“绿色”涂料给塑料制品“添精彩”

“绿色”涂料给塑料制品“添精彩”

肖艳

时下，随着塑料制品行业的快速发展，塑料涂料的发展势头迅猛，尤其在汽车工业、家用电器等领域增长明显。目前，工程塑料制品主要是用于家电、电子、汽车、通信等行业的配套件，正是国家出台家电下乡政策的物质器材。随着政策出台或将带动了我国工程塑料制品需求量的大幅度上升。此外，工程塑料还在航天、电子等领域获得了普遍应用，经济效益极为显著。据权威部门的市场调查预测,今年我国塑料制品市场将持续走强,在包装、工程、建材、农用和日用塑料制品等各个领域都有较大幅度的增长。我国塑胶涂料的年消费量在10万t以上，并且预计今后所用的塑料涂料消费量将以年均10%～15%速度递增，这给涂料行业提出了新的机遇和挑战。我国塑料涂装的涂料用量在涂料工业中位居前列，其消费量仅排在建筑涂料、汽车涂料和木器涂料之后，市场前景看好。

1.塑料涂装涂料向低碳环保方向发展

在现代社会中，除了交通运输业带来的第一污染源(如汽车尾气、油品渗透等)之外，涂料是的第二大污染源，因此，涂料对环境的污染问题越来越受到重视，绿色涂料的出现无疑是健康的保证。所谓绿色涂料，就是能够保护环境的涂料，具有无毒、无异味的特点，能抑制霉菌的生长。即低碳环保“绿色”涂料是其性能指标、安全指标在符合各自产品标准的前提下，同时符合国家环境标志产品提出的技术要求的涂料产品。有机挥发物对我们的环境、我们的社会和人类自身构成直接的危害。美国洛杉机地区在1967年实施了限制涂料溶剂容量的66法规，自此以后，国外对涂料中溶剂的用量的限定愈来愈严格，开始的时候，只对一些可发生光化学反应的溶剂实施限制，除了水、丙酮等以外，几乎所有的溶剂都能发生光化学反应。因此，我们常用的一些溶剂如甲苯、二甲苯、丁酮、醋酸酯等都在限制之列，乙醇也不例外，该尽量减少这些溶剂的用量。

尽管不需要成膜助剂就能成膜的乳液对于生产低VOC和零VOC涂料是至关重要的，但仅此是不够的,还要求这类乳液具有很低的残余单体含量，因为残留单体不仅提高VOC含量,而且还产生难闻气味。同时要有不含溶剂、环境友好型的助剂和色浆与之相配。还要求乳液和色浆中不含烷基酚聚氧乙烯(APE),APE降解性差，对人体内分泌有干扰作用。此外,防腐剂和PH调节剂的释放问题也需考虑。健康功能性环保涂料是指涂料除无污染外,具有如抗菌、除臭、净化空气、呼吸调湿等对环境改善、对人体健康有益的涂料,如活性炭墙材。有机挥发物对我们的环境、我们的社会和人类自身构成直接的危害。一般说来涂料干燥以后,它的溶剂基本上可挥发掉,但这要一个过程，特别是室温固化的涂料,有的溶剂挥发得很慢,这些溶剂的量虽然不大，但由于用户长时间的接触,溶剂若有毒,也会造成对人体健康的伤害，因此在制备时一定要限制有毒溶剂的使用。

近几年来,随着科技的发展,塑料制品已广泛应用于家电、汽车、建材、办公设备、电子通讯及医疗器械等行业,成为国民经济和国防建设不可缺少的重要材料。由于塑料具有性能优势,能降低产品重量,设计更灵活,从而提高设计效率,降低系统成本,还能提高部件性能。在很多应用场合,还需对塑料部件进行涂装印刷,如汽车部件、生活用品、儿童玩具、包装材料等。随着我国塑料和橡胶工业的飞速发展，家电行业、汽车行业、玩具行业纷纷从国外引进生产线，与其配套的塑料零部件所用的涂料及涂装线已逐步在我国推广

和使用。

国内塑胶涂料的高档品种主要集中在外资企业，国内企业大多以生产中低档产品为主，塑料玩具涂料的生产企业主要集中在江浙地区。国内现有塑胶涂料的品种、质量与先进国家的差距较大；技术性能和外观要求极高的高装饰性塑胶涂料还有待于进一步开发。今后涂料发展的总体趋势是专用漆的比重进一步增加，产品向环保、低毒型方向发展，塑胶涂料也不例外。以水为稀释剂的塑胶涂料，对ABS、HTPS、PS塑料有良好的附着力，各项性能优异，抗菌效果达90%以上，可涂装于家电产品、手机、电脑、汽车内饰塑胶机壳配件，以达到外型美观及保护功能效果。目前，我国塑料涂料高端市场被国外大公司控制，主要有荷兰阿克苏诺贝尔公司，美国杜邦公司和PPG公司，日本的武藏涂料公司等。阿克苏诺贝尔在天津开发区的新工厂以及在广东东莞，浙江嘉善的工厂主要生产用于木器、卷材及特种塑料产品的涂料，其在苏州的工厂生产汽车塑料件用涂料；2007年9月，美国PPG工业集团投资1000万美元在天津建立新工厂，用于消费类电子产品涂料及工业涂料的生产，产能达到7万t/a；日本武藏涂料公司在天津厂区投入塑料涂料的商业生产，其产品主要包括用于手机表面用涂料，电子仪器和家电用涂料等。国内企业大多以生产中低档的塑料涂料产品为主，工厂主要集中在广东，浙江及江苏一带。

在高性能与环境友好两者的相结合的竞争中，聚氨酯涂料成为涂料工业的原材料供应商首选产品之一。如今世界上的所有顶级涂料公司都在一定程度上使用基于聚氨酯的产品来服务他们多样化的市场和客户。聚氨酯在耐腐蚀性、耐候性、耐刮擦性等方面性能优异，同时具有环境友好这一特性。尽管聚氨酯涂料在我国只占整个涂料领域的4%，然而水性涂料正以大于8%的平均增长速率增长。水性聚氨酯涂料是传统涂料材料的有效替换品，因为水性聚氨酯涂料具有无毒、不燃、无环境污染、无VOC，并且节约能源。

2.涂料对塑料粘附性的理论和应具备的性质

塑料制品涂装是对金属以及复合材料涂装工艺的延伸。塑料涂装的设备、技术、术语以及法规都同样来自于一般涂料工业。但是保证塑料涂装性能和质量的知识却和其他底材要求的不一样。主要是因为涂料部件的表面能与普通金属材料相比更低,而且塑料底材和涂料的化学相似性比较高,必须认真考虑涂料材料的性质,涂料和底材的界面及底材本身的特性。

涂料的种类很多，选择塑料和涂料体系，必须保证选择的涂料体系对塑料有足够的附着力。要获得足够的附着力必须遵循一些基本原则：对底材要润湿；塑料边界层要有足够的内聚强度；避免塑料和涂料过渡层积累内应力等。底材的润湿程度可通过测定涂料润湿塑料时的接触角来判定，接触角的大小可直接反映底材表面自由能的大小。接触角小润湿性就好,表面能越低的底材越难润湿。为得到良好的润湿,常在涂料中加入有机硅偶联剂来降低液体涂料的表面张力。选择合适的涂料仅仅是获得良好附着力的前提条件,底材表面的自然特性对涂料在其表面的附着起主要作用,塑料底村的注塑条件对其表面影响很大,如注塑压力、温度、时间、注塑冷却速率等因素;塑料零件喷涂前所处的条件对附着力也有较大影响,例如温度、湿度、内应力以及表面光洁度。内应力可在零件注塑过程或修剪过程中形成。涂料在喷涂及固化过程中溶剂迁移或加热塑料使其松弛、收缩,可有效降低内应力。复合塑料底材的结晶度越高涂料在其表面的附着力越小。

塑料涂装附着力的理论主要有：Derjaguin提出的静电理论；吸收和机械咬合理论；Xyutskii提出的扩散理论。其中,扩散理论得到较多的承认,它认为涂层附着力的大小与涂料扩散到塑料底材内部能力的大小密切相关。涂料一旦渗透到塑料底材中,渗透物与塑料底材间存在的静电和机械咬合现象将明显增强二者之间的附着力。塑料表面用涂料应具备以下性质：涂料对塑料底材必须有良好的结合力；涂料不能过分溶蚀塑料表面；涂料应具有一定的硬度和韧性，以克服涂料的日常磨损；根据塑料底材的需要配置性能各异、色彩鲜艳、丰满光亮、耐候性强的涂料；施工方便，常温自干，干燥速率要适宜，且能掩盖塑料制品成型过程中所产生的小缺陷。要使涂膜与塑料底材有良好的附着力，涂料充分润湿底材的同时，涂料中的溶剂对塑料要有轻微的溶解，使涂料与塑料表面有一个互溶层，这样就使涂料与底材结合在一起，产生良好的附着力。但涂料也不能过分溶蚀塑料底材表面，否则塑料底材表面会凸凹不平，漆膜起皱，流平性不好，外观难看。

塑料制品环保型涂料必须符合以下要求：原料和

生产工艺应对操作人员的身体健康、对环境没有影响；涂装施工时对操作人员的身体健康和环境没有影响；涂层的物理、化学性能和安全性符合有关国家和国际法规。目前，塑料制品的应用日趋广泛，由于塑料制品的耐热变形温度低，对溶剂敏感等一些特点，用于塑料制品的涂料应具备以下性质：涂料对塑料底材必须有良好的结合力，且不能过分溶蚀塑料表面；涂料应具一定的硬度和韧性，以克服制品的日常磨损；施工方便，常温自干，干燥速率要适宜，且可掩盖塑料制品成型过程中所产生的小缺陷，在其表面形成性能各异、色彩鲜艳、丰满光亮、耐候性强的涂膜。

直接影响塑料制品涂料环保指标的要素有：重金属含量、邻苯二甲酸酯类增塑剂、禁用溶剂、主要成膜材料中残留单体、助剂中有害物和生产环境的交叉污染。间接影响塑料制品涂料环保指标的要素有：塑料中重金属含量超标、塑料中邻苯二甲酸酯类增塑剂超标、塑料中残留单体超标、塑料中有禁用的含溴阻燃剂、塑料不正确的表面处理方法和涂装环境的交叉污染。应对重金属含量超标，要求塑料制品拒绝使用含有以下有害物的塑料：硬酯酸铅、镉热稳定剂、三氧化锑、砷、钡、铬、汞、硒超标的助剂，严格控制颜料的质量。涂层中重金属含量超标的主要来源是无机颜料,选用合适的颜料、用有机颜料替代某些重金属含量高的无机颜料是非常必要的。基于以上要求,塑料制品涂料一般选用热塑性丙烯酸树脂作为基料。热塑性丙烯酸树脂具有色泽浅,透明度好,耐光、耐候性好,保光、保色性好，耐腐蚀性好，耐热性能好等优点。选择合适比例的丙烯酸单体合成热塑性丙烯酸树脂,以制备满足要求且耐醇性优良的丙烯酸涂料用于ABS塑料的涂装。

3.塑料构件涂装涂料的品种结构特点

近年来，我国的塑料涂料从一般装饰性到特殊功能性，从溶剂型到水剂型都发展较快。目前已研发并生产了可用于涂装ABS、HIPS、PS和PP等底材的塑料涂料，主要品种有：热塑性丙烯酸酯树脂涂料、热固性丙烯酸酯-聚氨酯树脂改性涂料、氯化聚烯烃改性涂料，改性聚氨酯涂料等品种，其中丙烯酸类涂料应用最为广泛。塑料涂料所应用的领域多为高科技、高附加值的产品，涂料行业的许多高科技涂料产品也不断应用在塑料涂料中，如随角异色涂料、珠光涂料、陶瓷涂料、智能涂料、特殊功能涂料等。

常用塑料用涂料组成中包含成膜物质、颜料、溶剂、助剂等4个组分。非转化型成膜物质有天然树脂和合成的热塑性树脂。转化型成膜物质的品种有干性油、半性油等具有一定数量官能团的低分子化合物。颜料使涂膜呈现色彩，并使涂膜有一定的遮盖力，发挥其装饰和保护作用，还能增强涂膜的机械性能和耐久性能，以及提供某引起特殊功能。填料又称为体质颜料，主要作用是用来增加涂料的不挥发份，还可改善涂料的施工性，提高颜料的悬浮性，防流挂的性能及提高漆膜的耐水性、耐磨性、耐湿性，并能降低涂料的成本，有利于提高涂膜对塑料的附着力。溶剂是用来溶解和分散成膜物质，形成便于施工的液体并在涂膜形成过程中挥发掉的液体。还有一种既能溶解或分散成膜物质，又能在涂料成膜过程中，和成膜物质发生化学反应形成不挥发组分而留在涂膜中的化合物，称为反应性溶剂或活性稀释剂。塑料用涂料与金属及木材用涂料的主要区别在于：塑料用涂料的被涂基材为高分子材料及塑料；塑料的一些性质如热变形温度表面能耐溶剂等性能，直接影响着塑料用涂料的选择配方设计、施工方法等。

设计塑料用涂料的配方时，除保证涂料的树脂施工时不拉丝、易于流平、常温易自干、漆膜丰满度好、耐候性好外，选择溶剂体系是配方的关键。设计恰当的溶剂体系，可提供与塑料底材相近的溶解度参数，做到对底材附着力好又不明显溶蚀底材，保证漆膜流平性好，外观平整光滑，干燥速度适宜。目前使用的涂料体系很多，根据塑料不耐温的特点和对漆膜的要求，大多选择综合性能优异的常温自干型热塑性丙烯酸涂料和低温烘烤的聚氨酯涂料。另一种方法是按量计算，陆续调入不同的溶剂，将溶剂涂在塑料底材上，以混合溶剂刚好侵蚀塑料底材为准。以这样的溶剂配制涂料，一般经过几次试验就可确定漆料体系。在确定溶剂体系时，要兼顾溶剂的挥发速度。溶剂挥发太快，漆料流平性不好，易产生针孔、泛白等弊病；溶剂挥发太慢，漆料易流淌，固化速度太慢。塑料表面涂装比在钢铁木材上要困难得多，要根据不同的塑料底材选择不同配方的涂料，必要时涂装前要进行表面处理。使用的处理方法有等离子放电、重铬酸钾和高锰酸钾酸性溶液清洗和溶剂清洗等。现在这些方法较少使用，主要在涂料配方中做文章，大气的温度和湿度也是影响涂料附着力的重要因素，应加以

注意。

ABS、PVC塑料的极性较大，和多种涂料有较强的亲和力，可选择的涂料品种较多。如热塑性丙烯酸漆、醇酸改性丙烯酸漆、聚氨酯漆、硝基漆、乙烯类漆等；PS、HIPS等塑料对溶剂敏感，容易被溶剂蚀，且耐温性较差，一般选择常温自干的热塑性丙烯酸漆、改性丙烯酸漆或硝基漆等，并小心选择配套稀释剂；对于非极性的聚烯烃PP、PE，涂料在其表面难以润湿和附着，且它们的耐溶剂性很强，难度最大，比较实际的办法是加涂一层薄层底漆（过渡层），此底漆中溶解一部分氯化烯烃（CPO），以增加面漆附着力。

4.车用塑料涂料的市场需求及应用

汽车工业是我国经济增长的重要组成部分,“十二五”规划明确提出发展汽车工业的核心是要拥有核心技术。我们知道汽车工业的发展同塑料工业的发展是密不可分的。目前,发达国家车用塑料的用量占塑料总消费量的8%～10%,每辆车100千克～130千克,占整车装备质量的10%左右。从单一品种的市场来看，今后，汽车配件应用领域是塑料涂料最大的市场，约占全部塑料涂料市场的42%。由于国内产量难以满足需求，我国每年还将进口汽车塑料。

近年来，随着国内汽车市场的火热升温，我国的汽车工业得到了迅猛发展，这也使得人们对汽车的外观、安全性和节能环保提出了更高的要求。而轻质塑料材料的使用不仅能减轻汽车的质量、节约能源，使汽车更加安全舒适，它还比金属更耐大气腐蚀、耐汽油，易于加工成型而降低生产成本，因此得到了越来越广泛的使用。虽然塑料件的应用具有众多优势，但是塑料件本身也面临很多问题，例如耐紫外光性差，易老化。因此，为了改善塑料制品的质感，提高其防护功能和装饰效果，延长塑件寿命，必须对塑料制品进行表面涂装。大多数塑料具有极性小、结晶大、表面张力低、润湿性差、表面光滑等特点，导致塑件涂层附着力变差。因此，如何提高塑件涂层的附着力是塑件涂装需要解决的关键问题之一。

塑料材料因其密度小、价格低廉、制造方便等优点在工业中的应用越来越广泛，如汽车挡泥板、摩托车部件、手机、计算机、电视机外壳、音响设备、照相机、工艺品、仪器仪表外壳等都使用塑料。但塑料制品模压时会产生颜色不匀、色泽单调、废品率高、回收后应用困难等弊端。若用油漆涂装，按色泽、光泽、图案等要求加工，可掩盖其颜色不匀、色泽单调、花斑疵点、日晒老化变脆、划痕等缺点，使不合格变为合格；通过涂装也可大大改进塑料制品的防污、防静电吸尘、改善手感及美观性。制作塑料件常用的塑料品种有ABS、PVC、PS、HIPS、PC、PP、HIPP、PE、尼龙、聚醚以及塑料橡胶复合物等。这些塑料制品有些耐热性较差，常用耐候性、保光保色性能较好的自干型涂料涂装，如热塑性丙烯酸漆、聚氨酯漆，调配成单色漆、金属漆、亚光漆、桔纹漆等。由于不同的塑料本身的强度、结构性能、内部应力、热变形温度、耐化学、耐冲击性及表面光洁度等不同，涂料涂装的难易程度、涂装工艺也会不同；特别是成本低、易加工、机械性能优良的聚烯烃（PP、PVC、PE等），市场需求量大，且增长迅速，而这类塑料的表面自由能低，涂料难以附着，为涂装带来了很大困难，因而对它们的涂装技术要求很高。

在全球范围内，塑料涂料的应用领域不尽相同；在欧洲，汽车零部件（包括改性PP、RMP）用塑料涂料的市场份额约占50%，而我国的塑料涂料市场份额的比例大约为：汽车20.2%，手机29%，计算机及相关产品18.6%，玩具10.9%，家用电器9.2%，其它（包括鞋类）12.1%。在我国，塑料涂料的市场价格是有差别的。应用领域不同，塑料涂料的产品价格也有明显差别，进口品牌与国内品牌的价格相差也比较大。

汽车塑料涂料与其他金属部件用涂料相似，也分为底漆、底色漆、清漆或面漆（面漆用来代替底色漆/清漆体系）。底漆可直接涂在经表面处理过的塑料底材表面上，一般要求膜厚30μ m左右，以完全覆盖部件表面的流痕和缺陷。环氧-聚酰胺双组分塑料底漆主要用于汽车前后保险杠上，因保险杠一般是聚丙烯的，该底漆中还加入了少量氯化聚丙烯作为基料以提高底漆的附着力。另外，还有溶剂型单/双组分聚氨酯底漆用于汽车保险杠和其他塑料部件上。底色漆一般多采用与金属部件用底色漆组分相同的体系，膜厚一般为（10～15）μ m。清漆主要是溶剂型双组分聚氨酯体系，即将聚丙烯酸酯及聚酯类与多异氰酸酯结合，其漆膜能达到所需的柔韧度，还具有高耐化学品性和良好的机械性能。清漆膜度一般要求约35μ m，以提供色饱和度，并能达到与车身一致的光泽。塑料单色面漆也是采用双组分聚氨酯体系来达到

与车身一致的外观和性能要求。各种汽车塑料涂料的烘烤温度均在80℃左右。

塑料件在汽车上的广泛运用对于汽车工业的发展具有重要意义，它不仅能减轻汽车的质量、增强动力，使汽车运行更加平顺温馨，它还比金属更耐大气侵蚀、耐汽油，易于加工成型而下降材料成本等，时下更多的汽车部件均已采用工程塑料或聚合物基复合材料。

为解决汽车塑料件涂层附着力的问题,汽车塑料件的工艺流程大致可以分为以下几部分：坯件打磨一化学处理一除尘一喷底漆一色漆一罩光一烘烤一交验一合格品入库一不合格品返修或脱漆。据了解,在这众多的工艺环节中,提高塑料件涂层附着力最重要的环节就是漆前预处理。汽车塑件件漆前预处理的目的是通过一系列物理化学方法，提高涂料对塑料的附着力,减少涂层的各种缺陷,从而提高塑料涂层的质量。塑件漆前预处理有常规处理法、酸处理法、火焰处理法、界面活性剂处理法、热溶剂处理法、紫外线处理法和等离子处理法等。

塑料件涂覆涂料不仅能够改良其表面性质，有时还能够实现性能的改良。汽车灯罩与反光镜材料以塑料替代玻璃就得益于光固化涂料的解决技巧。聚碳酸酯具备易加工成型、质量轻、柔性强、不易破碎等长处，但它的表面强度不够，不耐刻划和刮擦，而且耐候性差，易变黄。采取光固化涂料改良其表面性质，不仅可节省涂装时间，而且涂层有很好的光学耐擦性能，并有满意的耐候性能。因此，现在聚碳酸酯灯罩已完整替代玻璃灯罩。汽车反光镜也是用塑料制成，但有很高的反光性能，为此，塑料表面须经3次紫外光照射处理。首先塑料要经过紫外光照射使表面产生光化学反应而增加表面张力，以利于光固化涂料的流平与附着；经过涂布光固化清漆后，塑料表面变得平整而易于金属化；而后在真空沉积箱中实现金属沉积。在塑料表面金属化后还须要涂布一层光固化涂料，以掩护金属反光层。

5.环境友好型塑料涂装水性涂料的应用前景

随着科技的发展塑料制品已广泛应用于家电、汽车、建材、办公设备、电子通讯及医疗器械等各行业成为国民经济和国防建设不可缺少的重要材料。但塑料除本身耐紫外光等环境腐蚀性不甚理想外在加工成型后也常产生各种表面缺陷。因此塑料的应用必须进行二次加工即用涂料进行涂装起到美化装饰作用并提高其耐蚀耐候性及使用寿命。

水性涂料是以水溶性树脂或不同类型的分散树脂为基料的涂料,也称水基涂料。它的基本组成为:不同形式的水性树脂、颜料及填料和有关助剂,在施工过程中以水为稀释剂。与传统的溶剂型涂料相比,水性涂料最大的优点是大大降低了挥发性有机溶剂的用量或基本上消除了有机溶剂的存在,因而更符合环保要求。相比于其它低污染涂料,水性涂料具有可实现技术途径多、应用面广、安全、施工相对简单等特点而成为首选品种,受到广大涂料科研人员和用户的关注。据报导,全球每年水性涂料的需求量以大于10%的速度递增,美国塑料用水性涂料增长到17%。我国要与世界接轨,也必须在塑料涂料的水性化、无污染化、低成本化上下功夫,水性塑料涂料的技术推广急需且迫切。近年来,我国的塑料涂料从一般装饰性到特殊功能性,从溶剂型到水剂型都发展较快。目前已研发并生产了可用于涂装ABS,HIPS,PS和PP等底材的塑料涂料,应用领域不断拓宽。

随着人类环保意识的增强各国对VOC挥发性有机化合物的排放相继制定了环保法规且限定排放标准日趋严格，旨在鼓励推广使用绿色环保、节能减排的新产品。因此在涂料涂装领域安全和低VOC的水性、粉末和高固体分等环境友好型涂料的开发和应用势在必行。

水性聚氨酯作为一种合成高分子材料，综合性能优异，符合当前涂料的发展方向。水性聚氨酯涂料的柔韧性、机械强度、耐磨性、耐化学药品性、不可燃性及耐久性等性能使得在欧洲、美国和日本市场这些国家和地区将其视为高性能的现代涂料品种而在大力研究开发。

现阶段塑料用水性涂料的研究进展 相比于其它低污染涂料水性涂料具有可实现技术途径多、应用面广、安全、施工相对简单等特点而成为首选品种受到广大涂料科研人员和用户的关注。我国要与世界接轨也必须在塑料涂料的水性化、无污染化、低成本化上下功夫。水性塑料涂料的技术推广急需且迫切。我国政府对环保型和低VOC释放量的产品出台了严格的法律法规，因此水性或高固含的聚氨酯涂料产品尤其令我国涂料行业关注。目前，我国用于涂料工业的聚氨

酯技术（不包括建筑涂料）所占的比例超过25%。聚氨酯技术在防腐涂料、塑料涂料和汽车原厂漆方面的应用也越来越大，占10%的市场份额。水性聚氨酯涂料受重视的程度在提高，水性聚氨酯涂料将成为未来涂料产业的发展趋势，也将为聚醚的应用带来新的需求。

目前市场上可应用于塑料制品的水性涂料品种和水性木器涂料类似主要使用水溶性涂料和乳胶涂料按树脂分类主要有水性丙烯酸、水性单组分聚氨酯、水性双组分聚氨酯等此外还包括水性光固化类型。这些品种主要应用于ABS、PS、PC/ABS、PVC等极性塑料表面对于非极性的PE、PP等表面张力很小的塑料需做特定的前期表面处理或是将氯化聚烯烃树脂通过外乳化或其他改性方法使其水性化。水性丙烯酸涂料用的丙烯酸树脂主要是丙烯酸、甲基丙烯酸及其酯与乙烯系单体如苯乙烯经共聚而得到的热塑性或热固性丙烯酸系树脂及其它具有活联官能团树脂改性的丙烯酸树脂。根据树脂在水中的状态分为水溶性、水乳性和乳胶型丙烯酸涂料。水性丙烯酸树脂通过添加增稠剂、消泡剂、催干剂、防霉杀菌剂、缓蚀剂等助剂构成涂料。

塑料用水溶性丙烯酸由于需水溶相对分子质量不会太大否则水溶困难。因此它作为一种高分子材料使用多半制成热固性。其成膜方式都是通过交联化主要是通过外加交联树脂如环氧树脂、酚醛树脂、氨基树脂等来实现外交联。另一种为丙烯酸乳胶漆按所用乳胶一般分为3类即全丙乳胶漆苯丙乳胶漆和乙丙乳胶漆以全丙乳胶漆性能最佳。水性丙烯酸酯涂料具有防腐、耐碱、耐光、耐候、成膜性好、保色性佳、无污染、施工性能良好、使用安全等特点并且可通过改变共聚单体、交联剂种类及调节聚合物相对分子质量等一系列措施改变涂料的各种性能。但该涂料也存在一些缺陷如易失光、透水性、吸水性较高、热粘冷脆。人们研制水性丙烯酸酯复合乳液通过各组分间的优势互补来提高水性漆涂膜的整体性能如光泽、耐水性、附着力等。水性丙烯酸酯涂料更多地是通过采用其它树脂或单体对其进行改性。如:环氧树脂改性水性丙烯酸酯树脂、水性聚氨酯丙烯酸酯树脂、含氟或含硅水性丙烯酸酯树脂等。

水性双组分聚氨酯相对于其他水性涂料性能卓越可满足大多数塑料品种对涂层性能的要求是水性塑料涂料的主要品种之一。随着对水性聚氨酯结构、性能、成膜过程的反应机理等进一步研究结合新的水性多元醇聚合物的合成技术水性聚氨酯涂料将会变得施工方便、涂膜性能易于设计和优化以满足特殊用途。如依靠聚氨酯分子的可裁剪特性在其链上引入含氟、含硅聚合物链以赋予聚氨酯涂膜多功能性水性双组分聚氨酯涂料亦可作为特殊软感涂料其涂膜具有从橡胶到丝绒般触感、良好的柔韧性、低温弹性、耐溶剂性、耐化学品性、耐清洁剂擦洗性和良好的附着力可应用于汽车内部塑料仪器表面的涂装。UV固化水性涂料一般由水性齐聚物、光引发剂、助剂和水组成。水性齐聚物的不饱和官能团在光引发剂的作用下经紫外光照射发生自由基聚合而固化。这种不饱和树脂多以常见树脂进行不饱和官能化而得。按齐聚体的化学结构及组成主要可以分为不饱和聚酯、聚氨酯丙烯酸酯PUA、聚丙烯酸酯和聚酯丙烯酸酯等4类。它们可以是水溶性的也可以是乳液或水溶胶。其中PUA涂料的综合性能最好包括手感、柔韧性、较高的抗冲击性和抗张强度是UV固化水性涂料中的研究热点。目前在欧美等发达国家一些公司已推出了光固化水性涂料产品主要用作塑料清漆、罩光清漆、丝印油墨等。目前虽然塑料用涂料仍以溶剂型涂料为主但水性涂料的市场会随着环保法规的日益严格和本身技术的逐渐完善而不断上升高性能与低VOC含量相结合的塑料用水性涂料具有广阔的应用前景。

6.结束语

塑料制品是国民经济各领域和人们日常生活中必不可少材料，是金属、木材、皮革等非再生或缓慢再生性自然资源的良好替代材料，以质轻、易加工、耐腐蚀、资源丰富等优点取胜。塑料涂料是涂料体系较复杂的一类，其配方因塑料底材的不同差别很大，掌握塑料涂料配方理论，解决涂料在塑料底材表面的润湿和附着力问题是此类涂料的技术关键。随着塑料加工与改性技术不断提高，特别是在汽车塑料应用领域迅速扩展，不同领域对塑料材质、表面装饰及环保法规等要求日益增强，为促进环保型塑料材料及塑料涂装发展，这就要求各涂料厂家与涂装技术人员共同研究不断改进，从而减少塑料涂装对人体及环境公害；另外新工艺、新技术在行业中的应用日益广泛，对减少污染物排放和大气污染的控制起到积极作用。