基于自干型水性铝粉涂料的PVC复材及其制备方法与应用与流程

本发明属于复合材料技术，具体涉及基于自干型水性铝粉涂料的pvc复材及其制备方法与应用。
背景技术：
：pvc材料目前广泛应用于电影院放映3d电影效果的幕布，它初始形态为软质白色带孔的pvc，表面喷涂银色涂层起到保护pvc基材和增强3d效果的作用，该涂层必须具有3个重要的性能指标：增益亮度、散射角、偏振对比；其中增益亮度就是在同一照明条下，在5°角方向的银幕反射亮度与同样条件下理想漫散幕的亮度的比值，体现在观影时对眼睛的视觉刺激程度，根据国家标准和行业内标准，一般增益亮度2.2-2.6范围内，观影时对人的眼睛刺激最小，观影结束后眼睛最舒服，不易视角疲劳；散射角也称为视角，是指亮度系数为rα＝0.7rαmax(ramax指该银幕的增益)时的2a角称为散射角，观看者观看银幕时，应处于散射角范围内，这样才能获得较为清晰、明亮的图像，体现在观影人员从不同的角度都可以有很好的观影效果，观影人员在中间与两边观影的效果无明显差异；偏振对比，3d银幕的直线偏振比不应小于150：1，偏振比越大，3d投影效果越好，体现为放映时观影人员对3d效果感官的强弱，当低于国家标准80时，3d效果很弱，带来的3d效果无法满足观影人员的需求，一般行业内标准150以上，此时观影人员对3d的感官效果强烈，满足观影人员对3d效果的追求。现阶段pvc银幕涂层所用的涂料大部分都是油性的，它通过不同自干丙烯酸或醇酸树脂中的一种或几种搭配，再与铝粉以适当的比例混合，从而达到性能指标要求，施工时成分为主体银色涂料、有机溶剂，调漆配比为100:80-100，施工时固体份较低，有机溶剂含量较多。不过油性涂料存在固有的缺陷，比如存储危险、不易挥发且有害环境与人体，逐步有水性涂料开发，但是铝粉涂料与现有其他水性涂料不同，应用领域导致其需要具有不同的性能，以符合电影放映需要，但是现有铝粉的水性银幕涂料自干后，涂层上面的铝粉很容易被触摸掉，出现发黑现象，当占有灰尘时无法用水或其它清洁剂清洗，且浮型铝粉最易氧化，偏振对比极易衰弱，大大减少银幕的使用时间。技术实现要素：本发明使用水性涂料代替油性涂料，以水为溶剂，降低了成本、安全环保，且大大减少对环境造成的污染和施工人员的身体健康；长时间使用银幕性能指标衰缓较慢，且因选用成膜温度较低的树脂不需要额外添加高沸点助溶剂，降低了voc的排放。本发明采用如下技术方案：基于自干型水性铝粉涂料的pvc复材，包括pvc材料以及自干型水性铝粉涂料；自干型水性铝粉涂料包括水性树脂、水性铝粉、水性助剂以及水，其中水性树脂的质量百分数为50～60％，水性铝粉的质量百分数为20～25％，水性助剂为5～15％，余量为水。进一步的，水性助剂包括水性分散剂、水性流平剂、水性消泡剂、水性防沉降剂、水性蜡浆；优选的，水性分散剂、水性流平剂、水性消泡剂、水性防沉降剂、水性蜡浆的重量比为(0.5～2)∶(1～2)∶(0.2～0.5)∶(1～4)∶(3～6)。本发明中，pvc材料为多孔pvc布，为电影幕布的常规材料，本发明对此没有限定，市售常规原料即可，本发明的创造性在于提供作为银幕涂层的自干型水性铝粉涂料。所述基于自干型水性铝粉涂料的pvc复材在制备pvc银幕中的应用，将基于自干型水性铝粉涂料的pvc复材干燥，得到pvc银幕，可以为自然晾干也可以为加热烘干，具体为现有常规技术，本发明新的自干型水性铝粉涂料符合常规制备银的工艺，且较现有技术避免了有机溶剂的使用。上述基于自干型水性铝粉涂料的pvc复材的制备方法为，将水性助剂加入水中，搅拌后加入水性铝粉，搅拌下加入水性树脂，搅拌后，得到自干型水性铝粉涂料；将自干型水性铝粉涂料涂覆于pvc材料表面，得到基于自干型水性铝粉涂料的pvc复材。现有技术少量银幕涂层是用浮型铝粉做的水性银幕涂料制作的，目前因这种技术存在掉铝粉、不能用手触摸等缺点无法被市场广泛认可。本发明涂料中，铝粉表面氧化慢，可以长时间保持性能指标偏振对比＞200；相比较浮型铝粉，它不会浮在涂层的表面，所以触摸后不会掉铝粉，可以用水和清洁剂清洗，提高了银幕的使用时间；涂层增益亮度在2.2～3.0范围内，对于要求不同的银幕和增益亮度不同的放映要求都可以同时满足，提高了产品使用的宽广性，同时散射角＞40，也符合国家标准，偏振对比＞200，远远高于国家3d电影放映最低标准80，极限情况下可以做到3.0的增益亮度，偏振对比280～350。涂膜表干实干加快，达到更好的自干效果，水性产品不使用溶剂，减少了对环境中的排放，也降低了对施工人员的健康损害。本发明使用的水性树脂为水性阴离子脂肪族聚氨酯、水性聚碳聚氨酯、水性丙烯酸树脂、水性醇酸树脂中的一种或几种，挥发份远小于国家环保涂料voc排放标准，符合环保要求；本发明水性树脂成膜性能好，不需要额外添加高沸点成膜助溶剂即可成膜，避免了助溶剂的使用量，因此，本发明基于自干型水性铝粉涂料的pvc复材不含有助溶剂；本发明限定的水性树脂与水性环氧树脂、水性羟基丙烯酸等相比具有更好的自干性，表干一般30-60min，实干常温放置8小时即可，满足目前市场上的喷涂施工条件要求；结合其他组分制备的水性铝粉涂料干膜断裂伸长率为150-250％，具有很好的拉伸效果，涂层自干后对pvc荧幕的收卷和放置不会出现涂层表面断裂，方便使用厂家对成品的pvc银幕包装运输和安装；它对基材有很强的附着力，当涂层完全干燥后对pvc底材完全附着，不会出现长时间使用后出现脱落、与铝粉结合包裹不够的现象；不同类型的水性树脂对于性能指标增益亮度、散射角、偏振对比都有不同的影响，优选的，水性阴离子脂肪族聚氨酯、水性聚碳聚氨酯、水性丙烯酸树脂、水性醇酸树脂的重量比为(40～100)∶(5～10)∶(2～5)∶(10～20)，所得到的拉伸强度与放映所需要的性能指标达到平衡，此时拉伸强度满足成品银幕的需要。本发明使用的水性分散剂为byk-192、byk-190、aq-330中的一种或几种；水洗流平剂为byk-346、tego270、tegokh245、we2011中的一种或几种；水性消泡剂为byk-028、byk-022、tego810、daprodf677中的一种或几种；水性防沉降剂为aq-633e、rheolate299、vesmodyu505中的一种或几种；水性蜡浆为aquatix8421、e-8046s、luba-print725中的一种或几种。本发明中，水性铝粉的粒径d50为8～35微米，优选的，铝粉由大铝粉、小铝粉组成，其中大铝粉的粒径d50为20～35微米，小铝粉的粒径d50为8～20微米，进一步优选的，大铝粉的质量百分数为30～40％，其余为小铝粉；铝粉以该比例合理的搭配使用情况下，不需要使用哑粉，降低了成本，所得到的偏振对比为最大值，搭配的使用可大幅度提升偏振对比。本发明水性铝粉可以为ccwl8009、zw1305、hydrolan-2154、ccwh9324中的一种或几种。本发明公开的水性铝粉涂料干膜具有很好的透明度、耐水、耐候、耐黄变性，涂层长时间使用后可用水或清洁剂清洗，不用担心水对它的腐蚀，也不用担心空气中的湿度对它的耐候、黄变产生影响；其中铝粉更好的润湿分散，使每一片铝粉都可以与去离子水充分接触润湿，防止铝粉因润湿不充分导致的铝粉团聚或铺展不均匀；铝粉很好的分散到涂料中，也提高了银幕涂层的稳定性和性能值的稳定性；根据实施例，本发明铝粉润湿分散好，其银幕成品中铝粉排列的均匀且有叠加的层次感，此时测试性能值好，银幕不同地方的性能值差异最小，反之如果铝粉润湿分散不够，银幕成品中铝粉排列越混乱，没有规律性，性能值越差。尤其，本发明的涂料不需要哑粉，降低了成本，且通过配方限定，所得到的涂层偏振对比大，解决了现有技术需要添加哑粉以获得大偏振对比的偏见；因水性树脂中主要溶剂为水，不会造成环境污染、不易燃易爆、自干后残留的有机溶剂含量极少，不易黄变，解决了现有技术油性涂料的问题。银幕使用的软质带孔pvc材料本身很难润湿，尤其是pvc孔周围更难润湿，本发明涂料具有很高的润湿流平活性，涂膜可以更好的润湿pvc材料，让涂料更均匀的铺展在pvc材料表面，不露出pvc材料，pvc材料本身性能值很差，尤其是偏振对比只有20以下，所以涂料对pvc材料润湿越好，露出pvc材料底材的地方越少，银幕不同地方的性能值差异越小，观影人员体验的3d均匀效果越好。本发明涂料在施工过程中和施工后涂膜不产生微泡缺陷；在水性体系中极易乳化形成均匀一致的分布，此外还有很有的相容性，避免了不相容导致的发白或析出；铝粉很好的分散到涂料中，防止长时间放置后出现铝粉沉降或硬沉淀现象，铝粉定向排列且具有更好的的层次感，银幕的涂层更具有金属质感，给人强烈的视觉效果，同时还可以提高偏振对比。附图说明图1为本发明基于自干型水性铝粉涂料的pvc复材结构示意图；其中，1为常规pvc材料，2为自干型水性铝粉涂料；图2为本发明基于自干型水性铝粉涂料的pvc复材制备的电影银幕成品。具体实施方式与现有技术相比，本发明在原料上使用水代替了现有技术中的有机溶剂，无论存储还是施工更安全环保，对环境和施工人员的影响大大降低，且不影响荧幕放映时的效果；同时通过原料限定，银幕长时间使用后占有灰尘或其它污染物时可以清洗，且铝粉表面氧化更慢，偏振对比衰缓慢，提高了银幕使用的时间；银幕中残留的有机溶剂含量几乎为0，不会造成气味问题；此外使用的水性树脂也是耐黄变类型的，银幕使用后黄变更缓慢，相比油性而言，使用时间也更久。本发明基于自干型水性铝粉涂料的pvc复材由常规pvc材料以及自干型水性铝粉涂料组成，参见图1；自干型水性铝粉涂料由水性树脂、水性铝粉、水性助剂以及水组成，其中水性树脂的质量百分数为50～60％，水性铝粉的质量百分数为20～25％，水性助剂为5～15％，其余为水。水性树脂由水性阴离子脂肪族聚氨酯、水性聚碳聚氨酯、水性丙烯酸树脂、水性醇酸树脂组成；水性助剂由水性分散剂、水性流平剂、水性消泡剂、水性防沉降剂、水性蜡浆组成；优选的，水性分散剂、水性流平剂、水性消泡剂、水性防沉降剂、水性蜡浆的重量比为(0.5～2)∶(1～2)∶(0.2～0.5)∶(1～4)∶(3～6)。本发明涉及的原料都是涂料领域常规市售原料，涉及的具体制备方法以及测试方法都为涂料常规方法。实施例基于自干型水性铝粉涂料的pvc复材的制备方法为，将水性助剂加入水中，搅拌后加入水性铝粉，搅拌下加入水性树脂，搅拌后，得到自干型水性铝粉涂料；将自干型水性铝粉涂料常规涂覆于pvc材料表面，得到基于自干型水性铝粉涂料的pvc复材；常规自然干燥或者加热干燥后，得到银幕。具体的，将上述水性流平剂、水性防沉降剂、水性蜡浆在1000rpm搅拌速率下加入水中，搅拌15分钟，再加入水性消泡剂、水性分散剂，在1200rpm搅拌速率下搅拌5分钟，再加入水性铝粉，800rpm搅拌15分钟，再加入水性树脂，600rpm搅拌30分钟，即得到自干型水性铝粉涂料；再将自干型水性铝粉涂料涂覆在多孔pvc布表面，得到基于自干型水性铝粉涂料的pvc复材。自干型水性铝粉涂料(重量份为100)，由表1原料组成。表1实施例、对比例原料，重量份实施例一对比例一对比例二对比例三水性树脂55555555水性分散剂1111水性流平剂1.51.51.54.5水性消泡剂0.30.30.30.3水性防沉降剂2.52.52.52.5水性蜡浆4.54.54.51.5水性铝粉22222222水13.213.213.213.2室温表干/实干时间50分钟/8小时100分钟/10小时60分钟/9小时55分钟/8.5小时表1中，具体原料为：实施例一、对比例二、对比例三中，水性树脂由重量比为75∶10∶5∶10的水性阴离子脂肪族聚氨酯sp-3106、水性聚碳聚氨酯pu3461、水性丙烯酸树脂crysol6319、水性醇酸树脂6070组成；对比例一中，水性树脂为水性阴离子脂肪族聚氨酯sp-3106。实施例一、对比例一、对比例三中，水性铝粉由大铝粉、小铝粉组成，其中大铝粉的粒径d50为25～35微米，小铝粉的粒径d50为8～15微米，大铝粉的质量百分数为35％，其余为小铝粉；对比例二中，水性铝粉粒径d50全部为8～15微米。实施例以及对比例中，水性分散剂为byk-192；润湿流平剂为重量比1∶1的byk-346、tego270；水性消泡剂为重量比1∶1的tego810、daprodf677；水性防沉降剂为aq-633e；水性蜡浆为luba-print725。基于自干型水性铝粉涂料的pvc复材实干后根据常规测试方法，进行性能测试，结果见表2。表2涂料性能测试将对比例一中的水性树脂更换为水性环氧树脂wl-1104，其余不变，得到的涂料性能下降，增益亮度为2.0，偏振对比为167，不符合使用标准。采用现有常规市售用于银幕的水性铝粉涂料、油性铝粉涂料进行同样的测试，膜厚也为35微米，增益亮度为2.4(水性)、2.5(油性)，偏振对比为238(水性)、216(油性)。将基于自干型水性铝粉涂料的pvc复材完全干燥后，作为实验组，共大小一样的20块布；将现有市售用于银幕的水性铝粉涂料采用同样的方法涂覆现有多孔pvc布，完全干燥固化后，作为对比组，共大小一样的20块布。用洗衣机同时洗涤(根据布量常规放入洗衣粉)、漂洗实验组以及对比例，不甩干，拿出自然晾晒，晒干后放置3天，再次进行同样的清洗，以此重复清洗五次，再进行性能测试。洗涤后，实验组性能变化小且20块布之间性能变化小，增益亮度为洗涤前的94～96％，偏振对比为洗涤前的90～93％；对比组性能变化大且20块布之间性能变化大，增益亮度为洗涤前的60～76％，偏振对比为洗涤前的63～75％。实施例二水性树脂由重量比为75∶10∶5∶10的水性阴离子脂肪族聚氨酯sp-3106、水性聚碳聚氨酯pu3461、水性丙烯酸树脂crysol6319、水性醇酸树脂6070组成；水性铝粉由大铝粉、小铝粉组成，其中大铝粉的粒径d50为25～35微米，小铝粉的粒径d50为8～15微米，大铝粉的质量百分数为35％，其余为小铝粉；水性分散剂为byk-192；润湿流平剂为重量比1∶1的byk-346、tego270；水性消泡剂为重量比1∶1的tego810、daprodf677；水性防沉降剂为aq-633e；水性蜡浆为luba-print725。将实施例一的重量份中，水性树脂调整为58份、水性铝粉调整为21份，相应减少水用量，水性助剂用量不变。具体的，将上述水性流平剂、水性防沉降剂、水性蜡浆在1000rpm搅拌速率下加入水中，搅拌15分钟，再加入水性消泡剂、水性分散剂，在1200rpm搅拌速率下搅拌5分钟，再加入水性铝粉，800rpm搅拌15分钟，再加入水性树脂，600rpm搅拌30分钟，即得到自干型水性铝粉涂料；同样的测试下，偏振对比为339∶1。实施例三水性树脂由重量比为75∶10∶15的水性阴离子脂肪族聚氨酯sp-3106、水性丙烯酸树脂crysol6319、水性醇酸树脂6070组成；水性铝粉由大铝粉、小铝粉组成，其中大铝粉的粒径d50为25～35微米，小铝粉的粒径d50为8～15微米，大铝粉的质量百分数为35％，其余为小铝粉；水性分散剂为byk-192；润湿流平剂为重量比1∶1的byk-346、tego270；水性消泡剂为重量比1∶1的tego810、daprodf677；水性防沉降剂为aq-633e；水性蜡浆为luba-print725。按照实施例一的重量份，将水性助剂加入水中，搅拌后加入水性铝粉，搅拌下加入水性树脂，搅拌后，得到pvc银幕用自干型水性铝粉涂料。具体的，将上述水性流平剂、水性防沉降剂、水性蜡浆在1000rpm搅拌速率下加入水中，搅拌15分钟，再加入水性消泡剂、水性分散剂，在1200rpm搅拌速率下搅拌5分钟，再加入水性铝粉，800rpm搅拌15分钟，再加入水性树脂，600rpm搅拌30分钟，即得到自干型水性铝粉涂料；同样的测试下，增益亮度2.2。现有的pvc银幕涂料存在几个缺点和不足：①由于使用油性涂料，存储场地必须为危险品专用仓库，增加了存储的成本，且存在安全隐患；②油性涂料为达到自干效果必然使用大量快干溶剂，不仅气味大，且极易被施工人员呼吸进入体内或者刺激裸露在外的皮肤造成健康影响；③由于油性涂料施工时使用大量有机溶剂稀释，且涂料本身含有大量有机溶剂，使用时和施工后不可避免挥发到环境中，造成环境污染；④油性涂料稀释需要使用有机溶剂，增加了成本；⑤喷涂自干后荧幕涂层中残留的有机溶剂很难完全挥发掉，荧幕在使用过程中，不断有溶剂挥发出来，给观影人员的舒适度带来一定的影响；⑥油性涂料使用的主体成膜树脂容易黄变，铝粉表面易氧化，当银幕放映1年后，银幕涂层会发黄发黑导致性能指标(增益亮度、散射角、偏振对比)会逐步衰缓降低，放映时无论舒服度还是3d效果都会受到很大影响。⑦浮型铝粉的水性银幕涂料自干后，涂层上面的铝粉很容易被触摸掉，出现发黑现象，当占有灰尘时无法用水或其它清洁剂清洗，且浮型铝粉最易氧化，偏振对比极易衰弱，大大减少银幕的使用时间。本发明使用水性涂料代替油性涂料，以水为溶剂，降低了成本、安全环保，且大大减少对环境造成的污染和施工人员的身体健康；长时间使用银幕性能指标衰缓较慢，且因选用成膜温度较低的树脂不需要额外添加高沸点助溶剂，降低了voc的排放。由实施例一基于自干型水性铝粉涂料的pvc复材制备的电影银幕成品见附图2，具体制备方法为常规技术，本发明的创造性在于图中pvc材料表面的银色涂层。当前第1页1 2 3 

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