一种水性可剥离涂料及其制备方法和该水性可剥离涂料在注塑件的生产中的应用

摘要

本发明公开了一种水性可剥离涂料，其中，该涂料含有脂肪族阴离子聚氨酯分散体、助溶剂和纳米填料；以所述涂料的总重量为基准，所述脂肪族阴离子聚氨酯分散体的含量为65-90重量％，所述助溶剂的含量为5-20重量％，所述纳米填料的含量为3-20重量％，所述脂肪族阴离子聚氨酯分散体为脂肪族阴离子聚酯型聚氨酯分散体和脂肪族阴离子脂肪酸改性聚氨酯分散体。本发明还公开了一种水性可剥离涂料的制备方法，以及所述水性可剥离涂料在注塑件的生产中的应用。该水性可剥离涂料环保，使用该涂料时涂层为15μm以上即可达到易于剥离且不易断裂，符合日常部件的临时保护要求；涂层为20μm以上即能够耐受住注塑过程的高温。

说明书

技术领域

本发明涉及一种水性可剥离涂料、该水性可剥离的制备方法以及该水性可剥离涂料在注塑件的生产中的应用。

背景技术

可剥离涂料作为一种保护涂料，由于其优良的性能而广泛应用在电子、汽车、机械、建筑和医疗等领域。可剥离涂料可以采用喷涂、刷涂和浸涂等方法涂覆于保护面，形成一层致密的保护膜，这种保护膜除了能够隔绝外界不良因素的侵蚀外，还能够经受机械碰撞和摩擦，而在不需要保护时，可以很容易的将涂料剥离掉，使用方便。

目前市面上玻璃与塑胶、金属与塑胶等的一体无缝化外观件产品成为电子行业及其他行业的一大亮点，但在注塑过程中常常对产品造成压伤，严重影响产品外观效果。目前使用贴膜技术对保护面进行保护的方法，不能很好适用于保护面为曲面的结构，这是因为保护面为曲面时，容易产生气泡、褶皱而对保护面造成划伤。而对保护面为平面进行保护时，对贴膜治具及保护膜的加工精度要求极高，并且仍然会产生台阶感很明显的问题，影响一体无缝化注塑产品的外观和手感。另外，目前市场上的可剥离涂料，要对保护面涂膜达到40μm以上才能够达到耐受注塑过程高温(80℃-150℃持续25-120s)的目的，而保护膜较厚会提高生产成本和影响产品的尺寸精准度。

另外，随着人们环保意识的提高，环保型可剥离涂料也成为了本领域的研究热点，具有巨大的发展潜力。

因此，本领域急需开发一种环保、适用结构更广且具有更强的柔韧性及耐温性的可剥离涂料。

发明内容

本发明的目的是克服现有的涂料的上述缺陷，提供一种适用结构更广且具有更强的柔韧性及更好的耐温性的水性可剥离涂料及其制备方法，以及该水性可剥离涂料在注塑件的生产中的应用。

为了实现上述目的，一方面，本发明提供一种水性可剥离涂料，其中，该涂料含有脂肪族阴离子聚氨酯分散体、助溶剂和纳米填料；以所述涂料的总重量为基准，所述脂肪族阴离子聚氨酯分散体的含量为65-90重量％，所述助溶剂的含量为5-20重量％，所述纳米填料的含量为3-20重量％，所述脂肪族阴离子聚氨酯分散体为脂肪族阴离子聚酯型聚氨酯分散体和脂肪族阴离子脂肪酸改性聚氨酯分散体。

另一方面，本发明还提供了一种水性可剥离涂料的制备方法，该方法包括：将脂肪族阴离子聚氨酯分散体、助溶剂和纳米填料以及任选的助剂和水进行混合。

第三方面，本发明还提供了一种水性可剥离涂料在注塑件的生产中的应用。

根据本发明提供的水性可剥离涂料，使用脂肪族阴离子聚氨酯分散体作为可剥离涂料的主体，使得使用该涂料形成的涂层具有更强的柔韧性和耐温性，另外，本发明使用的脂肪族阴离子聚氨酯分散体为水性聚氨酯，还具有环境友好、安全可靠等优点。在涂料中添加无机纳米填料，进一步增强了涂层的机械强度和韧性。

考虑到涂料的原料成本和使用便利性等因素，使用涂料形成的涂层应该尽量地薄，但同时又要满足剥离性和耐温性等要求。根据本发明提供的可剥离涂料，涂层为15μm及以上即可达到易于剥离且不易断裂，符合日常部件的临时保护要求；涂层为20μm及以上时涂层还能够耐受住注塑过程的高温(80-150℃持续25-120s)。而常规的可剥离涂料的涂层要达到40μm以上才能达到以上性能的要求，不但成本高，而且也会对产品的尺寸精准度产生影响。使用本发明提供的涂料，可以大大节约成本并且有效避免对产品尺寸精准度的影响。同时，本发明提供的涂料的使用操作方便，易于实施。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

一方面，本发明提供一种水性可剥离涂料，其中，该涂料含有脂肪族阴离子聚氨酯分散体、助溶剂和纳米填料；以所述涂料的总重量为基准，所述脂肪族阴离子聚氨酯分散体的含量为65-90重量％，所述助溶剂的含量为5-20重量％，所述纳米填料的含量为3-20重量％，所述脂肪族阴离子聚氨酯分散体为脂肪族阴离子聚酯型聚氨酯分散体和脂肪族阴离子脂肪酸改性聚氨酯分散体。

根据本发明，尽管上述含量范围的水性可剥离涂料可以实现发明目，但是为了进一步提高涂层的性能，优选情况下，以所述涂料的总重量为基准，所述脂肪族阴离子聚氨酯分散体的含量为70-85重量％，所述助溶剂的含量为5-15重量％，所述纳米填料的含量为3-15重量％。

根据本发明，在所述脂肪族阴离子聚氨酯分散体中，所述脂肪族阴离子聚酯型聚氨酯分散体与所述脂肪族脂肪酸改性聚氨酯分散体的重量比并没有特别的限定，例如可以为0.4-1.3：1，优选情况下，所述脂肪族阴离子聚酯型聚氨酯分散体与所述脂肪族脂肪酸改性聚氨酯分散体的重量比为0.5-1：1。

根据本发明提供的涂料，所述脂肪族阴离子聚酯型聚氨酯分散体可以为含有脂肪族阴离子聚酯型聚氨酯颗粒的乳液，例如由脂肪族阴离子聚酯型聚氨酯颗粒与水混合而成的乳液。对于所述乳液的固含量并没有特别的限定，例如固含量可以为45-55重量％；对于脂肪族阴离子聚酯型聚氨酯并没有特别的限定，例如所述脂肪族阴离子聚酯型聚氨酯分散体可以为数均分子量为≥100000、玻璃化温度为低于50℃的脂肪族阴离子聚酯型聚氨酯，优选为数均分子量为100000-500000、玻璃化温度为-5-30℃的脂肪族阴离子聚酯型聚氨酯；所述脂肪族阴离子聚酯型聚氨酯颗粒的粒径可以为50-200nm，作为市售品例如拜耳的ImpranilDLS等。

所述脂肪族阴离子脂肪酸改性聚氨酯分散体可以为含有脂肪族阴离子脂肪酸改性聚氨酯颗粒的乳液，例如由脂肪族阴离子脂肪酸改性聚氨酯颗粒与水混合而成的乳液，对于所述乳液的固含量并没有特别的限定，例如固含量可以为30-50重量％；对于脂肪族阴离子脂肪酸改性聚氨酯并没有特别的限定，例如所述脂肪族阴离子脂肪酸改性聚氨酯可以为数均分子量为50000-500000、玻璃化温度低于35℃的脂肪族阴离子脂肪酸改性聚氨酯，优选为数均分子量为50000-300000、玻璃化温度为0-45℃的脂肪族阴离子脂肪酸改性聚氨酯；所述脂肪族阴离子脂肪酸改性聚氨酯颗粒的粒径可以为50-200nm，作为市售品例如拜耳的UH2342、烟台万华的Tekspro7350等。

根据本发明提供的涂料，所述助溶剂可以为乙二醇丁醚、丙二醇甲醚和二丙二醇甲醚中的一种或多种。

为了进一步提高涂料涂层的性能，本发明提供的涂料中还添加有纳米填料，对于纳米填料并没有特别的限定，例如所述纳米填料可以为纳米SiO₂、纳米CaCO₃、纳米Al₂O₃和纳米TiO₂中的一种或多种。

根据本发明提供的涂料，所述涂料还含有助剂，以所述涂料的总重量为基准，所述助剂的含量可以为1-5重量％，优选情况下，所述助剂的含量为1-3重量％。

所述助剂可以为增稠剂、消泡剂和润湿分散剂中的至少一种。

所述增稠剂可以为本领域常规使用的增稠剂，例如可以为聚氨酯类、羧基纤维素类、聚乙烯醇类和聚丙烯酸酯类中的一种或多种，优选情况下，所述增稠剂为阴离子型聚丙烯酸酯、缔合型非离子聚氨酯和、羧甲基纤维素中的一种或多种，作为市售品例如TEGO公司生产的ViscoPlus3030、ViscoPlus3060等。

所述消泡剂可以为本领域常规使用的消泡剂，例如所述消泡剂可以为聚醚硅氧烷共聚乳液和/或聚甲基硅氧烷共聚乳液，作为市售品例如TEGO公司生产的Foamex800、Foamex825、Foamex855等。

所述润湿分散剂可以为本领域常规使用的润湿分散剂，例如所述润湿分散剂可以为含有高颜料亲和基团的改性聚醚，作为市售品例如TEGO公司生产的Dispers650等。

根据本发明提供的涂料，所述涂料还可以含有水，所述水可以为本领域常规使用的水，例如去离子水；以所述涂料的总重量为基准，水的含量可以为1-5重量％，优选情况下，所述水的含量为1-3重量％。

另一方面，本发明还提供了一种水性可剥离涂料的制备方法，该方法包括：将脂肪族阴离子聚氨酯分散体、助溶剂和纳米填料以及任选的助剂和水进行混合。

在本发明中，对于脂肪族阴离子聚氨酯分散体、助溶剂和纳米填料以及任选的助剂和水的混合过程并没有特殊的要求，可以采用本领域常规的方法，例如，将脂肪族阴离子聚氨酯分散体、助溶剂和纳米填料以及任选的助剂和水混合的过程可以包括：先将脂肪族阴离子聚氨酯分散体与纳米填料混合，然后将得到的混合物与助溶剂以及任选的助剂和水进行混合。为了保证所述脂肪族阴离子聚氨酯分散体与纳米填料的混合均匀，优选情况下，在将脂肪族阴离子聚氨酯分散体与纳米填料混合前，先将脂肪族阴离子聚氨酯分散体与助剂中的润湿分散剂先混合，再与纳米填料混合。

在本发明中，为了混合均匀，混合过程可以搅拌，搅拌的方法可以为本领域常规使用的方法，例如可以为高速分散机搅拌、磁子搅拌或机械搅拌等。

在本发明的一种具体实施方式中，水性可剥离涂料的制备方法可以为：

(1)将脂肪族阴离子聚酯型聚氨酯分散体和脂肪族阴离子脂肪酸改性聚氨酯分散体混合，采用高速分散机搅拌(300-800r/min)，时间为5-10min，得脂肪族阴离子聚氨酯分散体；

(2)将脂肪族阴离子聚氨酯分散体与润湿分散剂混合，再与纳米填料混合，采用高速分散机搅拌(800-2000r/min)，时间为90-120min；

(3)将步骤(2)所得混合所得混合物与助溶剂、水、助剂混合，采用高速分散剂搅拌(800-1200r/min)，时间为10-20min，得水性可剥离涂料。

第三方面，本发明还提供了水性可剥离涂料在注塑件的生产中的应用。

使用本发明提供的水性可剥离涂料在保护面上形成的涂层具有优良的柔韧性，同时具有更强的耐温性能。

在注塑件生产的过程中，为了避免注塑过程中对注塑件造成压伤而影响外观，可以在被注塑件的保护面上涂覆本发明所提供的水性可剥离涂料，然后进行烘干和注塑，注塑完成后，可以将涂料剥离掉。本发明的发明人研究发现，使用本发明提供的涂料形成的涂层厚度在20μm以上即可耐受住注塑过程中的高温(80-150℃持续25-120s)。

根据注塑件外观的需要，所述保护面可以为被注塑件的非装饰面或者被注塑件装饰面的非装饰部分。所述保护面的结构并没有特别限定，例如所述保护面的结构可以为平面或者曲面。对于被注塑件的材料也并没有特别要求，可以为本领域常规使用的材料，例如可以为PC或者铝合金等。

本发明中，对于烘干和注塑的方法无特殊要求，可以采用本领域常用的各种方法，例如，采用victory200h/80v150combi型号的注塑机进行PC的注塑，将注塑料在80℃下预烘干4h后，模具温度采用油温机加热至110-120℃，熔胶温度设置为300℃，注射压力设置为120bar，注射速度为120mm/s,残料量≤18mm。模温稳定后开始注塑，经历加料、塑化、充模、保压、倒流、冷却、脱模的过程。

以下将通过实施例对本发明进行详细描述。

在以下实施例中：

拉伸性能参数参照GB/T1040.3-2006中拉伸性能的测定方法进行测定。

剥离强度参数参照GB2792-1995胶黏剂180°剥离强度试验方法进行测定。

脂肪族阴离子聚酯型聚氨酯分散体为商购于拜耳公司的ImpranilDLS(固含量为45％，数均分子量约为150000-400000，玻璃化温度为0℃)；

脂肪族阴离子脂肪酸改性聚氨酯分散体为商购于拜耳公司的UH2342(固含量为34-36％，数均分子量约为100000-300000，玻璃化温度为30-40℃)和烟台万华公司的Tekspro7350(固含量为50％，数均分子量约为100000-300000，玻璃化温度为小于10℃)；

纳米填料为商购于佛山安亿纳米材料有限公司的纳米SiO₂、纳米CaCO₃、纳米Al₂O₃，粒径15-80微米；

增稠剂为商购于TEGO公司的Viscoplus3060(含量约60％，20℃时黏度约2000mpa·s)；

消泡剂为商购于TEGO公司的Foamex825(含量约26％)；

润湿分散剂为商购于TEGO公司的Dispers650(含量100％)。

实施例1

本实施例用于说明本发明的水性可剥离涂料的制备方法。

(1)将15.5g的脂肪族阴离子脂肪酸改性聚氨酯分散体(UH2342)和15.5g的脂肪族阴离子聚酯型聚氨酯分散体(ImpranilDLS)混合，采用高速分散机搅拌(300r/min)，时间为8min，得脂肪族阴离子聚氨酯分散体；

(2)将步骤(1)所得的脂肪族阴离子聚氨酯分散体与0.6g的润湿分散剂(Dispers650)混合，在搅拌条件下向乳液中加入1.5g的纳米填料(纳米CaCO₃)混合，采用高速分散机搅拌(1000r/min)，时间为120min；

(3)在搅拌条件下,向步骤(2)混合所得的混合物滴加2g的助溶剂(乙二醇丁醚)，然后再加入1.2g的去离子水、0.3g的消泡剂(Foamex825)和0.2g的增稠剂(ViscoPlus3060)，采用高速分散剂搅拌(1200r/min)，时间为40min，得水性可剥离涂料A1。

实施例2

本实施例用于说明本发明的水性可剥离涂料的制备方法。

(1)将24g的脂肪族阴离子脂肪酸改性聚氨酯分散体(UH2342)和15g的脂肪族阴离子聚酯型聚氨酯分散体(ImpranilDLS)混合，采用高速分散机搅拌(600r/min)，时间为5min，得脂肪族阴离子聚氨酯分散体；

(2)将步骤(1)所得的脂肪族阴离子聚氨酯分散体与0.3g的润湿分散剂(Dispers650)混合，在搅拌条件下向乳液中加入7.2g的纳米填料(纳米SiO₂)混合，采用高速分散机搅拌(800r/min)，时间为110min；

(3)在搅拌条件下,向步骤(2)混合所得的混合物滴加4g的助溶剂(乙二醇丁醚)，然后再加入0.6g的去离子水、0.3g的消泡剂(Foamex825)和0.1g的增稠剂(ViscoPlus3060)，采用高速分散剂搅拌(800r/min)，时间为60min，得水性可剥离涂料A2。

实施例3

本实施例用于说明本发明的水性可剥离涂料的制备方法。

(1)将20g的脂肪族阴离子脂肪酸改性聚氨酯分散体(UH2342)和10g的脂肪族阴离子聚酯型聚氨酯分散体(ImpranilDLS)混合，采用采用高速分散机搅拌(800r/min)，时间为10min，得脂肪族阴离子聚氨酯分散体；

(2)将步骤(1)所得的脂肪族阴离子聚氨酯分散体与0.5g的润湿分散剂(Dispers650)混合，在搅拌条件下向乳液中加入4.5g的纳米填料(纳米Al₂O₃)混合，采用高速分散机搅拌(2000r/min)，时间为90min；

(3)在搅拌条件下,向步骤(2)混合所得的混合物滴加6.4g的助溶剂(乙二醇丁醚)，然后再加入0.8g的去离子水、0.4g的消泡剂(Foamex825)和0.4g的增稠剂(ViscoPlus3060)，采用高速分散剂搅拌(1000r/min)，时间为50min，得水性可剥离涂料A3。

实施例4

按照实施例1的制备方法，不同的是，将脂肪族阴离子脂肪酸改性聚氨酯分散体UH2342换成Tekspro7350，得到水性可剥离涂料A4。

对比例1

按照实施例1的制备方法，不同的是，不使用脂肪族阴离子聚酯型聚氨酯分散体，同时脂肪族阴离子脂肪酸改性聚氨酯分散体的量变为31g，得涂料D1。

对比例2

按照实施例1的制备方法，不同的是，不使用的脂肪族阴离子脂肪酸改性聚氨酯分散体，同时脂肪族阴离子聚酯型聚氨酯分散体的量变为31g，得涂料D2。

实施例1、2、3、4和对比例1、2中所得的涂料A1-A4和D1、D2都采用手动喷枪进行喷涂，将涂料A1-A4和D1、D2分别喷涂在6cm×9cm×1.5cm的PC平面上，50℃条件下烘烤20min，得到喷涂后的PC平面样品分别为S11、S21、S31、S41和DS11、DS21；喷涂涂料后的样品的涂层厚度及样品的性能测试结果如表1所示。

表1

将涂料A1-A4和D1、D2分别喷涂在6cm×9cm×1.5cm的铝合金板上，50℃条件下烘烤20min，得到喷涂后的铝合金样品分别为S12、S22、S32、S42和DS12、DS22，将喷涂后的铝合金板样品S12、S22、S32、S42和DS12、DS22进行一体化注塑，注塑料为PC，喷涂涂料后的样品涂层及注塑前、后性能的测试结果如表2所示。

S12、S22、S32、S42、DS12和DS22的注塑参数为：干燥温度80℃，干燥时间4小时，模具温度120℃，熔胶温度300℃，注射压力120bar，残料量≤18mm。

表2