1 前言
目前塑料用涂料的品种很多, 从性能上要求具有阻燃性、导电性、防紫外线、发光性等不同性能的涂料; 从组分上有双组分和单组分之分; 从成膜物上有丙烯酸、硝基、环氧、丙烯酸聚氨酯等涂料。它是由室内使用的装饰性塑料涂料, 发展到室外使用的防护性塑料涂料, 像汽车、摩托车上用的塑料涂料, 这类涂料往往需要高光泽和高耐候性,我国多采用的是双组分聚氨酯涂料。这类涂料尽管性能优良, 但施工麻烦且易出现涂膜弊病。而传统用的单组分塑料涂料如单组分丙烯酸涂料, 尽管施工方便但光泽达不到用户要求。鉴于上述情况, 开发研制单组分高光塑料涂料是大家所关注的问题。以下是我们根据需要研制出的低温快干高光泽的塑料涂料。
2 实验部分
211 原材料
21111 改性三聚氰胺甲醛树脂
整个合成过程分为两步[1 ] : 第一步是将甲醛同三聚氰胺进行反应得到多羟基甲基三聚氰胺。
第二步是用醇同多羟甲基三聚氰胺上的羟甲基发生醚化反应。
醚化所用的醇有正丁醇、异丁醇、甲醇等。用丁醇醚化的三聚氰胺树脂作为涂料交联剂使用, 其固化速度较快, 固化后的涂膜较硬、脆性大, 使涂膜性能不易达到平衡; 用甲醇醚化的三聚氰胺甲醛树脂, 其固化速度慢, 须有一定的催化剂, 但是它的柔韧性好。基于以上特征, 选用了美国一大公司生产的甲醇、丁醇混合醚化的三聚氰胺甲醛树脂,其主要含有的基团是—NH2OCH3 、—CH2OC2H4 。
21112 羟基丙烯酸树脂
热固性丙烯酸涂料的性能在很大程度上取决于羟基丙烯酸树脂的性能。这里所用的丙烯酸低羟值, 干燥固化速度快, 塑料附着性、耐溶剂性、耐候性佳。具体指标见表1 。
21113 助剂和溶剂
流平剂a : 氟碳改性丙烯酸流平剂。流平剂b :氟改性有机硅。酸性催化剂: 烘漆促进剂KC。溶剂: 兑稀稀料和喷漆稀料。
兑稀稀料的配方: 丁基溶纤剂22 %、丁酯30 %、丁醇30 %、二甲苯18 %。
喷漆稀料的配方: 乙二醇乙醚18 %、乙酯30 %、丁醇30 %、甲乙酮22 %。
21114 喷涂底材
ABS 系丁二烯- 丙烯腈- 苯乙烯的三元共聚物, 其临界表面张力为(34～38) mN/ cm , 热变形温度为(70～107) ℃, 涂装较为容易。ABS 同样大量应用于电器制品和仪器、仪表的外壳。其一般适用于PS、HIPS 的涂料和稀释剂, 也可用于
ABS 的涂装。由于ABS 具有机械强度、加工性、注塑成型性好等优点, 汽车上的许多零部件, 如仪表盘、侧视镜、散热器护栅、毂盖、车灯等等, 都是ABS 塑料件。要使涂料在ABS 板上有良好的附着力, 在选择涂料时考虑基料的分子结构中应含有一定量的—COOH、—OH 等极性基团[2 ] 。
212 涂料配方
经过大量的实验和性能测试确定了低温快干塑料涂料配方, 见表2 。
213 技术指标
低温快干塑料涂料技术指标见表3
3 结果与讨论
在涂料配方设计中, 经过原材料的筛选和优化试验及涂装实验证明, 此涂料完全可以替代双组分聚氨酯涂料进行塑料的涂装。
311 氨基树脂与丙烯酸树脂的不同配比、烘干时间及KC 含量对涂膜性能的影响①树酯配比为4∶1 , 烘干温度为74 ℃, 室温(即冷却温度) 为23 ℃时, KC 含量对涂膜性能的影响见表4 、图1 。
②树脂配比为6∶1 , 烘干温度为74 ℃, 室温为26 ℃时, KC 含量对涂膜性能的影响见表5 、图2 。
③配比为7 ∶1 , 烘干温度为74 ℃, 室温为26 ℃时, KC 含量对涂膜性能的影响见表6 、图3 。
由以上实验数据可得到图4 、图5 , 其KC 含量为2 % , 烘干温度为(74～76) ℃。
从图4 、图5 中可见, 树脂配比为6∶1 时涂膜的耐醇性最好, 配比为7∶1 的稍差, 但也已超过1500 次, 其涂膜耐醇性优异; 而树脂配比为7∶1时的干燥时间最短, 配比为6∶1 的过长。因此, 树脂配比选用7∶1 。
312 助剂用量对涂膜性能的影响
助剂用量对涂膜性能的影响见表7 。
低温快干氨基塑料涂料密封贮存六个月无变化, 贮存稳定性优异。
4 结论
(1) 氨基树脂与丙烯酸树脂配比为7∶1 时涂膜耐醇性好、硬度高、干燥快;
(2) KC含量越高, 涂膜干燥越快, 但是其附着力会随之下降。由于成本问题, KC含量以2 %为宜;
(3) 烘干温度越高, 涂膜干燥越快, 但温度过高时, 塑料会变形, 考虑到加工工艺的问题, 烘干温度选用76 ℃, 时间40min , 涂膜性能较佳。