一种水性聚氨酯涂料及其在塑料制品表面的喷涂工艺的制作方法

本技术涉及涂料，尤其涉及一种水性聚氨酯涂料及其在塑料制品表面的喷涂工艺。

背景技术：

1、涂料是涂覆在被保护或被装饰的物体表面，并能与被涂物形成牢固附着的连续薄膜，通常是以树脂、或油、或乳液为主，添加或不添加颜料、填料，添加相应助剂，用有机溶剂或水配制而成的粘稠液体。涂料往往为化学混合物制成，作用主要有四点：保护，装饰，掩饰产品的缺陷和其他特殊作用，以提升产品的价值。

2、水性聚氨酯涂料以水性聚氨酯树脂为基料并以水为溶剂的一类涂料，以水代替有机溶剂作为分散介质，具有无污染、安全可靠的优点，水性聚氨酯涂料可以提高被涂覆产品的耐寒、耐热、耐日光老化、耐化学品腐蚀的性能，已被广泛应用于涂料领域中，但是水性聚氨酯涂料也存在硬度低、耐水性和耐腐蚀性能较差的问题。因此需要开发新的水性聚氨酯涂料以提高涂料的硬度、耐水性和耐腐蚀性。

技术实现思路

1、为了解决现有技术的上述技术问题，本技术提供一种水性聚氨酯涂料及其在塑料电镀产品表面的喷涂工艺。

2、第一方面，一种水性聚氨酯涂料，采用如下技术方案：

3、一种水性聚氨酯涂料，包括以下质量份数的原料：水性聚氨酯50-60份、环氧改性水性聚氨酯乳液30-35份、防锈颜料3-6份、羟丙基甲基纤维素1-3份、流平剂1-3份、硅烷偶联剂0.8-1.2份、异佛尔酮二异氰酸酯20-25份、成膜助剂2-4份、色浆6-8份、消泡剂2-4份、改性纳米二氧化钛25-30份、去离子水15-20份，所述改性纳米二氧化钛的粒径为70nm。

4、通过采用上述技术方案，水性聚氨酯：作为涂料的基础，负责提供涂料的基本性能、增加涂膜的硬度和附着力。环氧改性水性聚氨酯乳液：通过添加环氧树脂改性，能够提高涂料的附着力、耐水性和耐腐蚀性能。防锈颜料：能够提供涂料的防腐性能，对抑制表面腐蚀具有重要作用。羟丙基甲基纤维素：作为增稠剂，能够增加涂料的流变性和涂膜的粘稠度，提高其涂覆性能。流平剂：能够改善涂料的流平性，使涂膜表面更加平整光滑。硅烷偶联剂：通过提高涂料与塑料的结合力，增强涂膜与塑料基材的相容性。异佛尔酮二异氰酸酯：作为交联剂，能够增加涂膜的硬度和耐久性，提升涂料的抗腐蚀性能。成膜助剂：帮助涂料形成连续且均匀的薄膜，提高涂膜的光泽和坚硬度。色浆：用于调节涂料的颜色和色彩。消泡剂：能够降低涂料的表面张力，减少气泡的生成，提升涂料的质量。改性纳米二氧化钛：通过改性处理，提高其在水性聚氨酯涂料中的分散性、相容性和加固效果，增强涂膜的耐腐蚀性能。去离子水：作为溶剂，用于溶解其他组分，帮助涂料的制备和稳定性。综上所述，本技术中各组分之间通过相互作用和协同作用，能够提高水性聚氨酯涂料的硬度、附着力、耐水性和防腐性能，同时改善其涂料的流动性、光泽度和表面质量。

5、优选的，所述环氧改性水性聚氨酯乳液的制备方法为：将50g的异佛尔酮二异氰酸酯和6g的2，2-二羟甲基丙酸加入反应器中混合均匀，然后在真空度为0.02mp下，抽气3小时后，将120g的2000分子质量的聚碳酸亚丙酯二醇和0.21g异辛酸亚锡依次加入反应器中，升温至86℃反应4小时；降温至78℃加入20g的环氧树脂e-44、1g的1,4-丁二醇保温反应3小时；降温至40℃，加入4g的三乙胺中和，反应4分钟；加入300g去离子水乳化10分钟，乳化搅拌的速率为2000r/min；最后往乳化完的乳液加入3.6g的1,4-丁二醇，升温至65℃熟化反应5小时，得到环氧改性聚氨酯乳液。

6、通过采用上述技术方案，本技术制备的环氧改性水性聚氨酯乳液的作用是具有以下几个方面：提高涂料的附着力：环氧树脂具有较好的粘结性能，能够增强涂料与基材之间的结合力，提高涂膜的附着力。增强涂料的耐水性：环氧树脂具有较强的耐水性能，能够增加涂膜的耐水性能，防止涂料在潮湿环境下的剥离和脱落。提高涂料的耐腐蚀性能：环氧树脂具有优异的耐化学品腐蚀的性能，能够有效保护涂层下的基材免受酸碱等化学物质的侵蚀。与其他组分的协同作用包括：与水性聚氨酯配合使用，能够增强涂料的硬度和附着力。与硅烷偶联剂共同作用，进一步提升与塑料之间的结合力，增强涂料的耐久性。综上所述，环氧改性水性聚氨酯乳液在本技术中的作用是提高涂料的附着力、耐水性、耐腐蚀性和硬度，与其他组分共同发挥协同作用，提高涂料的性能。

7、优选的，所述改性纳米二氧化钛的制备方法，包括以下步骤：

8、s31、将400g纳米二氧化钛和150g质量浓度为200g/l的氢氧化钠溶液混合后转移至反应器，放置于水浴锅中，以300r/min速度搅拌6h后进行抽滤，并放入真空干燥箱中干燥8h，得到羟基化纳米二氧化钛；

9、s32、在反应器中将400g羟基化纳米二氧化钛与200g甲苯混合均匀，再滴加7g3-氨基丙基三甲氧基硅烷，滴加完毕后保持温度45℃和200r/min的搅拌转速不变，反应8h后，抽滤，再真空干燥，得到硅烷改性纳米二氧化钛。

10、通过采用上述技术方案，在本技术中，改性纳米二氧化钛通过进行羟基化处理和硅烷改性，具有以下作用及协同作用：提升纳米二氧化钛的分散性和相容性：羟基化处理使纳米二氧化钛表面引入羟基官能团，增加了其与水性聚氨酯的相容性，使其在涂料中更好地分散，形成三维网状结构，提升涂料的耐水性和腐蚀性能。提高涂料腐蚀性能：改性纳米二氧化钛的引入能够增加涂料的腐蚀性能，进一步提升涂料对腐蚀物质的阻隔能力，保护基材免受腐蚀。提高涂层的硬度：改性纳米二氧化钛的加入能够增加涂层的硬度，提高涂料的抗刮擦性和耐久性。与其他组分的协同作用：改性纳米二氧化钛与水性聚氨酯、环氧改性水性聚氨酯乳液等其他组分相互协同作用，共同提升涂料的性能，如耐水性、耐腐蚀性、附着力和硬度等。

11、优选的，所述硅烷偶联剂选自γ-氨丙基三乙氧基硅烷和3-氨基丙基三甲氧基硅烷按照质量份数比为5:1-3的组合物。

12、通过采用上述技术方案，在本技术中，硅烷偶联剂选自γ-氨丙基三乙氧基硅烷和3-氨基丙基三甲氧基硅烷按照质量份数比为5:1-3的组合物。硅烷偶联剂在水性聚氨酯涂料中起到以下作用及协同作用：增强改性纳米二氧化钛与水性聚氨酯的相容性和分散性，促进其在涂料中的均匀分散。硅烷偶联剂能够与水性聚氨酯形成化学键，增加涂料对水分的抵抗能力，提高涂料的耐水性能。增加涂料与塑料之间的结合力：硅烷偶联剂可以与塑料表面形成化学键，提高涂料与塑料之间的结合力，从而增强涂料在塑料基材上的附着力。协同作用：硅烷偶联剂与其他组分如改性纳米二氧化钛、环氧改性水性聚氨酯乳液等产生协同作用，共同提升涂料的性能，如耐水性、附着力和涂层的硬度。

13、优选的，所述流平剂为毕克byk ws流平剂、迪高twin 4000流平剂、道康宁dc57流平剂中的一种或几种。

14、优选的，所述色浆为酞箐蓝色浆、钒酸铋色浆、联苯胺黄色浆中的一种。

15、优选的，所述消泡剂为有机硅消泡剂sd998；所述防锈颜料为磷酸锌和三聚磷酸铝锌粉中的一种。

16、优选的，所述成膜助剂为二丙二醇甲醚、二丙二醇丁醚和二乙二醇丁醚中的一种。

17、第二方面，本技术提供了一种水性聚氨酯涂料的制备方法，采用如下技术方案：

18、一种水性聚氨酯涂料的制备方法，采用上述水性聚氨酯涂料的原料，其制备方法，包括以下步骤：

19、s91、按照质量份数，将环氧改性水性聚氨酯乳液、防锈颜料、改性纳米二氧化钛和去离子水加入反应器中，搅拌速度调至200r/min，搅拌13分钟，制得混合液a；

20、s92、按照质量份数，将水性聚氨酯、环氧改性水性聚氨酯乳液、羟丙基甲基纤维素、流平剂、硅烷偶联剂、色浆和消泡剂加入混合液a中搅拌，搅拌速度调至300r/min，搅拌时间为30min，制得混合液b；

21、s93、按照质量份数，分别将异佛尔酮二异氰酸酯和成膜助剂加入混合液b中，搅拌速度调至300r/min，搅拌时间为10min，制得水性聚氨酯涂料。

22、第三方面，本技术提供了一种在塑料制品表面的喷涂工艺，采用如下技术方案：

23、一种在塑料制品表面的喷涂工艺，包括以下步骤：

24、s101、将对塑料制品进行静电除尘；

25、s102、在塑料制品表面喷涂水性聚氨酯涂料，控制涂层的厚度为30-40微米，然后流平、烘干固化，得到成品，所述流平的温度为20-25℃，时间为8-12分钟，所述烘干固化的温度为60-65℃，时间为45-50分钟。

26、综上所述，本技术的有益技术效果：

27、1.良好的耐水性：通过采用改性纳米二氧化钛和环氧改性水性聚氨酯乳液，以及添加硅烷偶联剂等材料，涂料的耐水性能得到显著提高。这意味着在潮湿环境下，涂料不易受到水的侵蚀和破坏，具有较长的使用寿命。

28、2.较高硬度：改性纳米二氧化钛的加入，使得涂料中形成了三维网状结构，提升了涂层的硬度。这使得涂料具有更好的耐磨损性能和抗划伤性能，能够保护基材免受外界物理和化学的损害。

29、3.优异的附着力：通过添加环氧改性水性聚氨酯乳液和硅烷偶联剂，涂料与塑料之间的结合力得到增强。这意味着涂料在塑料基材上的附着力更牢固，不易剥离，能够长时间保持涂层的完整性。

30、4.优异的防腐性能：本涂料中的防锈颜料和环氧改性水性聚氨酯乳液，能够有效防止基材受到腐蚀和氧化。这使得涂料能够在恶劣的环境下，如潮湿、酸碱等条件下，保护基材不受腐蚀和损害。