塑料用水性涂料的研究.doc

水性涂料作为一种环境友好型涂饰材料，具有广阔的应用前景。综述了水性丙烯酸、水性聚氨酯和UV固化3种主要的塑料用水性涂料的发展现状，并提出了其今后的发展趋势和研究方向。关键词：水性涂料；塑料；水性丙烯酸；水性聚氨酯；UV固化0.引言随着科技的发展，塑料制品已广泛应用于家电、汽车、建材、办公设备、电子通讯及医疗器械等各行业，成为国民经济和国防建设不可缺少的重要材料。但塑料除本身耐紫外光等环境腐蚀性不甚理想外，在加工成型后也常产生各种表面缺陷。因此，塑料的应用必须进行“二次加工”，即用涂料进行涂装，起到美化装饰作用，并提高其耐蚀耐候性及使用寿命。随着人类环保意识的增强，各国对VOC（挥发性有机化合物）的排放相继制定了环保法规，且限定排放标准日趋严格（表1），旨在鼓励推广使用绿色环保、节能减排的新产品。因此，在涂料涂装领域，安全和低VOC的水性、粉末和高固体分等环境友好型涂料的开发和应用势在必行。
表1最新欧盟指令：塑料涂装的要求（车间）
注：*—指涂料中有机溶剂排放量在工业废气中的限定量。相比于其它低污染涂料，水性涂料具有可实现技术途径多、应用面广、安全、施工相对简单等特点而成为首选品种，受到广大涂料科研人员和用户的关注。早在20世纪80年代末、90年代初，欧美等发达国家就已开展了水性塑料涂料的研究和开发工作，迄今已拥有大量专利。据报导，全球每年水性涂料的需求量以大于10%的速度递增，美国塑料用水性涂料增长到17%。我国要与世界接轨，也必须在塑料涂料的水性化、无污染化、低成本化上下功夫。水性塑料涂料的技术推广急需且迫切。1.塑料用水性涂料的种类及发展现状目前，市场上可应用于塑料制品的水性涂料品种和水性木器涂料类似，主要使用水溶性涂料和乳胶涂料，按树脂分类主要有水性丙烯酸、水性单组分聚氨酯、水性双组分聚氨酯等，此外还包括水性光固化类型。这些品种主要应用于ABS、PS、PC/ABS、PVC等极性塑料表面；对于非极性的PE、PP等表面张力很小的塑料需做特定的前期表面处理，或是将氯化聚烯烃树脂通过外乳化或其他改性方法使其水性化。1.1水性丙烯酸涂料水性丙烯酸涂料用的丙烯酸树脂主要是丙烯酸、甲基丙烯酸及其酯与乙烯系单体，如苯乙烯经共聚而得到的热塑性或热固性丙烯酸系树脂，及其它具有活性可交联官能团树脂改性的丙烯酸树脂。根据树脂在水中的状态分为水溶性、水乳性和乳胶型丙烯酸涂料。水性丙烯酸树脂通过添加增稠剂、消泡剂、催干剂、防霉杀菌剂、缓蚀剂等助剂构成涂料。塑料用水溶性丙烯酸由于需水溶，相对分子质量__不会太大，否则水溶困难。因此，它作为一种高分子材料使用，多半制成热固性。其成膜方式都是通过交联化，主要是通过外加交联树脂（如环氧树脂、酚醛树脂、氨基树脂等）来实现外交联。另一种为丙烯酸乳胶漆，按所用乳胶一般分为3类，即全丙乳胶漆，苯丙乳胶漆和乙丙乳胶漆，以全丙乳胶漆性能最佳。水性丙烯酸酯涂料的研制和应用始于20世纪50年代，到了70年代初得到了迅速发展，并逐渐在塑料中得到应用，是塑料用水性涂料的重要品种之一，具有防腐、耐碱、耐光、耐候、成膜性好、保色性佳、无污染、施工性能良好、使用安全等特点；并且可通过改变共聚单体、交联剂种类及调节聚合物相对分子质量等一系列措施，改变涂料的各种性能。但水性丙烯酸酯涂料也存在一些缺陷，如易失光、透水性、吸水性较高、热粘冷脆。自20世纪80年代以来，人们开始研制水性丙烯酸酯复合乳液，通过各组分间的优势互补来提高水性漆涂膜的整体性能（如光泽、耐水性、附着力等）。水性丙烯酸酯涂料更多地是通过采用其它树脂或单体对其进行改性。如：环氧树脂改性水性丙烯酸酯树脂、水性聚氨酯丙烯酸酯树脂、含氟或含硅水性丙烯酸酯树脂等。罗门哈斯公司针对不同的塑料基材，分别开发了相应的水性丙烯酸产品，充分保证其在塑料基材上的良好附着；并且通过高分子设计赋予这些产品优异的耐磨、耐溶剂以及硬度等方面的性能。另外，他们还在乳液聚合过程中特别引入一些功能性单体，使得水性丙烯酸乳液和水性铝银浆具有良好配伍性和相容性，并且在成膜过程中，帮助和引导水性HYPERLINK"http://www.alu.cn/aluNews/NewsList_k%c2%c1%b7%db.html"\t"http://www.alu.cn/aluNews/_blank"铝粉的定向和排列，从而获得表观效果良好的水性塑料银粉漆。纳米复合水性乳胶涂料是将纳米粒子作为一种颜填料加入涂料之中，利用纳米材料特殊的物理化学特性，从而赋予涂料优良的性能。复旦大学利用纳米二氧化硅为乳化剂和稳定剂，以水为介质，采用原位无皂乳液聚合方法，与丙烯酸丁酯、苯乙烯、特殊功能单体等共聚，制备了塑料用水性纳米改性丙烯酸酯树脂及涂料。在水性纳米改性树脂中，完全不含游离小分子表面活性剂或改性剂，形成的涂膜对塑料基材，如