水性无机－有机复合塑料涂料研究进展

data-full-width-responsive="true"> 水性无机－有机复合塑料涂料研究进展陈婵1，孙宁1，2* ，程建3，姜少华1，李亦彪1，赖文博3，黄晓昌3( 1． 五邑大学化学与环境工程学院，广东江门529020; 2． 江门职业技术学院，广东江门529090;3． 江门市制漆厂有限公司，广东江门529075)随着塑料工业的迅速发展，塑料制品广泛应用于各行各业，成为国民经济和国防建设不可缺少的重要材料。但是，塑料本身耐环境老化性不甚理想，且加工成型过程中表面常产生各种缺陷，因此塑料表面通常需要涂饰。塑料涂料按照所使用的溶剂种类，可分为溶剂型塑料涂料和水性塑料涂料。溶剂型塑料涂料品种较多，与塑料间会产生良好的附着力。但是对环境危害很大。因而，人们转向研究水性涂料。与钢铁、木器、建筑材料相比，塑料具有低表面能的特殊性，涂料在塑料表面的附着力不佳，因此塑料表面涂装相对比较困难，需要根据不同的塑料底材选择不同配方的涂料，这样才能产生更好的附着力。随着对塑料表面涂层要求的提高，塑料涂料朝着高性能化、多功能化和环保型的方向发展。无机－有机复合涂料是通过一定的工艺方法，将无机材料与有机材料复合所制得的一种新型的复合材料。复合材料不仅保留了原有组分各自的优点，克服了相互的缺点，甚至可以显现出一些新的性能。用于制备无机－有机复合塑料涂料的无机成分主要有无机纳米材料、陶瓷、矿物质颗粒等。应用于塑料的水性涂料基料树脂主要有水性丙烯酸、水性聚氨酯、水性聚氨酯－ 丙烯酸脂等。1 水性无机－有机复合塑料涂料的分类根据无机、有机两组分间的结合方式可以将水性无机－有机复合塑料涂料分为3 种类型: 物理包覆型、共价结合型及混合型。1 1 物理包覆型无机介质简单包覆于有机分子或聚合物基质中，此时无机、有机两组分间形成范德华力、氢键、静电作用或亲水－疏水平衡等弱作用力，如图1 所示。申蓓蓓等以水溶性丙烯酸树脂为基料，银包铜粉为导电填料，制备了塑料用水溶性导电涂料，将其涂覆于ABS 板上，测试其性能。实验结果证明，所得涂料有较好的涂膜性能，对塑料具有良好的附着力。周凯员将铝银粉于去离子水中充分分散，制成铝银浆。然后将树脂、助剂、助溶剂、去离子水按一定顺序分散均匀。最后将所得2 种中间物混合，搅拌至分散均匀即制备了一种环保纳米水性银粉塑料涂料。该涂料具有流平性、光泽度好、附着力好、耐溶剂、气候性好等特点。1 2 共价结合型无机组分与有机组分之间通过分子水平的杂化形成强的化学键( 如共价键、离子键或配位键) ，如图2 所示。孙道兴等通过以丙烯酸酯、苯乙烯为主单体及交联功能单体共聚，制备了软壳硬核的核壳乳液，然后与纳米二氧化硅、填料和助剂等复合，制得的涂料在环保型路标方面有优异的性能。纳米二氧化硅表面的活性羟基参与交联反应和键合反应，改善了涂料的综合性能。Nakatani 等由硅氧烷低聚物和含苯基的烷氧基硅烷经反应制得聚硅氧烷基料，再将有机的含苯基聚合物均匀分散在其中，得到一种适用于塑料基材的有机－无机复合涂料。涂膜具有良好的弯曲柔软性、附着力和耐热水性能。1 3 混合型无机组分先预处理，得到改性的复合材料。再将该材料加入到有机涂料中，得到混合型有机－无机复合塑料涂料，如图3 所示。Chen 等将纳米ZnO 用KH550 进行改性，制得改性纳米ZnO 粉体( APS －ZnO) 。再将APS －ZnO与CDI 活化的硬脂酸( CDI －SA) 反应，并经过一系列后处理，得到表面改性的纳米ZnO 粉体( CDI －SA－APS －ZnO) 。将CDI －SA －APS －ZnO 加入到聚氨酯涂料中制备纳米复合涂料，所得涂料的紫外吸收性能、抗拉强度和断裂伸长率有明显提高。Ye 等以 －甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷( MPS) 为改性剂，制得分散的改性纳米SiO2 /丙烯酸酯单体分散液( DSAM) 。然后再以甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯为共聚单体制备了改性SiO2 /丙烯酸酯复合乳液。实验结果证明，改性SiO2的加入明显提高了涂膜的硬度、附着力、抗冲击强度、柔韧性等。2 水性无机－有机塑料涂料的制备方法水性无机－有机复合涂料所用到的无机、有机组分的不同，其制备方法也有不同。常见的方法有机械共混法、溶胶－凝胶法、偶联剂改性法等。2 1 机械共混法共混法也称纳米微粒填充法，是将有机物( 聚合物) 与无机纳米粒子共混，该方法适合于各种形态的纳米粒子，是制备复合材料最简单的方法，如图4 所示。