水性涂層在塑膠表面附著力

1、水性涂料在塑膠表面附著力及應(yīng)用1. 塑膠涂料的附著理論LJ前已知的相關(guān)理論有:擴(kuò)散理論,靜電理論,吸附和機(jī)械咬合連接理論，化 學(xué)鍵理論、溶解度參數(shù)理論等。其中，擴(kuò)散理論比較正確。它的核心內(nèi)容是:涂層 附著力的大小與涂料向塑料制品內(nèi)部擴(kuò)散的能力有關(guān)。滲透的越好,附著力的增 強(qiáng)越明顯。當(dāng)然,要想滲透的更好,那么我們首先要做的是讓涂料可以在塑料基材 表面鋪展,而這個(gè)問(wèn)題則可以通過(guò)對(duì)涂料配方的調(diào)節(jié)來(lái)解決。而這時(shí)樹(shù)脂的選擇 至為重要。根據(jù)溶解度參數(shù)理論,當(dāng)溶解度參數(shù)大小相等或相仿時(shí),二者可以互 溶,即“相似相容”原理。當(dāng)涂料樹(shù)脂與塑料樹(shù)脂的溶解度參數(shù)相近時(shí),它們二 者之間會(huì)具備良好的附著力。同樣的因?yàn)檫@

2、個(gè)理論,要求涂料內(nèi)溶劑和塑料的溶 解度參數(shù)要稍微大一些,達(dá)到一個(gè)合適的值，以免對(duì)塑料表面造成過(guò)度溶蝕。并且 為了避免塑料中增塑劑滲析出來(lái),選擇樹(shù)脂的時(shí)候,要注意其與增塑劑的溶解度 參數(shù)相比較。2. 不同塑膠表而狀態(tài)對(duì)涂層附著力的影響塑料表面性能主要山聚合物分子結(jié)構(gòu)的化學(xué)性質(zhì)來(lái)決定。非極性塑料（如PE. PP等）表面層分子鏈段中僅有碳原子,非極性塑料的斥水 表面使得其與涂層材料之間的結(jié)合只能依幕色散力，因而很難粘在表層。極性塑料（例如ABS、PS、PC、PVC等）表面分子含有眾多的如0、N等的極性 官能團(tuán)，通過(guò)這些極性基團(tuán)之間的相互作用，極大的增加了粘合力。因此，極性 塑料更容易被粘結(jié)及濕潤(rùn)。塑

3、料表面的分子的聚集狀態(tài)對(duì)其表面性能同樣起了重要的作用。半聚合物分 子鏈段的分子排布使得其非極性基團(tuán)沖向外面,那么極性塑料制品同樣可以具有 非極性的斥水表面。而當(dāng)分子排布非常有順序，使其形成了結(jié)晶體的結(jié)構(gòu),那么可 以大大的提高其抗解聚性,這一類(lèi)的塑料會(huì)比具有無(wú)定型結(jié)構(gòu)的塑料更能抗溶劑 的溶脹和溶解,從而降低了粘結(jié)性。3. 通過(guò)塑料表而改性是提高塑膠漆附著力的關(guān)鍵3.1化學(xué)改性化學(xué)改性法主要是通過(guò)在塑料表面引入極性基團(tuán)來(lái)對(duì)提高塑料表面的潤(rùn)濕 性。比較簡(jiǎn)單常用的化學(xué)改性方法是利用試劑對(duì)塑料表面進(jìn)行處理。比如通過(guò)氧 化性極性的氧化劑（如高猛酸鉀等）與硫酸一起配成混合試劑,在一定條件下,在 塑料表面引入

4、-OH、-COOH等氧化基團(tuán),增加其表面極性。利用化學(xué)法處理無(wú)疑會(huì)造成極大的污染且需要更大的能耗,所以，在可供選 擇的前提下,化學(xué)處理法是人們迫不得已才使用的方法。3. 2物理改性物理改性法與化學(xué)改性法相似,它是在外部通過(guò)施加火熱光電的方式，去除 弱界面層或引入極性基團(tuán)。主要使用的物理方法改變性能有機(jī)械處理、灼燒處理、 UV照射處理、電暈處理、濺射處理等等。3. 3加入添加劑在成型加工詢將具有特定作用的表面改性劑加入到樹(shù)脂中，這樣在成型加工 完成后，改性劑就可以遷移到塑料表面,從而達(dá)到改善表面性質(zhì)的作用。4. 水性涂料在塑料件上的應(yīng)用現(xiàn)狀U前市場(chǎng)上常用的水性塑膠用樹(shù)脂主要山水性單組份聚氨酯,水

5、性雙組份聚 氨酯,水性丙烯酸酯以及水性聚氨酯丙烯酸樹(shù)脂乳液。這類(lèi)品種的樹(shù)脂都可適應(yīng) 于極性塑料（如ABS、PVC. PC等）表面。因?yàn)榉菢O性類(lèi)塑料（如PE、PP等）表面活 性能很小，需要在施丄前對(duì)其表面進(jìn)行特定的處理，比如電暈處理,火焰處理等。 或者將氯化聚烯繪類(lèi)樹(shù)脂經(jīng)過(guò)外乳化或其他方法來(lái)實(shí)現(xiàn)其水性化。4. 1塑膠用水性聚氨酯涂料聚氨酯有強(qiáng)極性基團(tuán)（如異氤酸酯基、疑基）等,能與極性較強(qiáng)塑料分子間形 成氫鍵和范德華力的作用，增強(qiáng)附著力。而非極性的塑料除了前期的表面處理,還 可以在聚氨酯上接枝上與非極性樹(shù)脂各類(lèi)性質(zhì)都十分相似的鏈段。水性聚氨酯有單組份聚氨酯和雙組份聚氨酯兩種。水性單組份聚氨酯涂料在

6、 施工中比較方便,直接將其涂布在基材上,然后常溫下待其成膜干燥即可。水性雙 組份聚氨酯涂料其施工過(guò)程中，需要實(shí)現(xiàn)將異亂酸酯類(lèi)固化劑與水性疑基樹(shù)脂混 合,再進(jìn)行涂裝,在成膜過(guò)程中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而交聯(lián)固化。4.2塑膠用水性丙烯酸涂料水性丙烯酸涂料以丙烯酸樹(shù)脂作為成膜物質(zhì)，然后輔以各種助劑等制成涂料。 而丙烯酸樹(shù)脂的性質(zhì)決定了涂料漆膜的主要性質(zhì)，它是山各類(lèi)丙烯酸類(lèi)單體及各 種改性用的功能單體經(jīng)共聚得到的丙烯酸類(lèi)樹(shù)脂,有時(shí)也會(huì)按需要添加入具有活 性可交聯(lián)官能團(tuán)的樹(shù)脂。水性丙烯酸涂料的優(yōu)點(diǎn)是光澤度高,附著力好,耐化學(xué)品、 耐候性好等。并且可以通過(guò)改變共聚單體組成、改變交聯(lián)劑種類(lèi)、調(diào)節(jié)聚合物分 子量等方法來(lái)

7、對(duì)涂料的性能進(jìn)行改變。但是水性丙烯酸涂料容易失光、耐水性不 好、熱黏冷脆這些缺陷也成為了涂料硏發(fā)過(guò)程中的難點(diǎn)所在。Ll前水性丙烯酸酯 的研制更多的是把IJ光投向了水性丙烯酸酯復(fù)合乳液這一方向，以期通過(guò)協(xié)調(diào)各 組分間的優(yōu)勢(shì)來(lái)提高水性漆膜的綜合性能?，F(xiàn)在使用的多得是通過(guò)加入其它樹(shù)脂 或無(wú)機(jī)單體來(lái)對(duì)其改性。比如,水性聚氨酯丙烯酸樹(shù)脂、環(huán)氧改性水性丙烯酸樹(shù) 脂、含硅或含氟改性丙烯酸樹(shù)脂等。4.3塑膠用水性聚氨酯丙烯酸聚氨酯涂料水性聚氨酯-丙烯酸樹(shù)脂涂料在兼具聚氨酯和丙烯酸酯二者優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，還 可以改良二者的缺點(diǎn)。IJ前聚氨酯-丙烯酸樹(shù)脂乳液的改成改性方法主要山兩種， 一種是直接將聚氨酯和丙烯酸樹(shù)脂的水分散體通過(guò)物理共混的方法直接將其配 成混合乳液。非晶區(qū)主要集中在聚氨酯的較軟的分子鏈段中，其內(nèi)部亦有丙烯酸 樹(shù)脂鏈段。而它的晶區(qū)則分散在材料中，所以可以改善材料的硬度、耐堿性等。 這種方法操作簡(jiǎn)單，人丄成本低。然而山于聚氨酯和聚丙烯酸酯之間的溶解度參 數(shù)有一定的差距，因此兩相之間不能良好互溶,而使改性的效果大打折扣。還有一種采用乳液共聚合的方法使其混合。其中有三類(lèi)改性方法可供其挑選。 一種是在通過(guò)特殊的方法將雙鍵引入到聚氨酯的預(yù)聚體中，再通過(guò)它和丙烯酸類(lèi) 單體共聚,使PU和PA得以交聯(lián)混合。另一種是直接先合成不飽和PU預(yù)聚體,接 著再共聚上丙