塑胶硬质涂料

　　由于塑料材料在汽车、电子和通讯等行业应用的增长，塑料涂料在最近几年也有了飞速的发展。
        
    塑料表面涂料的一些常见功能有：涂料对塑料表面可以起到良好的保护作用，防止机械磨损；涂料可以赋予塑料表面很多装饰效果（高光、哑光、锤纹等）；涂料也可以给塑料带来很多功能效果，如：防反射，防静电等。而当强调涂料对塑料表面的保护功能时，就需要开发出相应的高硬度涂料。
        
    由于固化后体系具有高度的交联结构，具有良好的物理机械性能，所以目前在木器，家具，建筑，印刷和电子领域UV涂料技术得到越来越多的应用，以便提供具有良好性能的涂膜，对底材进行保护。但是总体来说UV涂料在塑料上的应用还相对有限。
        
    目前，在塑料涂料中UV涂料主要应用于手机、电脑、MP3播放器、照相机、家用电器以及化妆品包装等方面。在亚洲地区，以上这些应用领域对涂料的需求已经达到约16000吨/年，并以15-20%的增长率每年递增。在亚洲范围内，日本仍然主导着UV塑料涂料的市场，中国紧随其后成为第二大应用市场，但目前进口涂料产品仍然在中国市场占主流地位，中国本土的涂料制造商正在非常积极利用各家原材料供应商、设备供应商提供的资源自主开发具有自身特点的涂料体系。而韩国已经在化妆品包装真空镀膜涂料这一领域开发出非常成功的涂料体系。
        
    本文的目的是提出涂料制造商在开发涂料过程所遇到的一些典型问题并结合这些实际问题对一些新推出的树脂产品进行使用性能的检测。

    一些评价漆膜力学性能的常见方法
        
    铅笔硬度
        
    由于铅笔硬度具有简单、便捷的特点，所以这种方法在检测时最常用。用于测试用的铅笔包括从最硬的9H到最软的9B，H代表硬，B代表黑，HB代表硬和黑的铅笔。最硬的是9H，依次为8H,7H,6H,5H,4H,3H,2H和H。F表示中等硬度；然后依次为HB,B,2B,3B,4B,5B,6B,7B,8B，9B是最软的铅笔。
        
    当两个不同的面漆施涂于相同的体系之上，不管是直接在底材或是在底漆上，铅笔硬度可以作为一种衡量漆膜硬度的对比手段。但铅笔硬度的测量结果并非绝对，面漆之下的部分也会影响最终的测试结果，如一个相同的涂料涂布于不同的底材上时显示出的硬度会有很大的不同，所以在进行铅笔硬度的检测时应尽量做到在相同条件下，如相同的底材和膜厚。
        
    RCA检测
        
    RCA (涂层耐磨性) 检测是一种比较柔和的耐磨检测方法（与用于木地板或PVC扣板的耐磨检测方法相比）。检测原理是通过一个具有特定重量（通常是175g）的物件把自身重量通过一个橡皮轮传递到接触被测物件的纸带上，最后由纸带对被测物件进行磨耗测试。 测试的结果由磨穿底漆时纸袋累计走过的圈数表示。由于不管底漆还是底材时常都有颜色，所以很容易用眼睛直接辨别。
        
    RCA耐磨检测的方法对漆膜的厚度也非常敏感，因此两个涂料必须在同一条件下进行对比。
        
    对于手机漆而言一般的RCA耐磨要求在300-500转之间，一些高要求的厂家也会达到1000转。

    在中国手机漆市场上，RCA测试是必须的，有时也会配合应用一些其他的检测方式。而在其他一些亚洲国家最常用的是TABER耐磨测试。

    用于塑胶涂料耐磨检测的RCA测试仪

    Taber耐磨测试

    Taber磨耗测试仪由一个承放物件的水平测试盘，两个磨耗轮组成。测试过程中水平的测试盘会以恒定的转速转动，由两个磨耗轮对被测物件进行磨耗检测。由于恒定的转速和施重，所以磨耗轮可以对被测物件保持恒定的磨耗检测，通常选用的磨耗轮是CS 10F型号，施重为1000g。

    对于塑胶漆而言，Taber磨耗结果通常以两种方式体现：其一，磨穿漆膜所需的转数；其二，在固定转数下，漆膜状况的变化，如：光泽的降低，雾影的程度，漆膜失重的情况。

    钢丝球检测

    这是一个快速的检测方式，通过以恒定的力和速度用钢丝球对被测试物件进行往返的划擦，观察表面的变化。

    判断的标准可以是经过一定划擦次数后漆膜表面的透明度的变化，或是记录漆膜表面出现变化时的划擦次数。所以这种方法经常在底材为透明时使用，如：PS,PET,TAC等。

    其他的内部检测方法

    每个手机制造商都可能会有些自行制定的检测标准，例如有些厂商可能会用橡皮对漆膜表面进行涂擦的方法来表征涂膜的强度程度，但所有这些测试方式都是在尽量模仿实际应用时的外界条件，从而对涂料性能进行评价。

    柔韧性和脆性

    简单的柔韧性和脆性的检测是将涂好的试样板进行弯折而后观察表面是否有裂痕。

    其他的关键要求

    附着力

    在各种底材或底漆上获得良好的附着力对于涂料制造商来说确实是一个非常大挑战，涂料开发人员总是希望能开发出一种在常见塑料底材如ABS,PC,BMC或聚烯烃以及各种底漆（热塑性底漆或双组分PU底漆）上均具有良好附着力的涂料产品，根据我们的实验结果，各种铝粉底漆对附着力的要求尤其高。附着力的检测一般都是根据ISO 2409标准，即划格法，以不掉漆表示通过。附着力的测试一般在UV固化后进行，或者在UV固化后再进行一系列耐久性检测，如耐湿，耐热性检测后进行，此外观察物件在经历完这些耐久性测试后漆膜表面有无脆裂或其他变化也可从另一个侧面反映出附着力的好坏。当然，喷涂配方中的溶剂也对附着力有很大的影响。

    涂料固化前后颜色没有改变

    由于面漆大多数情况都是清漆，所以最理想的情况就是物件在涂布面漆前后没有颜色上的差异。颜色的变化主要取决于3点：

    —— 涂料体系自身的颜色：颜色的变化可以用色度计在涂布前和涂布后对样板进行测定，通常用Labvalues来表述。由于在树脂的生产过程中，抗氧剂、稳定剂和催化剂等物质都会对最终的产品颜色有很大的影响，因此对于树脂制造商来说，降低树脂自身色泽是一个重要课题也是今后工作的重点。

    —— 长时间放置或在光照射后的颜色变化：即通常所说的非黄变性或户外耐久性。这主要是由于树脂本身具有一些对光不稳定的结构，受光照射后产生颜色上的变化。通常情况下，应避免使用含芳香族环状结构的树脂，而脂肪族聚氨酯丙烯酸酯在这方面的性能非常出色。此外对光引发剂也要进行仔细的选择。

    —— 在金属底漆上，有些颜色变深的情况是由于配方中的单体如HDDA,TPGDA或TMPTA对底漆的咬噬引起的，因此为了获得良好的最终效果，目前的趋势是开发不含单体的预聚物。此外配方中的溶剂也会对底漆有侵蚀作用，在这方面也应予以考虑。

    表面状况

    喷涂获得良好的表面效果需要很多的调节技巧。配方设计和涂料使用人员需要处理很多表面缺陷如：橘皮、鱼眼、爆孔。所有这些问题的解决都需要对涂料体系进行很精细的调节，如调节溶剂体系在喷涂过程中的挥发速度，不要过快以取得很好的流平，但也不要过慢以防光固化前溶剂挥发不完全造成残留影响漆膜性能。 

    对目前塑胶面漆来说，物理干燥和交联固化处于两个完全不同的阶段。第一阶段通常是在60—80度进行溶剂的闪干；第二阶段是涂料自身在较低的温度下进行交联固化。因此涂料在第一阶段的表面状况也会一直保持到光固化后，这就是说在第二阶段没有可能除掉第一阶段产生的表面缺陷。

    目前UV涂料中常见的表面缺欠如：麻点问题, 可以通过使用齐聚物1, 2,3 来得到最大程度的解决，并通过选择合适的溶剂组合来获得令人满意的流平。

    综上所述，需要开发具有良好的喷涂施工性、流平性、防止表面缺陷的树脂产品，从而为配方开发带来方便。

    结论：用于塑胶表面的硬质涂料属于高性能的涂料，需要对颜色、硬度、耐磨、柔韧性和附着力有一个综合的平衡，此外最终的施工方法是喷涂并且必须获得良好流平、光泽等表面效果。