工程塑料涂料的配制

工程塑料涂料的配制
陈 健,文秀芳,皮丕辉,田 勇,程 江,杨卓如 (华南理工大学化工学院,广州510640)

0  前 言
随着科学技术的发展和人民生活水平的提高,工程塑料产品已经迅速进入了人类生活的方方面面,成为一种不可缺少的重要材料。与传统的金属(合金) 、木材、混凝土等材料相比,工程塑料有着得天独厚的优良品质,比如密度可大可小、质地可硬可软、可控制阻燃性、易加工成型、易回收再利用等。因此,工程塑料已被广泛应用于建筑、家具、管道、体育设施等许多方面,成为材料领域的一支生力军。工程塑料涂料是随着工程塑料的发展和广泛运用而产生的一种相对特殊的涂料,它的使用有较强的针对性。与一般的金属、木材、混凝土材料用涂料相比,它有着较大的不同。目前,以丙烯酸树脂为基料的塑料涂料,得到广泛的应用与发展。因为丙烯酸塑料涂料成本相对低廉,性能优良,成为一般塑料用涂料的首选。本文研究的是以丙烯酸树脂为基料的塑料涂料的配制与性能分析。

1  实验部分
1. 1  清漆的配制
清漆主要包括树脂和溶剂两大部分。
1. 1. 1  树脂的选择
树脂的性能直接决定了成膜性,在选择树脂时,先使用一种参考溶剂作为树脂的溶剂,通过比较不同的树脂配成的清漆的成膜性能来选择合适的树脂。表1 为几种不同型号丙烯酸树脂的相关参数和性能。从表1 可见,针对同一种参考溶剂,L F – 1117的性能明显要优于其它两种树脂,因此选择L F -1117 做为配漆的树脂。
几种不同型号丙烯酸树脂的相关参数和性能
 注:质量分数
1. 1. 2  溶剂的选择
前面选择树脂时所用的参考溶剂,虽然配出的清漆的效果不错,但仍有改进的空间。溶剂的选择一般参照溶解度参数来进行。即溶剂的溶解度参数要尽量接近于所溶树脂的溶解度参数(相似相溶原理) ,而与待涂的塑料基材的溶解度参数相差较大(以避免溶解基材) 。表2 为一些常用的配漆用溶剂的溶解度参数。
常用溶剂的溶解度参数
 对参考溶剂进行多次优化配方,得出以下两种混合溶剂,其效果令人满意(见表3) 。
两种混合溶剂的配方及相关参数
从表3 中可以看出,这两种混合溶剂与基材ABS的溶解度参数相差较大,而与待溶的树脂的溶解度参数相差较小,符合塑料涂料的配漆原则。用树脂L F – 1117 和溶剂Ⅰ( Ⅱ) 配制出来的清漆,在常温下成膜,色泽光亮(光泽> 90) ,流平性好(无起皱现象) ,附着力也能符合要求,干燥后不出现涂膜开裂和脱落的现象。以上说明树脂和溶剂的选择已满足要求。
1. 2  色漆的配制
色漆配制中要考虑和优化的有颜料、填料和助剂。下面通过实验来逐一优化和讨论。
1. 2. 1  颜料
颜料的选择主要由成品漆需要的颜色来决定,因本次实验要求是黑色塑料漆,故选用性价比好的细微的炭黑作为颜料。表4 为炭黑用量与涂膜外观的关系。
炭黑用量与涂膜外观的关系
通过实验,颜料炭黑选择用量为6 g 比较合适。
1. 2. 2  填料
选用颗粒细微的滑石粉( 白色, 密度217 ~218 g/ cm3 ,分子式: 3MgO·4SiO2 ·H2O) 作为填料。填料的加入主要起填充树脂微粒之间的空隙、调节固含量、颜基比的作用。
表5 为滑石粉的用量与涂膜外观的关系。
滑石粉用量与涂膜外观的关系
实验发现滑石粉无论加入多少,均会出现细微的颗粒,随着加入量的增加,会出现光泽变差,黏度增大的现象。滑石粉的用量以8 g 为宜。
1. 2. 3  分散剂
在涂料的配制过程中,要用到一系列的助剂,如分散剂、流平剂、成膜剂、防沉淀剂、消泡剂等。分散剂决定整个涂料体系的分散状况。如果分散剂不适合,就会出现诸如久置易分层、涂层细度不一、成团等现象。分散剂的选择一般考察分散剂与树脂的相容性,实验中树脂∶分散剂质量约为9∶1 ,然后观察体系透明状况,气泡的多少,以及颜色等因素。如果分散剂与树脂相溶后无色透明,而且气泡少,则说明此种分散剂是适用于以这种树脂为基料的涂料。表6 为不同类型分散剂与树脂的相容性。
不同型号分散剂与树脂的相容性
 从表6 可看出,较适宜的分散剂为929 。
1. 3  塑料涂料的配方及工艺流程
通过上面一系列实验的选择和优化,塑料涂料的配方为树脂30 g、溶剂40 g、炭黑6 g、滑石粉8 g、分散剂018 g、流平剂017 g 及消泡剂012 g。塑料涂料的配制工艺流程与普通涂料的配制流程基本相似,其主要步骤如图1 。

2  结 语
塑料涂料的配制一般要遵循普通涂料的配制原则,如树脂要与溶剂的溶解度参数相近,满足相似相溶的原则;分散剂与树脂的相溶性要好,这样才能在整个体系中起到较好的分散作用。塑料涂料也有其特殊性,例如涂层的底材本身也是树脂,这就要防止溶剂会溶解底材,因此在选择溶剂时要考虑溶剂与底材的溶解度参数之差要大的问题。

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