塑料专用漆的研制

塑料专用漆是涂装于塑料材质上的涂料。近几年塑料材质已广泛应用于电视机、计算机及汽车、摩托车配件等方面, 因而塑料制品的着色装饰和保护是必不可少的。为此我们研制了塑料专用漆, 它不仅能提高塑料制品的外表美观性, 还能对塑料制品起到保护作用,并能弥补塑料制品表面上的不足。

1 塑料专用漆用树脂的研制
由于醇酸磁漆、氨基漆等对塑料制品的附着力不好, 故不适合制作塑料漆。丙烯酸类树脂对塑料制品的附着力好,耐候性优良,因而我们选用丙烯酸树脂作为塑料漆的主要成膜物, 下面介绍塑料漆用丙烯酸树脂的研制过程。

1. 1 原料及工艺流程示意图
主要原材料有甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯酸丁酯、丙烯酸、甲基丙烯酸丁酯、引发剂、甲苯、二甲苯、丁醇、醋酸丁酯。
工艺流程示意图如下:

1. 2 单体的选择
各单体对共聚物各项性能的影响见表1 。根据表1 , 我们选择多种单体加以组合, 综合利用各单体的特点,选择出最佳单体配比。

[注]表中Tg 为不同单体均聚物的玻璃化温度。

为使涂膜对塑料表面具有良好的附着力, 必须在树脂配方中加入一定量的极性基因如COOH ,含羧基的单体有丙烯酸和甲基丙烯酸, 考虑到成本问题, 我们采用丙烯酸单体提高涂膜的附着力及树脂对颜料的润湿能力, 又因丙烯酸单体是亲水性单体,用量越大,耐水性越差,不利于贮存等,所以在保证对底材附着力优良的情况下, 丙烯酸单体用量越少越好。

由表1 可以看出, 苯乙烯的玻璃化温度与甲基丙烯酸甲酯的玻璃化温度很近似, 都赋予漆膜以硬度。甲基丙烯酸甲酯的耐候性好, 苯乙烯有易变黄的苯环,保色性差,所以室外用漆应选用甲基丙烯酸甲酯。苯乙烯价格便宜, 抗湿性及抗沾污性优于甲基丙烯酸甲酯,因而在室内用漆或底漆中,可用适量苯乙烯代替甲基丙烯酸甲酯, 提高漆膜的耐水性及抗沾污性,还可降低成本。甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯可赋予漆膜一定的韧性,可适当加入。通过大量的实验, 树脂的玻璃化温度宜控制在60 ℃左右,选择单体用量及配比。这样即保证了漆膜的附着力,又保证了漆膜很好的硬度、韧性及耐水性。

1. 3 引发剂用量的确定
引发剂用量直接影响共聚物分子量的大小。引发剂多时,必然产生较多的游离基同时聚合,此时聚合物的分子量就会小些,树脂粘度就低;引发剂用量少时,聚合物的分子量就大,树脂粘度也大。当引发剂用量少时, 聚合反应速度慢, 转化率也低, 因此考虑到应尽可能提高转化率, 而树脂的粘度又不能太小, 通过实验得知, 引发剂用量为1 %~1. 5 %较理想。反应温度、滴加速度、溶剂对共聚物性能也有影响,反应温度高,引发剂分解快,聚合反应快,聚合物分子量减小。滴加速度要均匀, 才有利于共聚物分子量的均匀分布。塑料漆用丙烯酸树脂的溶剂是苯类、醋酸丁酯, 再加入部分丁醇溶剂, 这样既保证了溶剂能充分溶解树脂, 还保证了溶剂不能过分溶蚀塑料底材。

2 塑料专用漆的制备
2. 1 树脂改性剂的确定和助剂的选择
塑料漆用丙烯酸树脂的技术指标见表2 。

为了改进丙烯酸类树脂固体份低、粘度大、施工性差等弊病,我们选用伊士曼公司的CAB 来进行改性,它与树脂的混溶性好。加入少量的CAB 可改善施工性能, 减少流挂及缩孔,提高层间附着力,有助于铝粉的定向排列。为了增进树脂与颜料的湿润分散性, 提高研磨效率, 我们选用德谦公司的904或我厂生产的PD – 85 作湿润分散剂,效果很好。同时选用了B YK 300 来降低表面张力, 增进漆膜流平、消泡。

2. 2 专用稀料的确定
一般涂料在考虑稀释剂组成时, 主要考虑稀释剂对涂料的溶解是否充分, 挥发速度和干燥过程中对漆膜形成什么影响以及气味、价格等因素。塑料用涂料的稀释剂除应考虑上述功能外, 还要考虑对基材的溶蚀程度。因为基材也是高分子材料, 若过分溶蚀底材, 一会破坏底材, 二会使漆膜容易起皱,流平不好。我们依据溶解度参数理论及大量的实验数据选择出了塑料漆的配套专用稀料。

2. 3 各色塑料磁漆的技术指标(表3)

3 结论
该塑料专用漆主要适用于ABS 、HIPS 、PP 、PVC 等热塑型塑料底材的涂装。其常温干燥快, 硬度高, 耐候性优越, 对底材附着力优良是其最大特点,因此得到用户的认可,现已广泛应用于塑料制品的涂装,具有广阔的市场前景。

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