塑料表面涂裝所用涂料的種類及性質(zhì)-71e0f49dfad6195f312ba69d

1、塑料表面涂裝所用涂料的種類及性質(zhì) 引言 塑料材料因其密度小、價格低廉、制造方便等優(yōu)點在工業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛，如汽車擋泥板、摩托車部件、手機、計算機、電視機外殼、音響設(shè)備、照相機、工藝品、儀器儀表外殼等都使用塑料。但塑料制品模壓時會產(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、日曬老化變脆、劃痕等缺點，使不合格變?yōu)楹细瘢煌ㄟ^涂裝也可大大改進塑料制品的防污、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、聚醚以及塑料橡膠復合物等。

2、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度、結(jié)構(gòu)性能、內(nèi)部應(yīng)力、熱變形溫度、耐化學、耐沖擊性及表面光潔度等不同，涂料涂裝的難易程度、涂裝工藝也會不同；特別是成本低、易加工、機械性能優(yōu)良的聚烯烴（PP、PVC、PE等），市場需求量大，且增長迅速，而這類塑料的表面自由能低，涂料難以附著，為涂裝帶來了很大困難，因而對它們的涂裝技術(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。 涂料對塑料粘附性的理論 涂料的種類很多，選擇塑料和涂料體系，必須保證選擇的涂料體系對塑

3、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：對底材要潤濕；塑料邊界層要有足夠的內(nèi)聚強度；避免塑料和涂料過渡層積累內(nèi)應(yīng)力等。 底材的潤濕程度可通過測定涂料潤濕塑料時的接觸角來判定，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，潤濕性就好，表面能越低的底材越難潤濕。為得到良好的潤濕，常在涂料中加入有機硅偶聯(lián)劑來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涂料在其表面的附著起主要作用，塑料底村的注塑條件對其表面影響很大，如注塑壓力、溫度、時間、注塑冷卻速率等因素；塑料零件噴涂前所處的條件對附著力也有較大影響，例如溫度、濕度、內(nèi)應(yīng)力以

4、及表面光潔度。內(nèi)應(yīng)力可以在零件注塑過程或修剪過程中形成。涂料在噴涂及固化過程中，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；吸收和機械咬合理論；Xyutskii提出的擴散理論。其中，擴散理論得到較多的承認，它認為涂層附著力的大小與涂料擴散到塑料底材內(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械咬合現(xiàn)象將明顯增強二者之間的附著力。 塑料表面用涂料應(yīng)具備以下性質(zhì)： 涂料對塑料底材必須有良好的結(jié)合力；涂料不能過分溶蝕塑料表面；涂料應(yīng)具有一定

5、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，涂料充分潤濕底材的同時，涂料中的溶劑對塑料要有輕微的溶解，使涂料與塑料表面有一個互溶層，這樣就使涂料與底材結(jié)合在一起，產(chǎn)生良好的附著力。但涂料也不能過分溶蝕塑料底材表面，否則塑料底材表面會凸凹不平，漆膜起皺，流平性不好，外觀難看。 塑料用涂料的配方設(shè)計 從以上理論觀點出發(fā)，設(shè)計塑料用涂料的配方時，除保證涂料的樹脂施工時不拉絲、易于流平、常溫易自干、漆膜豐滿度好、耐候性好外，選擇溶

6、劑體系是配方的關(guān)鍵。設(shè)計恰當?shù)娜軇w系，可提供與塑料底材相近的溶解度參數(shù)，做到對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)塑料不耐溫的特點和對漆膜的要求，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)M，而溶劑體系的溶解度參數(shù)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數(shù)，i是該溶劑的溶解度參數(shù)。同樣依下式可計算涂料的溶解度參數(shù)： 式中：R,S分別為溶劑和樹脂的體積分數(shù)；R,S分別是溶劑和樹脂的溶解度參數(shù)。有了涂料的溶解度參數(shù)P，再與塑料底材的溶解度參數(shù)M相比，判斷

7、溶劑體系是否合適。一般來說，|p-M|2時易在塑料底材上產(chǎn)生良好附著而不溶蝕底材。如 HIPS的M為8.69.7，漆料的p應(yīng)在10.611.7之間才可以匹配。 另一種方法是按量計算，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。以這樣的溶劑配制涂料，一般經(jīng)過幾次試驗就可確定漆料體系。在確定溶劑體系時，要兼顧溶劑的揮發(fā)速度。溶劑揮發(fā)太快，漆料流平性不好，易產(chǎn)生針孔、泛白等弊病；溶劑揮發(fā)太慢，漆料易流淌，固化速度太慢。一些常見溶劑的溶解度參數(shù)和揮發(fā)速率常數(shù)在溶劑手冊上可查到。表5-1-1、表5-1-2是部分塑料底材和樹脂的溶解度參數(shù)。 塑料表面處理及注意事項 塑料表面涂

8、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，必要時涂裝前要進行表面處理。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?，F(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、乙烯類漆等；PS、HIPS等塑料對溶劑敏感，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；對于非極性的聚烯烴PP、PE，涂料在其表面難以潤濕和附著，且它們的耐溶劑性很強，難度最大，比