塑料底材用防咬底银粉漆配方设计及工艺

【中国建材网】摘要：针对ABS、PC等塑料材质在涂装银粉漆时容易出现涂料中的有机溶剂溶蚀底材这一现象，指出在设计配方时如何加以避免。

　　关键词：咬底；溶解度参数；塑料底材；银粉漆

　　0.引言

　　塑料材质因来源广泛、质量轻，多数塑料产品机械强度好，可满足不同领域的需要，同时具有优异的电绝缘性能和光学性能，所以在家用电子产品、汽车、摩托车等众多领域应用十分广泛。塑料加工成型方便，又可回收利用。有些塑料可通过改性、共混等方法制成具有特殊用途的产品。大部分塑料在注塑及加工成型过程中会存在较多的表面缺陷，为了美化外观和满足其它性能要求，多数塑料制品表面都需进行诸如电镀、喷漆等涂装处理。丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物（ABS）、聚碳酸酯（PC）、聚苯乙烯（PS）、高抗冲聚苯乙烯（HIPS）等是应用*为广泛的塑料品种。ABS因合成容易、加工成型方便、可回收利用、机械强度好，并可通过调整3种成分的不同比例而得到不同用途和要求的产品，使其成为用途*广的塑料。在喷涂过程中，这些塑料经常会遇到涂料中的有机溶剂溶胀或溶蚀塑料底材的现象。适度溶胀或溶蚀底材对涂料在底材上的附着是有帮助的，但过度的溶蚀底材，则会引起咬底，使涂装后的表面出现颜色发黑、发花、失光，严重时会出现开裂等不良现象，导致产品报废而造成不必要的损失，给涂装工作带来了很大的不便。除了涂装时的一些人为因素外，涂料本身的配方设计可能存在问题，特别是所用的溶剂和稀释剂。在当前成本压力面前，降本节能是众多生产厂家苦苦思索的问题。为了节约成本，有不少生产厂家在注塑的粒料中掺入了较多的回收杂料，使得原本不太耐溶剂的这些塑料底材在涂装时更容易出现咬底现象。这也给众多涂料工作者在配方设计时带来了一定的困难。

　　1.银粉漆配方

　　对于ABS等塑料来说，涂装银粉漆是众多产品的**颜色，因其呈金属色，质感强，若再配以各种颜料和珠光粉更是美不胜收，深受广大用户的喜爱。热塑性丙烯酸树脂涂装时干燥快，成膜后耐老化、耐水、耐潮湿、耐沾污，喷涂时铝粉排列好。丙烯酸树脂在合成时可根据需要选择不同的单体设计成不同的Tg，以调整其成膜后的软硬度及其它理化性能，所以热塑性丙烯酸树脂成为银粉漆的**成膜物。我们在选用此类树脂时应综合考虑，仔细选择，必要时可通过拼用其它成膜物来改进其理化性能及施工性能，特别要注意的是所选用的丙烯酸树脂酸值不能太高。除成膜物和铝粉外，在这些不耐溶剂的塑料涂装时，溶剂的选择也很重要。其大致配方如下：

　　银粉漆配方（质量分数/%）：

　　铝粉浆6~9

　　丙烯酸树脂（50%）35~45

　　醋酸丁酸纤维素（CAB）（20%）/10~25

　　硝基纤维素（NC）（20%）溶液

　　混合溶剂20~25

　　防沉剂3~4

　　其它助剂适量

　　2.制漆工艺

　　制漆工艺如下：将铝粉与铝粉量1~1.5倍的酯类溶剂和少量湿润分散剂事先浸泡，然后在低速状态下搅拌均匀，一定要使铝粉彻底分散，否则一旦树脂等成膜物加入后便会包裹住没有完全分散的铝粉，从而再也无法使铝粉彻底分散均匀而造成损失。判断铝粉是否分散均匀时可用调漆刀挑起少量铝粉仔细观察，分散好的铝粉会均匀地分布在调漆刀上，如有颗粒状则表明没有完全分散好，并要注意容器中不留分散的死角。铝粉分散好后依次在低速搅拌下缓缓投入其它各种组分并搅拌均匀。其转速不应超过600r/min，过高的转速会损坏铝粉的形态，并*终会影响漆膜外观和性能。需要注意的是：有的浆类防沉剂由于贮存不当或时间太长，要事先高速分散后才能加入，否则低转速状态下分散不好会出现颗粒物。致使漆料报废而造成不必要的损失。当然有的防沉剂结块后便无法使用，在投入前一定要加以认定是否能用。

　　3.溶剂的选择

　　制漆时的混合溶剂应考虑对成膜物的溶解力和适当的挥发速率，以及合适的挥发梯度。对能溶蚀塑料、挥发较慢的溶剂，如环己酮、二甲苯等尽量不要加入。喷涂时加入的稀释剂配方设计的原则首先应考虑溶解能力，当然也可以涂料中的混合溶剂溶解力强一点，稀料中的溶解力适当弱一些。其次应考虑施工性能，着重考虑这些溶剂对塑料底材ABS、PC等的不溶蚀性，即安全性。一般来说，大部分丙烯酸树脂都能溶于苯类、酮类、酯类，也就是说这类溶剂是丙烯酸类树脂的真溶剂；对纤维素类成膜物，酯类、酮类等为真溶剂，称之为强溶剂。而醇类和脂肪烃则对其无溶解力，称之为弱溶剂。但它们加入其它真溶剂中对纤维素类成膜物有增强溶解的作用，所以有时也称这些溶剂为助溶剂。有些相对分子质量较大的丙烯酸树脂要用几种或多种较强的溶剂混合后才能溶解。传统相溶理论认为：溶解度相同或相近的两种物质互溶。相关的溶解度参数，以及混合溶剂溶解度参数的计算方法均可在文献上查阅，在此不复赘述。溶剂的选用对涂料的施工至关重要，理论上认为：在选择溶剂时要根据底材的溶解度参数来选择与之溶解度参数的绝对值相差较大的溶剂或混合溶剂（|混-底|2）。但我们切不可生搬硬套，要根据实际情况灵活运用。当涂料从喷枪中喷出后，大部分挥发快的溶剂已经挥发，涂料到达底材后随着比表面积的增大相对挥发速度加快。当涂料从喷枪喷出后及到达底材的较短时间内挥发较快的强溶剂可能会全部挥发，所以不致于出现咬底现象。混合溶剂的挥发速率随着时间的变化在不断变化之中，因此笔者认为：传统理论上认为的混合溶剂的溶解度参数与溶蚀底材之间的关系在此仅供参考！应着重考虑那些挥发较慢溶剂的溶解度参数。笔者在处理一些现场棘手的咬底问题时也是本着这样的原则去进行。实践中主要还是要根据用户不同的底材仔细测试。对银粉漆来说，混合溶剂挥发速率应适当快些，这有利于铝粉的定向和排列，漆膜有更好的金属感。如果挥发速率太慢可能会出现铝粉发黑，漆膜发软，干燥时间过长，不利于流水线生产等问题。但如果挥发速率太快，则漆膜干涩无光，铝粉发粗，附着力下降。因此一定要注意溶剂的挥发梯度与速率。配方中的纤维素类成膜物也有利于溶剂的释放和铝粉的排列，起到增强漆膜硬度、强度和耐醇的作用。硝基纤维素还能降低成本。所以这类成膜物可适当多加些，但过多则可能影响光泽或耐湿热性。另外，溶剂的选择还要根据季节的变化而有所变化。对ABS、PC这些底材来说，一部分醇类和脂肪烃类是安全的，在满足涂料溶解力的前提下尽量多加些，但溶解力太弱，漆膜会出现失光、附着力、耐醇性及机械性能差等病态，所以要根据客户的底材仔细选择溶剂。虽然强溶剂会溶蚀这些塑料，但是如选择恰当，加入一定比例是安全的、也是必要的。事实上强溶剂应选用挥发较快的，如丙酮、乙酸乙酯等。但挥发的后阶段也要有些能溶解纤维素类成膜物的强溶剂，以避免*终漆膜外观及性能的不良。在炎热和潮湿天气施工时，要适当加入些防止漆膜发白的慢干溶剂。稀料参考配方如下：

　　稀料配方（质量分数/%）：

　　苯类：0~10；

　　酯类、酮类：35~45；

　　醇类：25~30；

　　醇醚类及脂肪烃：15~20。

　　4.助剂的选择

　　助剂的加入量虽较少，但有时却起画龙点睛的效果，如流平剂、附着力促进剂、增硬耐磨助剂等，使用时根据客户对漆膜性能的要求适当选用。如果有些用户需要亚光银粉漆，则配方和制漆工艺尚须有些变动，特别是消光粉的加入。如是后添加，则应选择分散性较好的消光粉，如OK520等；如考虑成本，选用差的消光粉，则需事先高速分散或研磨后加入。当然也可以事先制成消光浆，然后按比例加入，还有的厂家先制好基料，生产时再把铝粉浆分散好后加入。选用聚乙烯类蜡浆作为银粉漆的防沉剂较好，一则防沉，二则有助于铝粉排列。

　　5.施工注意事项

　　三分油漆，七分施工！在银粉漆的施工过程中应注意：施工时的涂料黏度约10~13s（25℃）为宜，当然黏度高一点不容易出现咬底，但会导致漆膜流平不好等病态。喷涂时调节喷枪出气压力可适当大些，这样喷出的涂料雾化较好，涂装后的外观较好；调节的扇形面也应适当大些，这样涂料从喷枪喷出后表面积急剧增大，有利于溶剂快速挥发。喷枪离工件间的距离应在35cm以上，使涂料到达工件表面时大量溶解力强、挥发快的溶剂已经挥发，不会过分溶蚀底材表面。另外，工件注塑过程中，注塑口由于应力和压力的原因*容易出现溶蚀底材现象，也应特别引起重视。喷枪移动可适当快些，出漆量可适当少些，闪干时间再长一点，这样在此就不会出现溶蚀底材的现象，而喷涂时出漆量应保持均匀一致。机械手喷涂时，原则上类同。喷好漆的工件*好不要马上进入烘箱，应表干5min左右再进行烘烤。

　　6.双组分银粉漆的配方设计

　　因双组分银粉漆光泽高、硬度高、附着力强、耐候性、耐磨性、耐醇性、耐化学品性好，有的用户要求制成双组分银粉漆，此时配方中则不能加入醇类溶剂，树脂则选用低酸值、低羟值的丙烯酸树脂，这样干燥会快些，此时，纤维素类成膜物可多加些，它能使铝粉很好排列，又能加快溶剂挥发。特别是这类物质中所含的羟基通过与固化剂交联而增进漆膜的综合性能。固化剂的选择则从以下几个方面考虑：芳香族固化剂，硬度高，溶剂挥发快，不太容易出现咬底现象，同时成本也较低，所以优先考虑选用；脂肪族固化剂，硬度稍差，但耐候性好，成本高，因此只有在特殊场合考虑选用。有更高要求的一些客户则需在银粉漆上罩一层双组分清漆或者UV光油。这时对银粉漆的设计又有不同的思路，除以上原则外，还要考虑上层光油对银粉漆层的附着。因此银粉漆选用的树脂Tg要适中，选用的纤维素类成膜物的种类和用量都很有讲究。纤维素类成膜物用量太多，影响附着；太少，上层清漆的溶剂会渗透下层银粉漆而出现发花、发黑，严重的情况会出现二次咬底。当然上层清漆稀料或单体的选用也有所讲究。如果允许的话，事先喷涂一层单组分浅灰底漆后，再喷银粉漆，咬底问题则可彻底解决。因底漆中颜填料多而相对溶剂较少，且颜填料加入有助于溶剂的挥发而不致咬底。当喷涂上层银粉漆时，颜填料又能阻挡溶剂渗入底材从而避免了咬底现象。