塑料表面涂裝所用涂料的種類(lèi)及性質(zhì)

1、塑料表面涂裝所用涂料的種類(lèi)及性質(zhì)引言塑料材料因其密度小、 價(jià)格低廉、 制造方便等優(yōu)點(diǎn)在工業(yè)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛， 如汽車(chē) 擋泥板、摩托車(chē)部件、手機(jī)、計(jì)算機(jī)、電視機(jī)外殼、音響設(shè)備、照相機(jī)、工藝品、儀器儀表 外殼等都使用塑料。 但塑料制品模壓時(shí)會(huì)產(chǎn)生顏色不勻、 色澤單調(diào)、廢品率高、回收后應(yīng)用 困難等弊端。若用油漆涂裝，按色澤、光澤、圖案等要求加工，可掩蓋其顏色不勻、色澤單 調(diào)、花斑疵點(diǎn)、日曬老化變脆、劃痕等缺點(diǎn)，使不合格變?yōu)楹细瘢煌ㄟ^(guò)涂裝也可大大改進(jìn)塑 料制品的防污、防靜電吸塵、改善手感及美觀性。制作塑料件常用的塑料品種有ABS、PVC、PS、HIPS、PC、PP、HIPP、PE、尼龍、聚醚以及塑料

2、橡膠復(fù)合物等。 這些塑料制品有些耐熱性較差， 常用耐候性、 保光保色性能較好 的自干型涂料涂裝，如熱塑性丙烯酸漆、聚氨酯漆，調(diào)配成單色漆、金屬漆、亞光漆、桔紋 漆等。由于不同的塑料本身的強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)性能、內(nèi)部應(yīng)力、熱變形溫度、耐化學(xué)、耐沖擊性 及表面光潔度等不同，涂料涂裝的難易程度、涂裝工藝也會(huì)不同；特別是成本低、易加工、 機(jī)械性能優(yōu)良的聚烯烴（ PP、 PVC、 PE 等），市場(chǎng)需求量大，且增長(zhǎng)迅速，而這類(lèi)塑料的表 面自由能低，涂料難以附著，為涂裝帶來(lái)了很大困難，因而對(duì)它們的涂裝技術(shù)要求很高。下 面就塑料涂裝中的一些基本原則和采用的措施作一歸納。涂料對(duì)塑料粘附性的理論涂料的種類(lèi)很多， 選擇塑料

3、和涂料體系， 必須保證選擇的涂料體系對(duì)塑料有足夠的附著 力。要獲得足夠的附著力必須遵循一些基本原則： 對(duì)底材要潤(rùn)濕； 塑料邊界層要有足夠的內(nèi) 聚強(qiáng)度；避免塑料和涂料過(guò)渡層積累內(nèi)應(yīng)力等。底材的潤(rùn)濕程度可通過(guò)測(cè)定涂料潤(rùn)濕塑料時(shí)的接觸角來(lái)判定，接觸角的大小可直接反映 底材表面自由能的大小。 接觸角小， 潤(rùn)濕性就好， 表面能越低的底材越難潤(rùn)濕。為得到良好 的潤(rùn)濕， 常在涂料中加入有機(jī)硅偶聯(lián)劑來(lái)降低液體涂料的表面張力。 選擇合適的涂料僅僅是 獲得良好附著力的前提條件， 底材表面的自然特性對(duì)涂料在其表面的附著起主要作用， 塑料 底村的注塑條件對(duì)其表面影響很大，如注塑壓力、溫度、時(shí)間、注塑冷卻速率等因素；塑

4、料 零件噴涂前所處的條件對(duì)附著力也有較大影響，例如溫度、濕度、內(nèi)應(yīng)力以及表面光潔度。 內(nèi)應(yīng)力可以在零件注塑過(guò)程或修剪過(guò)程中形成。 涂料在噴涂及固化過(guò)程中， 溶劑遷移或加熱 塑料使其松弛、 收縮，可有效降低內(nèi)應(yīng)力。復(fù)合塑料底材的結(jié)晶度越高，涂料在其表面的附 著力越小。塑料涂裝附著力的理論主要有： Derjaguin 提出的靜電理論；吸收和機(jī)械咬合理論； Xyutskii 提出的擴(kuò)散理論。其中，擴(kuò)散理論得到較多的承認(rèn)，它認(rèn)為涂層附著力的大小與涂 料擴(kuò)散到塑料底材內(nèi)部能力的大小密切相關(guān)。 涂料一旦滲透到塑料底材中， 滲透物與塑料底 材間存在的靜電和機(jī)械咬合現(xiàn)象將明顯增強(qiáng)二者之間的附著力。塑料表面用涂

5、料應(yīng)具備以下性質(zhì)：涂料對(duì)塑料底材必須有良好的結(jié)合力； 涂料不能過(guò)分溶蝕塑料表面； 涂料應(yīng)具有 一定的硬度和韌性， 以克服涂料的日常磨損； 根據(jù)塑料底材的需要配置性能各異、 色彩鮮 艷、豐滿光亮、耐候性強(qiáng)的涂料；施工方便，常溫自干，干燥速率要適宜，且能掩蓋塑料 制品成型過(guò)程中所產(chǎn)生的小缺陷。要使涂膜與塑料底材有良好的附著力， 涂料充分潤(rùn)濕底材的同時(shí)， 涂料中的溶劑對(duì)塑料 要有輕微的溶解， 使涂料與塑料表面有一個(gè)互溶層， 這樣就使涂料與底材結(jié)合在一起， 產(chǎn)生 良好的附著力。 但涂料也不能過(guò)分溶蝕塑料底材表面， 否則塑料底材表面會(huì)凸凹不平， 漆膜 起皺，流平性不好，外觀難看。塑料用涂料的配方設(shè)計(jì)從以

6、上理論觀點(diǎn)出發(fā)， 設(shè)計(jì)塑料用涂料的配方時(shí)， 除保證涂料的樹(shù)脂施工時(shí)不拉絲、 易 于流平、常溫易自干、漆膜豐滿度好、耐候性好外，選擇溶劑體系是配方的關(guān)鍵。設(shè)計(jì)恰當(dāng) 的溶劑體系， 可提供與塑料底材相近的溶解度參數(shù)， 做到對(duì)底材附著力好又不明顯溶蝕底材， 保證漆膜流平性好， 外觀平整光滑， 干燥速度適宜。目前使用的涂料體系很多，根據(jù)塑料不 耐溫的特點(diǎn)和對(duì)漆膜的要求， 大多選擇綜合性能優(yōu)異的常溫自干型熱塑性丙烯酸涂料和低溫 烘烤的聚氨酯涂料。 每種塑料底材都有固定的溶解度參數(shù)S M,而溶劑體系的溶解度參數(shù) S可根據(jù)下式求得：式中：“i是溶劑體系中某一組分的體積分?jǐn)?shù)，S i是該溶劑的溶解度參數(shù)。同樣依下

7、式可計(jì)算涂料的溶解度參數(shù)：式中：“ R, “ S分別為溶劑和樹(shù)脂的體積分?jǐn)?shù)；S R, S S分別是溶劑和樹(shù)脂的溶解度參數(shù)。有了涂料的溶解度參數(shù)S P,再與塑料底材的溶解度參數(shù)S M相比，判斷溶劑體系是否合適。一般來(lái)說(shuō)，| S p- S M| > 2時(shí)易在塑料底材上產(chǎn)生良好附著而不溶蝕底材。如HIPS的S M為8.69.7，漆料的S p應(yīng)在10.611.7之間才可以匹配。另一種方法是按量計(jì)算， 陸續(xù)調(diào)入不同的溶劑， 將溶劑涂在塑料底材上， 以混合溶劑剛好 侵蝕塑料底材為準(zhǔn)。 以這樣的溶劑配制涂料， 一般經(jīng)過(guò)幾次試驗(yàn)就可確定漆料體系。 在確定 溶劑體系時(shí)，要兼顧溶劑的揮發(fā)速度。溶劑揮發(fā)太快，

8、漆料流平性不好，易產(chǎn)生針孔、泛白 等弊?。蝗軇]發(fā)太慢， 漆料易流淌，固化速度太慢。一些常見(jiàn)溶劑的溶解度參數(shù)和揮發(fā)速 率常數(shù)在溶劑手冊(cè)上可查到。表 5-1-1、表 5-1-2 是部分塑料底材和樹(shù)脂的溶解度參數(shù)。塑料表面處理及注意事項(xiàng)塑料表面涂裝比在鋼鐵木材上要困難得多，要根據(jù)不同的塑料底材選擇不同配方的涂 料，必要時(shí)涂裝前要進(jìn)行表面處理。 使用的處理方法有等離子放電、 重鉻酸鉀和高錳酸鉀酸 性溶液清洗和溶劑清洗等。 現(xiàn)在這些方法較少使用， 主要在涂料配方中做文章， 大氣的溫度 和濕度也是影響涂料附著力的重要因素，應(yīng)加以注意。ABS 、PVC 塑料的極性較大，和多種涂料有較強(qiáng)的親和力，可選擇的涂料品種較多。如 熱塑性丙烯酸漆、醇酸改性丙烯酸漆、聚氨酯漆、硝基漆、乙烯類(lèi)漆等；PS、HIPS 等塑料對(duì)溶劑敏感，容易被溶劑溶蝕， 且耐溫性較差，一般選擇常溫自干的熱塑性丙烯酸漆、 改性 丙烯酸漆或硝基漆等，并小心選擇配套稀釋劑；對(duì)于非極性的聚烯烴PP、PE,涂料在其表面難以潤(rùn)濕和附著， 且它們的耐溶劑性很強(qiáng)， 難度