0 引言
隨著中國對環保的日益重視,涂料水性化逐漸成為大家的共識,塑膠涂料也不例外。近些年水性塑膠涂料逐漸成為了研發的重點,吸引了越來越多的關注。 特別是近年來,國內大型家電廠商已形成了對水性塑膠涂料的現實需求, 但是實際上國內水性塑膠涂料的應用規模極其有限。
丙烯酸酯乳液具有良好的耐候性、透明性、耐化學性和力學強度等優點,而且價格低廉、合成工藝簡單、應用廣大且符合環保要求,是目前水性樹脂中銷量較大的一種樹脂,廣大地應用在建筑涂料,工業涂料等領域。然而在水性塑膠漆領域,目前市場上的丙烯酸乳液普遍存在著附著力不好、耐水差、銀粉排布差等缺點,使得塑膠漆的水性化還達不到要求。
1 材料介紹
我司新近開發了一款乳液STUNNING®2150,本乳液擁有較好的粒徑,其平均粒徑≤80nm,且含有較多的極性基團,對多種基材均有較好的附著力。本品另外一大特點是在低玻璃化溫度下,也有較好的硬度,區別于常規丙烯酸乳液需要提高玻璃化溫度來提**膜硬度。
STUNNING®2150基本介紹
型號 |
STUNNING®2150 |
樹脂類型 |
自交聯丙烯酸一級分散體 |
外觀 |
乳白色半透明 |
離子型 |
陰離子 |
固體含量 |
42±2 |
pH值 |
7.0-8.5 |
粘度mPa.s |
<100 |
羥基含量(固體計 ) |
1.5% |
2150具備出色的熱儲及凍融穩定性,同時在多種基材上擁有優異的附著力,特別是ABS、PC等塑膠基材上。由于乳液中含有較多的特殊極性基團,所以本品具備較好的鋁粉定向效果。2150的最低成膜溫度較低,所以在制備清漆和色漆時,可以用較少的成膜溶劑便得到很好的成膜性。
2 結果和討論
(1)2150的基礎機械性能
使用以下清漆配方,在70℃的情況下,干燥30min后測試性能
2150基礎清漆配方 |
|
STUNNING®2150 |
50 |
氨水 |
0.5 |
乙二醇丁醚 |
4 |
消泡劑 |
0.1 |
防閃銹劑 |
0.5 |
增稠劑 |
0.5 |
水 |
2.8 |
性能測試結果如下:
測試項目 |
STUNNING®2150 |
附著力 |
1級 |
硬度 |
H |
抗沖擊 |
50cm正反沖通過 |
柔韌性 |
1mm通過 |
耐水性(金屬基材) |
7d無變化 |
耐水性(塑膠基材) |
>10d無變化 |
2150通過核殼結構設計,將大部分的疏水單體集中于內部的核,而在殼的部分加入親水的軟單體,使得聚合物本身不僅在水中有良好的穩定性,而且成膜時疏水鏈段可以“外翻”提高耐水性。
2150的軟單體比例較多,有效降低了聚合物本身的玻璃化溫度,我們通過工藝調整提高了大分子聚合物的占比,因此2150的平均分子量較高,這樣做使得乳液的成膜性更加的出色。在制備清漆的過程中,只需加少量的成膜助劑即可得到較好的漆膜。同時一些小分子量的聚合物可以提高對基材的潤濕性,增強在金屬基材上的濕附著力。
(2)2150與異氰酸酯固化劑制備雙組分面漆的性能
STUNNING®2150中所含的羥基活性較高,也可與異氰酸酯固化劑混合制備雙組分面漆,通過清漆配方的調節可制備成各種光澤的漆膜。
測試項目 |
STUNNING®2150+HDI三聚體異氰酸酯固化劑 |
附著力 |
1級 |
硬度 |
H |
抗沖擊 |
50cm正反沖通過 |
柔韌性 |
1mm通過 |
耐乙醇擦拭 |
>100次 |
光澤度 60°(白漆) |
87 |
目前我們的STUNNING®2150乳液,產品對于金屬基材的附著力較好,無論是否添加異氰酸酯固化劑,其在金屬基材上的性能都較為不錯。當使用異氰酸酯固化劑時,可通過配方的調節,來調整清漆漆膜的光澤,并且隨著交聯密度的提升,耐乙醇擦拭的性能大幅度提高。
(3)2150制備水性銀粉漆的狀態及性能
本乳液對鋁粉定向效果好。與普通銀粉漆用乳液的高玻璃化溫度不同,本乳液無需提高玻璃化溫度就擁有不錯的表干特性,并且可以幫助銀粉涂料定向。如果配合特定的鋁銀漿使用,不但可以達到較好的銀粉排布,而且在施工的過程中,操作簡單,無需大幅度增加其觸變性。同時在成本上也非常有競爭力。
目前我司在水性鋁粉漆上使用的參考配方主要成分為STUNNING®2150乳液和預制鋁漿,少量流變助劑,pH調節劑,水。
測試項目 |
STUNNING®2150 |
競品1 |
競品2 |
光澤度 60° |
90 |
75 |
65 |
耐水性(常溫) |
7d無異常 |
3d漆膜嚴重發白 |
7d無異常 |
單涂附著力(塑膠基材) |
0級 |
0級 |
0級 |
復合涂層附著力(塑膠基材) |
0級 |
鋁粉涂層與底涂 層間附著力差 |
鋁粉涂層與底涂 層間附著力差 |
鉛筆硬度 |
H |
HB |
H |
通過觀察,可以看出在漆膜有較好的流動性的情況下也要有較好的鋁粉排布,我們不再需要控制水性漆的流動性來提高鋁粉的排布效果。可以讓漆膜在干燥的過程中,通過自身流平讓鋁粉排布平整,呈現出“自漂”的銀粉排布效果。
以上四圖分別為:**排:噴濕狀態(左)、常溫自干5分鐘(右);第二排:常溫自干10分鐘(左)、常溫自干30分鐘(右)
3 結論
對比目前市場上常用的丙烯酸乳液,無錫洪匯開發的STUNNING®2150具備以下幾個優勢:
1.具備較好的粒徑分布和儲存穩定性。
2.聚合物中的羥基活性高,不但可以增加聚合物的極性,而且可以與異氰酸酯進行良好的反應并通過調整制漆配方來調節漆膜的光澤。
3.乳液具備較好的機械性能以及較好的基材附著力。
4.STUNNING®2150的開發和使用彌補了目前水性鋁粉漆用基料的不足,其通過特殊極性基團的引入提高了鋁粉的定向效果,而非通過提高玻璃化溫度來促進干性,而Tg低的樹脂相較于Tg高的樹脂在成模性以及附著力方面的表現更優異。