基于高耐磨水性弹性涂料的塑材的制作方法

本发明属于复合塑料技术，具体涉及基于高耐磨水性弹性涂料的塑材。

背景技术：

现有技术cn106221339a一种耐磨抗刮伤水性弹性漆中开发的耐磨性水性弹性漆应用在金属材质中耐磨性优异，但手感较硬，耐磨性和手感不能平衡，耐磨好手感较硬，手感好耐磨性较差。现有技术在tpu膜的表面含有涂层，涂层为硬化弹性涂层或超疏水涂层，涂层的表面贴附了一层保护膜，保护膜为背胶塑料膜、多层共挤膜、静电吸附膜，保护膜与涂层之间的剥离力为0.05～10n/25mm，保护膜与涂层贴附平整，紧密良好，保护膜能在后期背胶、分切、运输、刮板使用的过程中对抗刮涂层起到良好的保护作用。现有技术塑胶弹性涂料以溶剂型弹性涂料为主，树脂体系含有大量的挥发性有机溶剂，且稀释剂也是有机溶剂，二甲苯、丁酮、乙酸乙酯等含量超过60％，voc严重超标，不环保；这些溶剂都是易燃易爆品，生产、运输、仓储、施工都存在较大的安全风险。现有技术公开了一种复合耐磨剂及耐磨型聚脲弹性体涂料，所述复合耐磨剂包括羟基硅油、聚四氟乙烯微粉、byk助剂和氧化石墨烯，耐磨添加剂以羟基硅油、聚四氟乙烯微粉、byk助剂和氧化石墨烯为主要成分，通过组份间的配合使用，降低了耐磨剂的摩擦系数，且各组分之间具有很强的结合力，提高了耐磨添加剂的力学性能。现有技术公开了一种环保热塑弹性涂层，由以下重量份数的成份组成：30-40份硅橡胶粉，10-15份苯乙烯/异戊二烯/苯乙烯嵌段共聚物，3-5份增稠剂，1-2份阻燃剂，1-3份消泡剂，2份杀菌剂，10-30份硅藻土，3份开孔膨胀珍珠岩，2-4份纳米二氧化硅，3份纳米二氧化铁，1份颜料；涂层具有优良的物理机械性能，耐热、耐低温性能良好，电性能、绝热性优良，耐疲劳、抗老化，并具有良好的回弹性及密封性能，且由于其加工不需要硫化，因此可以直接用于注塑或挤出成型，安全环保。现有技术提供了一种水性变色龙耐溶剂弹性涂层涂料，包括以下组份，各组分以及各组分的质量份为：去离子水10～15份、水性树脂40～60份、变色龙颜料6～10份、水性固化剂8～10份、水性消光粉2.5～5份、分散剂0.3～0.5份、润湿剂0.3～0.5份、流平剂0.8～1.2份、成膜助剂3～4份、手感助剂1～2份、水性蜡1～2份、消泡剂0.1～0.3份、ph调节剂0.1～0.3、增稠剂0.2～0.4份、丙二醇甲醚醋酸酯2～3份，db7650特殊改性聚氨酯1～3份，该涂料不仅安全环保，而且具有良好的耐溶剂性、漆膜丰满度、抗刮性、耐磨性，手感以及施工性也有大幅度提高。但是现有溶剂型弹性涂料施工中会产生大量有害的有机溶剂，给工人健康带来损害；市场上同类型的水性弹性涂料主要存在着手感较差，耐磨性不足的问题。

技术实现要素：

本发明公开了基于高耐磨水性弹性涂料的塑材，塑料基底表面的涂层主材为水性聚碳酸酯型聚氨酯、水性聚醚聚氨酯、水性羟基丙烯酸等水性树脂，避免了油性弹性涂料体系中含有大量的有机溶剂，稀释剂也是有机溶剂，voc不达标，不环保的问题；解决了现有水性塑胶弹性涂料耐磨性和手感不能平衡，耐磨好手感较硬，手感好耐磨性较差的问题。

本发明采用如下技术方案：

基于高耐磨水性弹性涂料的塑材，由塑料基底与塑料基底表面的涂层组成；所述涂层由高耐磨水性弹性涂料制备；所述高耐磨水性弹性涂料包括a剂与b剂；a剂包括水性聚碳酸酯型聚氨酯、水性聚醚聚氨酯、水性羟基丙烯酸、中和剂、水性分散剂、水性润湿流平剂、水性消泡剂、水性触变剂、水性蜡浆、去离子水；b剂包括固化剂和稀释剂。

上述基于高耐磨水性弹性涂料的塑材的制备方法，包括以下步骤：

(1)将水性聚碳酸酯型聚氨酯、水性聚醚聚氨酯、水性羟基丙烯酸搅拌后加入去离子水、中和剂，搅拌后加入水性分散剂、水性润湿流平剂、水性蜡浆、水性触变剂，搅拌后加入水性消泡剂，搅拌得到a剂；将固化剂和稀释剂搅拌，得到b剂；由a剂与b剂混合组成高耐磨水性弹性涂料；

(2)将高耐磨水性弹性涂料涂在塑料基底表面，固化，得到基于高耐磨水性弹性涂料的塑材。

本发明的高耐磨水性弹性涂料可以由a剂与b剂搅拌混合组成，也可以由a剂与b剂独立包装组成，在使用前a剂与b剂混合即可。本发明配方实现了哑光型效果，能够实现弹性漆体系少加甚至不加消光粉就可以达到需要的哑光效果，体系的消光稳定性更好，漆膜通透性好，三种树脂为主体结合少量助剂，实现了漆膜具有高的耐磨特性同时实现手感优异的效果。

本发明中，固化为60～80℃加热30～50分钟。

本发明中，搅拌的转速为600～1200rpm，一次搅拌的时间为3～30分钟。

本发明中，a剂和b剂的重量比例为，a剂：b剂为10∶2～3，混合均匀或者独立包装，得到所述高耐磨水性弹性涂料，用于塑胶材质表面装饰，具有高耐磨性、弹性。

本发明中，以a剂重量为100份，a剂由以下重量份原料组成：

b剂中，固化剂的质量百分数为80～85％。

本发明树脂体系选择水性分散体性树脂，体系中不含或含很少量voc，涂料体系健康环保，符合国家环保政策要求(voc含量小于200g\l)。其中，水性聚碳酸酯型聚氨酯树脂分散体优选其羟值为30～50mgkoh\g，具有耐磨性和韧性，可以参与交联反应，可以对实现高耐磨性做贡献，如科思创的j8857、慧谷wpu2501；水性聚醚聚氨酯具有良好的柔韧性，能够提供优异的柔软手感，如科思创的acure809、超鸿科技的m-710、帝斯曼的r-1010；水性羟基丙烯酸优选其羟值为80～120mgkoh\g，增加体系的固化交联点，可以实现提高产品的干燥固化速度，提升干膜的强度，增加漆膜的耐磨性，如立骅鑫的lw-2502、沃一的3200d；本发明按重量份，水性聚碳酸酯聚氨酯30-40份，水性聚醚聚氨酯30-40份，水性羟基丙烯酸5-10份，通过三种树脂的搭配使用，可以实现手感优异的同时，保证漆膜具有高的耐磨特性。

本发明中，中和剂优选可挥发性的氨类中和剂，如氨水、amp-95、n，n-二甲基乙醇胺、三乙胺中一种或几种，更优选n，n-二甲基乙醇胺；水性分散剂优选择byk-192、byk-190、aq-330中的一种或几种，更优选byk-192，可以实现消光粉良好分散和排列，增加漆膜的通透性；水性润湿流平剂优选tego270、tegokl-245、byk-346、fs444中的一种或几种，提高湿膜的润湿流平效果，增加施工的宽泛性；水性消泡剂优选为byk-028、byk-022、tego810、tego1488、byk-025中的一种或几种，在涂料中具有很好的消泡、脱泡的效果，避免了施工和干燥过程中涂膜产生微泡缺陷；水性触变剂优选为aq-633e、rheolate299、viscoplus3010、rheolate350d中的一种或几种，其成分为聚酰胺蜡或缔合型聚氨酯结构，能够有效的调节体系的触变性，解决施工积边和流挂不良，优选pew2011、xh-8008、xh-8040、d-806中的一种或几种，改善漆膜表面的滑爽度，对增进手感和提高耐磨性有贡献；固化剂优选为bayer2487-1、bayer304、bayer3100、bayer2655中的一种或几种，这些是水性异氰酸酯，在水性体系中有良好的分散性、反应速度适中，与树脂中的羟基反应，提高漆膜的致密性，增加耐磨性能耐；稀释剂优选为聚氨酯级的丙二醇甲醚醋酸酯，与异氰酸酯的相容性好，有一定的水溶性，有利于固化剂在水性配方体系中均匀分散。

与现有技术相比，本发明选用了全水性化的分散体树脂为主要连接料，避免了油性弹性涂料的高溶剂挥发带来的voc问题，体系voc含量小于200g\l，符合国家环保voc管控要求；通过不同特性水性树脂的搭配设计，解决了耐磨性和手感好不能兼得的难题，结合添加助剂，实现了耐磨性和手感好的平衡，既能够满足柔滑手感，同时能够满足高的耐磨性能(rca可到达100次，手感等级4)。

附图说明

图1为市售涂料与本发明实施例涂料用于塑胶材质表面(样板)装饰后的rca结果；

图2为市售涂料与本发明实施例涂料用于塑胶材质表面(市售遥控器)装饰后的rca结果。

具体实施方式

本发明涉及的原料都是涂料领域市售产品，在本发明限定树脂或者添加剂种类的基础上，市售各品牌都适用；具体制备方法以及测试方法都是涂料、涂层的常规方法。本发明的创造性在于给出新的配方，以三种主体树脂，结合添加剂实现了塑料表面涂层具有耐磨性以及优异手感的技术效果，且无需添加消光粉实现哑光效果。

实施例一

一种高耐磨水性弹性涂料，由a剂和b剂按10:2的重量比例搅拌混合配制而成。其中a剂由以下组分组成：水性聚碳酸酯型聚氨酯、水性聚醚聚氨酯、水性羟基丙烯酸、中和剂、水性分散剂、水性润湿流平剂、水性消泡剂、水性触变剂、水性蜡浆、去离子水。

a剂(100重量份)基本配方如下：

b剂由固化剂和稀释剂混合而成；b剂(100重量份)基本配方如下：

固化剂bayer30485份

丙二醇甲醚醋酸酯15份

1、将上述水性聚碳酸酯型聚氨酯、水性聚醚聚氨酯、水性羟基丙烯酸等水性树脂按比例加入到分散缸中，在800rpm的速度搅拌下分散3分钟；

2、将去离子水、中和剂在600rpm搅拌速率下依次加入到步骤1中的分散液，分散3分钟，搅拌均匀；

3、将上述水性分散剂、水性润湿流平剂、水性蜡浆、水性触变剂在1000rpm搅拌速率下依次加入到步骤2中的分散液，分散10分钟；

4、将上述水性消泡剂在1200rpm搅拌速率下缓慢加入到步骤3的混合物中，分散15分钟，搅拌均匀；加完后调节转速到1200rpm，分散20分钟；即为一种用于塑胶材质表面装饰高耐磨水性弹性涂料的a剂；

5、将上述固化剂与稀释剂依次加入到分散缸中，在800rpm下搅拌分散10分钟，即为一种用于塑胶材质表面装饰高耐磨水性弹性涂料的b剂；

6、将上述a剂和b剂按一定的重量比例(a剂：b剂为10:2)混合均匀，得到高耐磨水性弹性涂料。

对比例

在实施例的基础上，将a剂去离子水中的1.9份更换为1.9重量份的消光粉ts-100，其余不变，得到对比涂料1。

在实施例的基础上，将a剂中的8重量份的lw-2502更换为8重量份去离子水，其余不变，得到对比涂料2。

在实施例的基础上，将a剂中的lw-2502更换为水性环氧树脂(ab-ep-20)，其余不变，得到对比涂料3。

在实施例的基础上，将a剂中的acure809、lw-2502用量互换，其余不变，得到对比涂料4。

在实施例的基础上，将a剂中的j8857更换为羟基线性聚酯树脂，其余不变，得到对比涂料5。

实施例二

一种高耐磨水性弹性涂料，由a剂和b剂按10:3的重量比例搅拌混合配制而成。其中a剂由以下组分组成：水性聚碳酸酯型聚氨酯、水性聚醚聚氨酯、水性羟基丙烯酸、中和剂、水性分散剂、水性润湿流平剂、水性消泡剂、水性触变剂、水性蜡浆、去离子水。

a剂(100重量份)基本配方如下：

b剂由固化剂和稀释剂混合而成；b剂(100重量份)基本配方如下：

固化剂bayer30485份

丙二醇甲醚醋酸酯15份

1、将上述水性聚碳酸酯型聚氨酯、水性聚醚聚氨酯、水性羟基丙烯酸等水性树脂按比例加入到分散缸中，在800rpm的速度搅拌下分散3分钟；

2、将去离子水、中和剂在600rpm搅拌速率下依次加入到步骤1中的分散液，分散3分钟，搅拌均匀；

3、将上述水性分散剂、水性润湿流平剂、水性蜡浆、水性触变剂在1000rpm搅拌速率下依次加入到步骤2中的分散液，分散10分钟；

4、将上述水性消泡剂在1200rpm搅拌速率下缓慢加入到步骤3的混合物中，分散15分钟，搅拌均匀；加完后调节转速到1200rpm，分散20分钟；即为一种用于塑胶材质表面装饰高耐磨水性弹性涂料的a剂；

5、将上述固化剂与稀释剂依次加入到分散缸中，在800rpm下搅拌分散10分钟，即为一种用于塑胶材质表面装饰高耐磨水性弹性涂料的b剂；

6、将上述a剂和b剂按一定的重量比例(a剂：b剂为10:3)混合均匀，得到一种用于塑胶材质表面装饰高耐磨水性弹性涂料。

实施例三

一种高耐磨水性弹性涂料，由a剂和b剂按10:2的重量比例搅拌混合配制而成。其中a剂由以下组分组成：水性聚碳酸酯型聚氨酯、水性聚醚聚氨酯、水性羟基丙烯酸、中和剂、水性分散剂、水性润湿流平剂、水性消泡剂、水性触变剂、水性蜡浆、去离子水。

a剂(100重量份)基本配方如下：

b剂由固化剂和稀释剂混合而成；b剂(100重量份)基本配方如下：

固化剂bayer30485份

丙二醇甲醚醋酸酯15份

1、将上述水性聚碳酸酯型聚氨酯、水性聚醚聚氨酯、水性羟基丙烯酸等水性树脂按比例加入到分散缸中，在800rpm的速度搅拌下分散3分钟；

2、将去离子水、中和剂在600rpm搅拌速率下依次加入到步骤1中的分散液，分散3分钟，搅拌均匀；

3、将上述水性分散剂、水性润湿流平剂、水性蜡浆、水性触变剂在1000rpm搅拌速率下依次加入到步骤2中的分散液，分散10分钟；

4、将上述水性消泡剂在1200rpm搅拌速率下缓慢加入到步骤3的混合物中，分散15分钟，搅拌均匀；加完后调节转速到1200rpm，分散20分钟；即为一种用于塑胶材质表面装饰高耐磨水性弹性涂料的a剂；

5、将上述固化剂与稀释剂依次加入到分散缸中，在800rpm下搅拌分散10分钟，即为一种用于塑胶材质表面装饰高耐磨水性弹性涂料的b剂；

6、将上述a剂和b剂按一定的重量比例(a剂：b剂为10:2)混合均匀，得到一种用于塑胶材质表面装饰高耐磨水性弹性涂料。

实施例四

一种高耐磨水性弹性涂料，由a剂和b剂按10:2的重量比例搅拌混合配制而成。其中a剂由以下组分组成：水性聚碳酸酯型聚氨酯、水性聚醚聚氨酯、水性羟基丙烯酸、中和剂、水性分散剂、水性润湿流平剂、水性消泡剂、水性触变剂、水性蜡浆、去离子水。

a剂(100重量份)基本配方如下：

b剂由固化剂和稀释剂混合而成；b剂(100重量份)基本配方如下：

固化剂bayer30485份

丙二醇甲醚醋酸酯15份

1、将上述水性聚碳酸酯型聚氨酯、水性聚醚聚氨酯、水性羟基丙烯酸等水性树脂按比例加入到分散缸中，在800rpm的速度搅拌下分散3分钟；

2、将去离子水、中和剂在600rpm搅拌速率下依次加入到步骤1中的分散液，分散3分钟，搅拌均匀；

3、将上述水性分散剂、水性润湿流平剂、水性蜡浆、水性触变剂在1000rpm搅拌速率下依次加入到步骤2中的分散液，分散10分钟；

4、将上述水性消泡剂在1200rpm搅拌速率下缓慢加入到步骤3的混合物中，分散15分钟，搅拌均匀；加完后调节转速到1200rpm，分散20分钟；即为一种用于塑胶材质表面装饰高耐磨水性弹性涂料的a剂；

5、将上述固化剂与稀释剂依次加入到分散缸中，在800rpm下搅拌分散10分钟，即为一种用于塑胶材质表面装饰高耐磨水性弹性涂料的b剂；

6、将上述a剂和b剂按一定的重量比例(a剂：b剂为10:2)混合均匀，得到一种用于塑胶材质表面装饰高耐磨水性弹性涂料。

实施例五

一种高耐磨水性弹性涂料，由a剂和b剂按10:2的重量比例搅拌混合配制而成。其中a剂由以下组分组成：水性聚碳酸酯型聚氨酯、水性聚醚聚氨酯、水性羟基丙烯酸、中和剂、水性分散剂、水性润湿流平剂、水性消泡剂、水性触变剂、水性蜡浆、去离子水。

a剂(100重量份)基本配方如下：

b剂由固化剂和稀释剂混合而成；b剂(100重量份)基本配方如下：

固化剂bayer30480份

丙二醇甲醚醋酸酯20份

1、将上述水性聚碳酸酯型聚氨酯、水性聚醚聚氨酯、水性羟基丙烯酸等水性树脂按比例加入到分散缸中，在800rpm的速度搅拌下分散3分钟；

2、将去离子水、中和剂在600rpm搅拌速率下依次加入到步骤1中的分散液，分散3分钟，搅拌均匀；

3、将上述水性分散剂、水性润湿流平剂、水性蜡浆、水性触变剂在1000rpm搅拌速率下依次加入到步骤2中的分散液，分散10分钟；

4、将上述水性消泡剂在1200rpm搅拌速率下缓慢加入到步骤3的混合物中，分散15分钟，搅拌均匀；加完后调节转速到1200rpm，分散20分钟；即为一种用于塑胶材质表面装饰高耐磨水性弹性涂料的a剂；

5、将上述固化剂与稀释剂依次加入到分散缸中，在800rpm下搅拌分散10分钟，即为一种用于塑胶材质表面装饰高耐磨水性弹性涂料的b剂；

6、将上述a剂和b剂按一定的重量比例(a剂：b剂为10:2)混合均匀，得到一种用于塑胶材质表面装饰高耐磨水性弹性涂料。

本发明研发了一种用于塑胶材质表面装饰高耐磨水性弹性涂料，既规避了溶剂型弹性涂料有害有机溶剂带来的安全、环保问题，同时也解决了塑胶弹性的手感和耐磨性性能不能达到平衡的技术问题。

将实施例一的涂料以及对比涂料、现有市售涂料进行平行实验，即仅更换涂料其余不变，以体现本发明预料不到的技术效果。

将涂料涂覆在abs样板上，70℃烘烤40min，在abs样板表面形成涂层，为基于高耐磨水性弹性涂料的塑材；各涂料涂层厚度一致(20μm)，本发明实施例的涂料形成的涂层表面光滑、无缺陷、漆膜平整；按照现有常规方法进行性能测试，见表1。

表1本发明实施例涂料与市售涂料(现有用于塑料表面修饰)性能测试结果

备注：手感等级分级1-4级，1级最差，4级最好，实验人员9人，先手摸1级、2级、3级、4级手感的标准样，再手摸测试样，根据9人给出的手感等级评判，本测试中，9人对所有测试品的手感判断一致。

抗刮性采用模拟指甲的刀具在仪器上来回刮，每次的刮力一致，模拟日常最大力的指甲刮；除了对比涂料3在第16次破损外，其余涂料在20次都没有破损。

本发明哑光性能好，通过测试，本发明产品是全哑光(光泽0～1°)产品；对比涂料4为22°。

对于塑胶材质表面装饰涂层，耐rca性能最为关键，图1为市售涂料与本发明实施例涂料用于塑胶材质表面(样板)装饰后的rca结果，可看出本发明显著的进步，100次未露底(最多做到100次，不再进行试验)，而现有涂料30次轻微露底，50次磨穿；且对比涂料1至对比涂料5的耐rca次数(磨穿)分别为100次(98次是露底)、50次、67次、75次、53次。

将涂料涂覆在正常生产的遥控器外壳(素坯、没有涂层)上，70℃烘烤40min，形成涂层，为基于高耐磨水性弹性涂料的塑材，各涂料涂层厚度一致(20μm)，本发明实施例的涂料形成的涂层表面光滑、无缺陷、漆膜平整；按照现有常规方法(根据表1)进行耐rca性能测试，图2为市售涂料与本发明实施例一涂料用于塑胶材质表面(市售遥控器)装饰后的rca结果，可看出本发明显著的进步，100次未露底(最多做到100次，不再进行试验)，而现有涂料50次磨穿。

本发明公开了一种高耐磨水性弹性涂料，用于塑料表面形成涂层，由树脂基料部分的a剂和固化剂部分的b剂按一定的比例混合配制而成。其中a剂由以下组分组成：水性聚碳酸酯型聚氨酯、水性聚醚聚氨酯、水性羟基丙烯酸、中和剂、水性分散剂、水性润湿流平剂、水性消泡剂、水性触变剂、水性蜡浆、去离子水；b剂由固化剂和稀释剂混合而成。与现有技术相比，本发明选用了全水性化的分散体树脂为主要连接料，避免了油性弹性涂料的高溶剂挥发带来的voc问题，体系voc含量小于200g\l，符合国家环保voc管控要求；通过不同特性水性树脂的搭配设计，解决了耐磨性和手感好不能兼得的难题，结合添加助剂，实现了耐磨性和手感好的平衡，既能够满足柔滑手感，同时能够满足高的耐磨性能(rca可到达100次，手感等级4)。

起点商标作为专业知识产权交易平台，可以帮助大家解决很多问题，如果大家想要了解更多知产交易信息请点击 【在线咨询】或添加微信 【19522093243】与客服一对一沟通，为大家解决相关问题。

此文章来源于网络,如有侵权,请联系删除