一种塑料涂装用的水性涂料及制备方法 本发明的目的在于提出一种适用于塑料表面涂装的水性涂料，属于化工技术领域。
随着现代工业的发展，塑料作为新型的材料已广泛替代传统的材料如木材、钢铁用于各行各业，如：汽车、家电、建筑和其它商业用途等。为了美观和耐用，往往需用涂料进行涂装。早期用于塑料涂装的涂料均为溶剂性涂料即含大量有机溶剂，如中国专利CN1122605A涉及的以聚氨酯和氨基树脂为成膜物，含20～90％的二甲苯、乙酸丁酯、丙二醇等溶剂，用于塑料，特别是极性塑料基材如碳酸酯、聚酰胺、苯乙烯共聚物等的底涂料。中国专利CN1245189报道了丙烯酸酯耐候型塑料彩色涂料及其制备方法，含20～60％的20～90％的醋酸丁酯和甲苯，用于长期暴露于环境下的塑料表面涂料，特别是PVC涂料。众所周知，溶剂性涂料带来的缺点是浪费能源、资源和挥发的大量有机溶剂带来的严重环境污染，同时，溶剂性涂料还存在运输、储存和使用不安全等缺点。目前国内家用电器、汽车工业、鞋材及家具的高档塑料涂装仍然大量采用溶剂性涂料，仅家用电器如电视机，VCD，DVD，收录机等的塑料用涂料，全国每年约需8000-10000吨，加上稀释剂每年向大气中排放的有机溶剂达15000-20000吨，造成环境的严重污染和人员健康危害。
与传统地溶剂型涂料相比，水性涂料是以水为分散介质，具有不燃、无毒、不污染环境、低成本，节省资源(有机溶剂)和能源等优点，塑料用涂料的水性化也是未来该行业的发展趋势。目前国内应用于建筑、木器、金属、纸张的水性涂料已有许多报道。如，CN1380369报道了一种水性高耐候性纳米外墙涂料及其制备方法；US6008273公开了一种用于金属容器的水性涂料组合物；CN1432615A报道了一种水性环保木器漆及其制作方法；CN1232483报道了一种水性油墨组合物。
申请人曾在CN1363637A和CN1407014A中分别报道了一种塑料涂装用的聚合物纳米水分散树脂及其制备方法和一种聚氨酯-聚丙烯酸酯复合纳米水分散体及其制备方法，利用该类树脂可制备用于塑料表面涂装用的水性涂料。但用于塑料表面涂装的水性涂料及制备方法至今未见报道。
本发明的目的是提供一种采用聚合物水分散体树脂制备的水性涂料，用于塑料表面涂装，达到良好的装饰效果。
为了达到上述目的，本发明采取以下措施，本发明的技术方案是本发明塑料用水性涂料由以下组份组成：(1)一种聚合物水分散体树脂体系(2)水性颜料浆；(3)水性填料浆；(4)成膜助剂；(5)水性涂料用助剂；(6)水。各组分的重量份为：聚合物水分散体树脂60-98.4份，着色颜料浆1-25份，填料浆0-10份，成膜助剂0.1-25份；水性涂料用助剂0.5-5份，水0-30份。
本发明塑料用水性涂料配方中的一种聚合物水分散体树脂体系，其特征在于聚合物水分散树脂体系为聚丙烯酸酯系水分散体、聚氨酯水分散体、聚氨酯-聚丙烯酸酯复合水分散体一种或多种。
本发明塑料用水性涂料配方中的一种聚合物水分散体树脂体系，其聚合物水分散体树脂的粒径为0.02-0.5微米，优选聚合物纳米水分散体树脂，其粒径为0.02-0.1微米。与传统乳液相比，由于聚合物纳米水分散体树脂的粒径更小，成膜更致密、平整，光亮度、硬度、耐水性、耐溶剂性佳，而且，纳米分散体由于纳米尺寸效应在成膜过程中可渗透进塑料表层，可有效提高附着力，能满足如家电、汽车、摩托车、建筑等领域中塑料的高档涂装要求。聚丙烯酸酯系纳米水分散体和聚氨酯-聚丙烯酸酯复合纳米水分散体的配方组成和制备方法根据发明人以申请的中国专利CN1363637A和CN1407014A进行。
本发明塑料用水性涂料配方中可加入的其他成膜物质为水性聚酯分散体、水性环氧树脂、水性氟碳树脂。
本发明塑料用水性涂料配方中的水性颜料浆中使用的颜料包括无机颜料为碳黑、二氧化钛、铬黄、氧化铁系颜料，有机颜料为酞菁系、偶氮系颜料；填料为二氧化硅、碳酸钙。。
本发明塑料用水性涂料配方中的成膜助剂由某些可与水混溶的有机溶剂组成，其有机溶剂为C1-4醇类，乙二醇、丙二醇、二乙二醇、二丙二醇的单醚或双醚类溶剂、N-甲基吡咯烷酮，优选低毒或无毒的溶剂如正丁醇、仲丁醇、丙二醇甲(乙、丁、苯)醚、N-甲基吡咯烷酮，其中有机溶剂在水性金属闪光涂料中的含量为0.1-25％，优选5-20％。
本发明塑料用水性涂料配方中的水性涂料用助剂为润湿剂、分散剂、消泡剂、流平剂、增稠剂、防腐剂和防霉剂的一种或多种组合。
本发明塑料用水性涂料配方中的水性颜料浆或水性填料浆的制备方法如下：(1)将水、润湿剂、分散剂、部分消泡剂、成膜助剂、颜料或填料、聚合物纳米水分散体树脂依次加入到配料罐中，搅拌分散均匀后；(2)将上述颜料或填料混合物，加入到砂磨机或球磨机中，研磨，制备得到水性颜料浆或水性填料，研磨时间根据颜料浆颗粒细度确定。水性颜料浆或水性填料的固含量5-60％，优选20-40％。在水性颜料浆或水性填料浆制备中，由于普通乳液树脂在高速研磨下易破乳，无法用于色浆研磨制备，传统方法一般采用水溶性树脂作为基质；而聚合物纳米水分散体树脂由于粒子小，树脂稳定性良好，研磨不破乳，可代替传统的水溶性树脂用于水性颜料浆或水性填料浆的研磨；同时由于纳米水分散体树脂为不溶于水的纳米聚合物粒子，可大大提高漆膜的耐水性、耐酸性、耐碱性，改善漆膜外观的平整性和光亮度；满足塑料表面的高档涂装要求，这是本发明另一特色。
本发明塑料用水性涂料的制备方法如下：将部分水、成膜助剂、聚合物水分散体树脂和消泡剂加入配料罐，搅拌均匀，然后依次加入水性颜料浆、水性填料浆、流平剂、增稠剂、防腐剂和防霉剂，搅拌均匀，调节粘度和pH值，过滤，出料，得到成品涂料。
本发明研制的塑料涂装用水性涂料可用于各种塑料表面的涂装，特别适用于ABS、PS、HIPS、PC/ABS、ABS/PS、PS/PP、POM、PAM、PVC塑料的表面涂装，可用于家用电器、汽车、摩托车、电话和移动电话、建筑、玩具、鞋跟、灯具、饰品等领域塑料制品的表面涂装。
本发明的特点在于：(1)本发明制备的塑料涂装用的仿金属水性涂料VOC含量小于250克/升涂料，属于绿色环保产品，可大大减少有毒有机溶剂如甲苯、二甲苯的排放，减轻环境污染；(2)本发明优选采用聚合物纳米水分散体树脂作为成膜基质，树脂粒径更小，成膜更致密、平整，附着力、光亮度、硬度、耐水性、耐溶剂性佳，能满足如家电、汽车、摩托车、建筑等领域中塑料的高档涂装要求。(3)在水性颜料浆或水性填料浆的制备中，采用聚合物纳米水分散体树脂可代替传统的水溶性树脂，不会产生破乳现象，同时由于纳米水分散体树脂为不溶于水的纳米聚合物粒子，可大大提高漆膜的耐水性、耐酸性、耐碱性，改善漆膜外观的平整性和光亮度。
下面通过实施例对本发明作进一步说明。但本发明不局限于此。
实施例1 塑料用水性铝粉涂料
A.水性酞菁蓝色浆的制备
在带搅拌的容器中，将润湿剂TRITON 0.2份、分散剂Flowen D-900.2份和消泡剂082 0.2千克加入由水10.0份、乙二醇丁醚10.0千克和酞菁蓝30.0份加入组成的水性介质中，搅拌20分钟；将聚丙烯酸酯纳米水分散体树脂20.0份加入到上述颜料混合物中，搅拌20分钟后，转入球磨机中球磨1-3小时，制得固含量为41.3％的酞菁蓝色浆。
B.塑料用蓝色水性涂料的制备
在带搅拌的混合罐中，加入聚丙烯酸酯纳米水分散体树脂65千克、二丙二醇甲醚4.0千克、消泡剂082 0.2千克和异丙醇1.0公斤，搅拌30分钟后，将上述步骤A的水性酞菁蓝色浆25.0公斤加入混合罐，搅拌20分钟，然后依次加入增稠剂聚丙烯酸钠0.2千克、防腐剂PT 0.1千克、防霉剂五氯酚钠0.2千克，搅拌20分钟后，用10％氨水溶液调节pH值到8.0，粘度为50秒(涂-4杯，25℃)，过滤即制得塑料用蓝色水性涂料。
实施例2 塑料用水性黑色高光涂料
A.水性黑色颜料浆的制备
在带搅拌的混合罐中，加入润湿分散剂Atsurf3222 1.0千克和消泡剂JC-1 0.5千克加入由水8.0千克、丙二醇单甲醚12.0千克和乙二醇1.5千克和高色素碳黑20.0份，搅拌30分钟；将聚丙烯酸酯纳米水分散体树脂20.0份加入到上述颜料混合物中，搅拌30分钟后，转入球磨机中球磨2-4小时，制得固含量为31.7％的水性碳黑浆。
B.塑料用水性珠光涂料的制备
在带搅拌的混合罐中，加入聚氨酯-聚丙烯酸酯纳米水分散体树脂70千克、异丙醇2.0千克、二乙二醇单甲醚6.0千克、消泡剂JC-10.5千克，搅拌30分钟后，将步骤A的水性碳黑浆15.0公斤加入上述树脂中，搅拌20分钟，然后依次加入聚乙烯吡咯烷酮增稠剂0.2千克、防腐剂MB-11 0.1千克、防霉剂METATIN55-21 0.5千克和增光剂0.5份，搅拌30分钟后，用10％三乙醇胺水溶液调节pH值到7.6，过滤即制得塑料用水性黑色高光涂料。