸酯由包括以下質量份數(shù)的原料組分制備而成：

更進一步的，所述有機硅改性聚氨酯丙烯酸酯由包括以下質量份數(shù)的原料組分制備而成：

進一步的，所述環(huán)保型水性塑膠涂料所用的聚醚改性聚硅氧烷流平劑由包括以下質量份數(shù)的原料組分制備而成：

更進一步的，所述聚醚改性聚硅氧烷流平劑由包括以下質量份數(shù)的原料組分制備而成：

本發(fā)明的目的還在于提供上述環(huán)保型水性塑膠涂料的制備方法。

上述環(huán)保型水性塑膠涂料的制備方法包括如下步驟：

S1、制備有機硅改性聚氨酯丙烯酸酯：

S11、將16～22質量份的烷羥基硅油和13～16質量份的丙烯酸-β-羥乙酯混合均勻，得到混合溶液P；

S12、將30～34質量份的異氟爾酮二異氰酸酯溶于4～6質量份的異丁醇溶劑中，加熱至86～90℃，在通氮氣的條件下逐滴加入通過S11配制好的混合溶液P，于2.5h滴完，恒溫反應1.5h后升溫到83～86℃，然后再加入4～6質量份的異丁醇溶劑和2～4質量份的過氧化苯甲酸叔丁酯引發(fā)劑，再恒溫反應2.5h，待轉化率達到99％后停止反應，在加熱條件下減壓抽濾出異丁醇溶劑，在攪拌條件下加入8～11質量份的水和4～7質量份的三乙醇胺，既得所述有機硅改性聚氨酯丙烯酸酯；

S2、制備聚醚改性聚硅氧烷流平劑：

S21、將28～33質量份的烯丙基聚醚溶于31～35質量份的乙醚溶劑中，并加入2～3質量份的氯鉑酸催化劑，得到混合溶液Q；

S22、將1～2質量份的氯鉑酸催化劑加入32～37質量份的含氫硅油中，在通氮氣的條件下攪拌，并升溫至110～115℃時逐滴加入通過S21配制好的混合溶液Q，1.5h滴完，然后在110～115℃下恒溫反應4.5～5h，冷卻過濾既得所述聚醚改性聚硅氧烷流平劑；

S3、制備環(huán)保型水性塑膠涂料：

S31、稱取38～41質量份的通過S1制備而成的有機硅改性聚氨酯丙烯酸酯在500r/min下依次加入29～33質量份的水、0.2～0.4質量份的丙二醇潤濕劑、0.2～0.3質量份的氨水調節(jié)劑、11～13質量份的異丁醇溶劑、0.13～0.18質量份的水性有機硅消泡劑并在500r/min下分散15min；

S32、然后加入3.5～5.5質量份的羥乙基纖維素增稠劑，慢慢提高轉速到1500r/min并分散15min；

S33、降低轉速到400～500r/min時慢慢依次加入0.25～0.35質量份的通過S2制備而成的聚醚改性聚硅氧烷流平劑，0.8～1質量份的聚醚共聚改性聚有機硅氧烷增滑劑并分散30min；

S34、用13～16質量份的水在福特4#杯的條件下調整粘度到30-50s，既得所述環(huán)保型水性塑膠涂料。

本發(fā)明還提供上述環(huán)保型水性塑膠涂料的應用。

具體的，上述環(huán)保型水性塑膠涂料使用方法為：

用水在福特4#杯的條件下將所述環(huán)保型水性塑膠涂料稀釋到粘度為25～35s后噴涂在塑膠素材上，控制膜厚在8～12μm，在75℃下烘烤120～135min。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：

1、采用異氟爾酮二異氰酸酯、烷羥基硅油和丙烯酸-β-羥乙酯作為主要原料在異丁醇溶劑下合成的有機硅改性聚氨酯丙烯酸酯屬于水性材料，對環(huán)境污染小，幾乎不產生對人體有害的揮發(fā)性物質，其他溶劑則達不到如此優(yōu)良效果，其與184光引發(fā)劑的配合杜絕了其本身固化時間長的缺點；

2、采用乙醚作為溶劑，將含氫硅油和烯丙基聚醚在氯鉑酸催化劑的催化下合成的聚醚改性聚硅氧烷流平劑具有良好的低表面張力和相容性，其表面狀態(tài)控制能力優(yōu)越，其它溶劑和催化劑的配合得到的聚醚改性聚硅氧烷流平劑卻不能達到如此效果；

3、通過聚醚改性聚硅氧烷流平劑配合有機硅改性聚氨酯丙烯酸酯聚合而成的涂料，其流平效果好、耐水解、附著力好，而且揮發(fā)性有機物質排放量極少，是一種綜合性能優(yōu)良的涂料。

具體實施方式

下面結合實施例對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。

實施例1

傳統(tǒng)塑膠涂料的制備方法：

①稱取51份的聚氨酯丙烯酸酯在500r/min下依次加入25份的水、0.2份的丙二醇潤濕劑、0.3份的氨水調節(jié)劑、11份的異丁醇溶劑、0.13份的水性有機硅消泡劑并在500r/min下分散15min；

②然后加入4份的羥乙基纖維素增稠劑，慢慢提高轉速到1500r/min并分散15min；

③降低轉速到400r/min時慢慢依次加入0.2份的丙烯酸酯流平劑，1份的聚醚共聚改性聚有機硅氧烷增滑劑并分散30min；

④用14份的水在福特4#杯的條件下調整粘度到30s，既得傳統(tǒng)塑膠涂料。

實施例2

一種環(huán)保型水性塑膠涂料，其由以下組分配比及制備方法制備而成：

S1、制備有機硅改性聚氨酯丙烯酸酯：

S11、將16g的烷羥基硅油和13g的丙烯酸-β-羥乙酯混合均勻，得到混合溶液P；

S12、將34g的異氟爾酮二異氰酸酯溶于6g的異丁醇溶劑中，加熱至86℃，在通氮氣的條件下逐滴加入通過S11配制好的混合溶液P，于2.5h滴完，恒溫反應1.5h后升溫到86℃，然后再加入6g的異丁醇溶劑和4g的過氧化苯甲酸叔丁酯引發(fā)劑，再恒溫反應2.5h，待轉化率達到99％后停止反應，在加熱條件下減壓抽濾出異丁醇溶劑，在攪拌條件下加入8g的水和4g的三乙醇胺，既得所述有機硅改性聚氨酯丙烯酸酯；

S2、制備聚醚改性聚硅氧烷流平劑：

S21、將33g的烯丙基聚醚溶于35g的乙醚溶劑中，并加入3g的氯鉑酸催化劑，得到混合溶液Q；

S22、將1g的氯鉑酸催化劑加入32g的含氫硅油中，在通氮氣的條件下攪拌，并升溫至110℃時逐滴加入通過S21配制好的混合溶液Q，1.5h滴完，然后在110℃下恒溫反應4.5h，冷卻過濾既得所述聚醚改性聚硅氧烷流平劑；

S3、制備環(huán)保型水性塑膠涂料：

S31、稱取38g的通過S1制備而成的有機硅改性聚氨酯丙烯酸酯在500r/min下依次加入29g的水、0.4g的丙二醇潤濕劑、0.3g的氨水調節(jié)劑、13g的異丁醇溶劑、0.18g的水性有機硅消泡劑并在500r/min下分散15min；

S32、然后加入3.5g的羥乙基纖維素增稠劑，慢慢提高轉速到1500r/min并分散15min；

S33、降低轉速到500r/min時慢慢依次加入0.25g的通過S2制備而成的聚醚改性聚硅氧烷流平劑，0.8g的聚醚共聚改性聚有機硅氧烷增滑劑并分散30min；

S34、用13g的水在福特4#杯的條件下調整粘度到50s，既得所述環(huán)保型水性塑膠涂料。

實施例3

一種環(huán)保型水性塑膠涂料，其由以下組分配比及制備方法制備而成：

S1、制備有機硅改性聚氨酯丙烯酸酯：

S11、將22g的烷羥基硅油和16g的丙烯酸-β-羥乙酯混合均勻，得到混合溶液P；

S12、將30g的異氟爾酮二異氰酸酯溶于4g的異丁醇溶劑中，加熱至90℃，在通氮氣的條件下逐滴加入通過S11配制好的混合溶液P，于2.5h滴完，恒溫反應1.5h后升溫到83℃，然后再加入4g的異丁醇溶劑和2g的過氧化苯甲酸叔丁酯引發(fā)劑，再恒溫反應2.5h，待轉化率達到99％后停止反應，在加熱條件下減壓抽濾出異丁醇溶劑，在攪拌條件下加入11g的水和7g的三乙醇胺，既得所述有機硅改性聚氨酯丙烯酸酯；

S2、制備聚醚改性聚硅氧烷流平劑：

S21、將28g的烯丙基聚醚溶于31g的乙醚溶劑中，并加入2g的氯鉑酸催化劑，得到混合溶液Q；

S22、將2g的氯鉑酸催化劑加入37g的含氫硅油中，在通氮氣的條件下攪拌，并升溫至115℃時逐滴加入通過S21配制好的混合溶液Q，1.5h滴完，然后在115℃下恒溫反應5h，冷卻過濾既得所述聚醚改性聚硅氧烷流平劑；

S3、制備所述一種環(huán)保型水性塑膠涂料：

S31、稱取41g的通過S1制備而成的有機硅改性聚氨酯丙烯酸酯在500r/min下依次加入33g的水、0.2g的丙二醇潤濕劑、0.2g的氨水調節(jié)劑、11g的異丁醇溶劑、0.13g的水性有機硅消泡劑并在500r/min下分散15min；

S32、然后加入5.5g的羥乙基纖維素增稠劑，慢慢提高轉速到1500r/min并分散15min；

S33、降低轉速到400r/min時慢慢依次加入0.35g的通過S2制備而成的聚醚改性聚硅氧烷流平劑，1g的聚醚共聚改性聚有機硅氧烷增滑劑并分散30min；

S34、用16g的水在福特4#杯的條件下調整粘度到30s，既得所述一種環(huán)保型水性塑膠涂料。

實施例4

一種環(huán)保型水性塑膠涂料，其由以下組分配比及制備方法制備而成：

S1、制備有機硅改性聚氨酯丙烯酸酯：

S11、將19g的烷羥基硅油和16g的丙烯酸-β-羥乙酯混合均勻，得到混合溶液P；

S12、將33g的異氟爾酮二異氰酸酯溶于6g的異丁醇溶劑中，加熱至90℃，在通氮氣的條件下逐滴加入通過S11配制好的混合溶液P，于2.5h滴完，恒溫反應1.5h后升溫到86℃，然后再加入6g的異丁醇溶劑和4g的過氧化苯甲酸叔丁酯引發(fā)劑，再恒溫反應2.5h，待轉化率達到99％后停止反應，在加熱條件下減壓抽濾出異丁醇溶劑，在攪拌條件下加入10g的水和6g的三乙醇胺，既得所述有機硅改性聚氨酯丙烯酸酯；

S2、制備聚醚改性聚硅氧烷流平劑：

S21、將30g的烯丙基聚醚溶于33g的乙醚溶劑中，并加入3g的氯鉑酸催化劑，得到混合溶液Q；

S22、將2g的氯鉑酸催化劑加入32g的含氫硅油中，在通氮氣的條件下攪拌，并升溫至115℃時逐滴加入通過S21配制好的混合溶液Q，1.5h滴完，然后在115℃下恒溫反應5h，冷卻過濾既得所述聚醚改性聚硅氧烷流平劑；

S3、制備所述一種環(huán)保型水性塑膠涂料：

S31、稱取39g的通過S1制備而成的有機硅改性聚氨酯丙烯酸酯在500r/min下依次加入31g的水、0.3g的丙二醇潤濕劑、0.3g的氨水調節(jié)劑、13g的異丁醇溶劑、0.16g的水性有機硅消泡劑并在500r/min下分散15min；

S32、然后加入4.7g的羥乙基纖維素增稠劑，慢慢提高轉速到1500r/min并分散15min；

S33、降低轉速到400r/min時慢慢依次加入0.3g的通過S2制備而成的聚醚改性聚硅氧烷流平劑，0.9g的聚醚共聚改性聚有機硅氧烷增滑劑并分散30min；

S34、用16g的水在福特4#杯的條件下調整粘度到30s，既得所述環(huán)保型水性塑膠涂料。

所述環(huán)保型水性塑膠涂料的使用方法為：

用水在福特4#杯的條件下將所述環(huán)保型水性塑膠涂料稀釋到粘度為25～35s后噴涂在塑膠素材上，控制膜厚在8～12μm，在75℃下烘烤120～135min。

通過常規(guī)測試方法分別對實施例1至4制備出的涂料進行測試，測試結果見下表：

上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內。