3.2 不同类型塑料用涂料
3.2.1 聚烯烃塑料涂料
聚烯烃类塑料主要有聚丙烯塑料(PP)、聚乙烯塑料(PE)。聚烯烃类塑料基材的结晶度较高,耐溶剂性强,表面极性和表面能低。在进行表面涂装时,除应选择适当的涂料体系外,还需进行适当的表面处理。与该塑料基材有相似的分子结构和溶解度参数的氯化聚烯烃类涂料、氟碳树脂涂料等可提供良好的附着力,是该类塑料用涂料的首选,也可使用环氧、聚氨酯、双组分丙烯酸类涂料。
常规聚烯烃类塑料用涂料包括两类。一类是含氯化聚烯烃类(CPO)的涂料,CPO是在聚烯烃中引入了极性基团“氯”,其本身可以与一些涂料用树脂互混,并且能够和塑料底材相容,“润湿”塑料表面,提高附着力。另一类是不含CPO的涂料,要想提高涂层与底材之间的附着力,需在此类涂层中引入一些特殊的官能团结构。研究表明可以预合成双戊烯为种子,在此骨架上引入一定比例的甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯及苯乙烯,增加基料结构中的“枝杈”,以结构相似适应聚烯烃表面上的附着。
3.2.2 ABS塑料涂料
ABS是由丙烯腈(Acrylonitrile)、丁二烯(Butadiene)、苯乙烯(Styrene)三种单体共聚而成的聚合物。改变三种组分的比例和采用不同的组合方式,以及共聚物相对分子质量不同,可以制造出性能范围广泛的不同规格、型号的ABS树脂。目前常用ABS树脂中单体含量的范围为:A占20%~30%;B占6%~30%;S占45%~70%。可以看出:ABS中苯乙烯含量相对较高,与PS具有同宗性,但由于加入了丙烯腈和丁二烯,共聚物刚性强、硬度大、韧性好、表面性好、成型性好,其应用范围远远超过PS。由于ABS含苯乙烯单体,适合PS类塑料涂装的涂料也适合ABS的涂装。同时由于ABS含有极性单体丙烯腈,具有较高的表面张力,较其他的塑料制品更容易涂装。其可选择的涂料范围比较宽,可选择挥发性涂料,如丙烯酸酯涂料、环氧醇酸硝基涂料、氨酯油涂料,也可选双组分转化型涂料,如丙烯酸聚氨酯涂料。根据需要可以把这些涂料制成有光、半光、金属质感以及橡胶软质感的涂料。有研究者用热塑性丙烯酸树脂、醋酸-丁酸纤维素(CAB),不同助剂等原料配制出ABS塑料用表面涂料,具有金属质感[6]。日本则研制出一种塑料涂装用仿金属水性涂料用于ABS,该涂料由聚合物水分散体树脂、金属颜料、着色颜料、成膜助剂、水性涂料用助剂和水组成。
3.2.3 PS塑料涂料
由于成型性能好、外观光亮、综合力学性能优良等特点,PS以及由它改性而来的ABS主宰了电器塑料外壳市场。出于成本考虑,PS比ABS更容易被厂家接受。但单纯的PS因脆性大、易碎裂、耐热性差等缺点,应用受到了限制。用橡胶类聚合物改性聚苯乙烯得到HIPS,即高抗冲击聚苯乙烯,由于解决了上述缺点而在家电外壳行业得以广泛应用,并越来越多地代替了ABS。HIPS为非结晶、无色透明的塑料,该类塑料分子具有极性,与涂层附着力较好。适宜的涂料体系有环氧涂料、热塑性丙烯酸酯树脂涂料、热固性丙烯酸酯-聚氨酯树脂涂料、丙烯酸改性醇酸树脂涂料、醇酸树脂改性聚苯乙烯涂料、改性纤维素类涂料等。有研究者以丙烯酸酯树脂为基料作为HIPS的塑料漆,并用硝基纤维素对丙烯酸酯树脂漆进行改性,且引进一些极性基团,如羧基、氰基等提高涂膜附着力,取得了很好的效果[7];也有采用丙烯酸树脂对硝基纤维素涂料进行改性,制备出性能优良的丙烯酸改性硝基涂料,用于HIPS塑料的表面涂装。由于国内彩电业的发展由低端走向高端,其涂料也从单层热塑性涂料发展成高光涂料。出于环保的要求,水性涂料、UV辐射固化涂料得以开发。一种UV固化梳形聚酰胺预聚物塑料用涂料被研究,该预聚物由相对分子质量低的聚酰胺树脂和丙烯酸乙酯氨基甲酸酯基-异氰酸酯通过加成反应制得,以聚酰胺为主链、丙烯酸乙酯二氨基甲酸酯为侧链,能满足HIPS塑料的应用要求。Igami,Kiyotaka等人研制出了一种塑料耐光涂料用聚合物组合物。该组合物由UV吸收基的聚酯多元醇制得的UV吸收聚合物和丙烯酸聚合物或聚氨酯组成。涂装在HIPS底材上,干燥后可提高附着力,在润湿条件下耐光性好。