1 플라스틱 표면 접착 이론
플라스틱 표면에는 낮은 자유 에너지와 낮은 극성이 있다. 표면의 자유 에너지는 10-5J/cm2 보다 낮기 때문에 표면을 부착하기 어렵다. 페인트와 플라스틱 기재의 접착성에 대해 확산 이론, 용해도 매개변수 이론, 정전기 이론, 화학 결합 이론, 흡착, 기계적 교합 이론 등 많은 이론이 제기되었다. 이 가운데 확산 이론은 코팅의 부착력이 코팅이 플라스틱 기체로 확산되는 능력과 밀접한 관련이 있다는 것을 널리 인정받고 있다. 사실 각종 이론은 결코 모순되지 않는다. 코팅이 플라스틱 기판에 침투하면 침투물과 플라스틱 기판 사이의 정전기 및 기계적 교합이 이들 사이의 접착력을 크게 향상시킵니다. 페인트가 플라스틱 기재에 침투하려면 먼저 기재를 잘 적셔 페인트의 각 구성 요소 비율을 조정하여 기재에 펼칠 수 있어야 한다. 이때 코팅과 플라스틱 바닥은 화학력을 통해 결합됩니다. 성막 수지와 플라스틱 기재의 용해도 매개변수가 적절하게 선택된 경우 페인트막과 플라스틱 표면 사이에 혼합층을 형성하여 페인트와 플라스틱 사이의 정전기 및 기계적 물림이 함께 작용하도록 할 수 있습니다. 혼합층은 접착에 도움이 되지만 페인트의 용제에 의한 플라스틱의 경미한 용해에 따라 달라집니다. 페인트를 잘못 파악하면 플라스틱 기재 표면이 울퉁불퉁하고, 페인트막이 구겨지고, 평평성이 떨어지며, 미관에 영향을 미친다. 따라서 사용된 용제의 용해도 매개변수는 가능한 플라스틱의 용해도에서 멀리 떨어져 있어야 합니다. 플라스틱과 페인트는 물리적 화학적 이질성의 복잡한 시스템이기 때문에 수축 응력, 열 응력, 변형 응력 등과 같은 내부 응력이 있어 페인트의 부착력에 악영향을 미칠 수 있으므로 적절한 첨가제를 추가하고 적절한 페인트 시스템을 선택하여 제거해야 합니다. 서로 다른 플라스틱 기재도 구조와 극성이 비슷한 원칙에 따라 적절한 코팅 체계를 선택해야 한다.
2 다른 플라스틱 기판 코팅 연구 진행
현재 플라스틱의 주요 종류는 폴리올레핀, PS, ABS, PC, PMMA, 폴리 아미드, 폴리 에테르 플라스틱입니다. 그중 폴리올레핀, ABS, PS 플라스틱이 가장 널리 사용된다. 플라스틱 기재에 따라 구조와 극성 차이가 크기 때문에 플라스틱 기재마다 표 1 과 같이 서로 다른 코팅 체계를 사용해야 합니다.
표 1 다른 플라스틱 기재는 구조와 극성에 따라 다른 코팅 시스템을 선택합니다.
표 1
2. 1 폴리올레핀 플라스틱 코팅
폴리올레핀 플라스틱은 주로 폴리프로필렌 플라스틱 (PP) 과 폴리에틸렌 플라스틱 (PE) 을 포함한다. 폴리올레핀 플라스틱 기판은 높은 결정도, 강한 용제성, 낮은 표면 극성 및 표면 에너지를 가지고 있습니다. 적절한 코팅 시스템 외에도 적절한 표면 처리가 필요합니다. 플라스틱 기재와 비슷한 분자 구조와 용해 매개변수를 가진 염화 폴리올레핀 페인트와 플루오로 카본 수지 페인트는 좋은 부착력을 제공하며 이러한 플라스틱 페인트에 선호됩니다. 에폭시 수지, 폴리우레탄, 2 액형 아크릴 페인트도 사용할 수 있습니다. 폴리올레핀 플라스틱 페인트에는 두 가지가 있습니다. 하나는 염화 폴리올레핀 (CPO) 을 함유 한 페인트입니다. CPO 는 폴리올레핀에 극성기단' 염소' 를 도입하여 일부 페인트 수지와 섞어서 플라스틱 표면을 적셔 부착력을 높일 수 있다. 。 다른 하나는 CPO 가 없는 코팅입니다. 코팅과 기체 사이의 결합력을 높이기 위해서는 특수한 관능단을 도입해야 한다.
2.2ABS 플라스틱 코팅
ABS 는 아크릴로 니트릴, 부타디엔 및 스티렌으로 구성된 중합체입니다. 세 가지 구성 요소의 비율을 변경하고, 서로 다른 조합 방법과 중합체 분자량의 차이를 사용하여 다양한 성능의 다양한 규격의 ABS 수지를 만들 수 있습니다. 현재 단량체 함량은 20% 에서 30% 까지입니다. B 는 6 ~ 30% 를 차지합니다. S 는 45 ~ 70% 를 차지합니다. ABS 와 PS 가 같은 종임을 알 수 있다. 그러나 강성, 경도, 인성, 표면, 성형성 등의 장점으로 PS 를 훨씬 능가하고 있습니다. 그러나 상대적으로 비용은 PS 보다 높으며 개발을 제한합니다. ABS 에는 스티렌 단량체가 포함되어 있으므로 PS 플라스틱 코팅에 적합한 페인트도 ABS 코팅에도 적용됩니다. ABS 에는 극성 단체 아크릴로니트릴이 함유되어 있어 다른 플라스틱 제품보다 표면 장력이 높고 코팅이 용이합니다. 휘발성 페인트, 에폭시 알키드 니트로 페인트, 폴리 우레탄 유성 페인트, 아크릴 폴리 우레탄 페인트와 같은 2 액형 전환 페인트와 같은 다양한 페인트를 선택할 수 있습니다. 필요에 따라 이 페인트들은 연한 색, 반연한 색, 다양한 색상의 금속 질감 및 소프트 접착제 질감의 페인트를 만들 수 있습니다. 열가소성 아크릴 수지는 ABS 플라스틱 페인트의 기초재로 개발되었으며, 그에 상응하는 니스와 흰색 페인트를 준비하여 좋은 물리적 성능을 가지고 있다. 저수산기 아크릴 수지와 혼합 에테르화 멜라민 포름알데히드 수지는 산 촉매 하에서 저온교합으로 경화되어 접착력이 강한 1 액형 속건성 하이라이트 플라스틱 페인트를 형성한다. 아크릴 수지를 기초로 질화면으로 실온 건조 금속 플래시 페인트를 준비하는데, 아크릴산 아미노 플래시 페인트에 비해 고온으로 구워 막을 만들 필요가 없어 시공이 매우 편리하다. 그런 다음 열가소성 아크릴 수지, 아세테이트산 섬유소 (CAB), 다른 첨가제 등의 원료로 ABS 플라스틱용 표면 페인트를 만들어 금속 질감을 가지고 있습니다. 최근 일본은 고분자 수분 분산 수지, 금속 안료, 착색 안료, 필름 형성 보조제, 수성 코팅 보조제 및 물로 구성된 플라스틱 코팅용 모조 금속 수성 코팅도 개발했습니다. 다양한 플라스틱 표면, 특히 ABS 와 PS 를 코팅하는 데 사용할 수 있습니다.
2.3PS 플라스틱 코팅
성형성, 아름다운 외관, 뛰어난 종합 역학 성능으로 인해 개조된 PS 와 ABS 가 전기 플라스틱 케이스 시장을 주도하고 있습니다. 비용 상의 이유로, PS 는 ABS 보다 제조업자가 더 쉽게 받아들일 수 있다. 그러나 순수 PS 는 바삭하고 깨지기 쉬우며 내열성이 떨어지는 등의 단점으로 인해 적용이 제한됩니다. 고무기 중합체로 변형된 폴리스티렌을 통해 얻은 HIPS, 즉 고충격 폴리스티렌은 이러한 단점을 해결하여 가전제품 하우징에 널리 사용되고 있으며 ABS 를 대체하고 있습니다. HIPS 는 코팅에 좋은 부착력을 가진 극성 분자를 포함하는 무정형 무색투명한 플라스틱입니다. 적용 가능한 체계는 에폭시 페인트, 열가소성 아크릴 수지 페인트, 열경화성 아크릴-폴리우레탄 수지 페인트, 아크릴산 변성 알키드 수지 페인트, 알키드 수지 변성 폴리스티렌 페인트, 변성 셀룰로오스 페인트 등이다. 양증전은 아크릴 수지 기반 HIPS 용 플라스틱 페인트를 개발했으며, 질산면으로 아크릴 수지 페인트를 개조하여 카르복실기, 시안기 등과 같은 극성 기단을 도입하여 코팅의 부착력을 높였으며 좋은 효과를 거두었다. 방수민 등은 아크릴 수지로 질산염 페인트를 개조해 성능이 뛰어난 아크릴산 개조성 니트로 페인트를 만들고 HIPS 플라스틱의 표면 코팅에도 사용할 수 있다. 국내 컬러텔레비전 업계가 로우엔드 컬러텔레비젼에서 하이엔드 컬러텔레비전으로 발전했기 때문에, 그 페인트도 단층열가소성 페인트에서 하이라이트페인트로 발전했다. 이 경우 양국군 등은 TV 케이스 HIPS 플라스틱을 위한 하이라이트 코팅을 개발했다. 이 페인트는 열가소성 아크릴 베이스 페인트와 폴리우레탄 페인트로 구성되어 있으며 2C2B 공정으로 제조됩니다. 환경 친화적인 요구로 수성 페인트와 자외선 경화페인트가 발전하였다. 최금봉 등은 자외선 경화플라스틱을 위한 빗형 폴리아미드 프리폴리머를 개발했다. 저분자량 폴리아미드 수지와 아크릴산 우레탄기 모노 이소시아네이트의 가산반응을 통해 폴리아미드 주체인, 아크릴산 에틸에스테르를 측사슬로 하는 사전 중합체를 만들어 HIPS 플라스틱의 응용 요구 사항을 충족시킬 수 있다. Igami, Kiyotaka 등은 플라스틱 내광코팅을 위한 중합체 복합물을 개발했다. 이 복합물은 폴리에스테르 폴리올과 아크릴산 중합체 또는 폴리우레탄으로 만든 자외선 흡수 중합체로 구성되어 있습니다. HIPS 기재에 바르면 건조 후 부착력을 높이고 습윤 조건 하에서 내광성이 좋습니다.
3 플라스틱 코팅 개발 동향
가전제품, 휴대전화, 자동차 등 업종의 급속한 발전과 외부 표면 장식과 보호에 대한 새로운 요구로 플라스틱용 페인트는 다기능, 친환경 방향으로 발전하고 있다.
3. 1 기능성 플라스틱 코팅 연구 진행
3.1..1방화 플라스틱 코팅
방화 페인트는 난연성 페인트라고도 합니다. 플라스틱 자체는 고분자 재료이며 인화성 물질에 속한다. 플라스틱과 페인트에 효과적인 난연제를 첨가하면 방화 목적을 달성할 수 있다. AlbertoFina 등은 Al-POSS 가 없는 PP 에 비해 뚜렷한 난연효과를 보이는 알루미늄 이부타키배 반실록산 (Al-POSS) 을 PP 에 첨가했다. 왕화금 등은 개조성 고염화폴리에틸렌 수지를 성막물로, 계절사올을 성탄제로, 폴리인산암모늄을 성탄촉매제로 사용하여 플라스틱 제품 표면에 적합한 방화 성능이 우수한 초박형 방화 페인트를 개발했다. 왕민 등은 수지에 아미드와 구아니딘 성분을 넣어 방화 페인트를 개발했다. 가열할 때 아미드와 구아니딘 성분을 분해하면 NH3 과 CO2 와 같은 불연성 가스가 많이 생성됩니다. 이 기체들은 용융팀을 부풀린 거품층으로 불어 넣습니다. 이 팽창층은 강한 격리 기능 (단열, 칸막이) 을 갖추고 있어 기재를 보호하여 연소 조건에 도달하기 어렵기 때문에 화재를 효과적으로 예방할 수 있다. 중국 특허 1060859A 는 포름 알데히드, 우레아, 수산화나트륨, 멜라민, 디시 안디 아미드, 펜타 에리트 리톨, 인산, 트리에탄올 아민, 염산으로 만든 폴리 우레탄 플라스틱 난연 코팅도 소개했다.
3. 1.2 전도성 플라스틱 코팅
전도성 페인트는 1950 년대 말에 생산된 신형 페인트이다. 다른 페인트와의 주요 차이점은 전도성 충전제가 추가되었다는 것입니다. 가전제품, 휴대폰 등이 광범위하게 사용됨에 따라. 전도성 코팅은 전자기 간섭, 무선 간섭, 무선 잡음 간섭 및 코로나 간섭을 방지합니다. 일부 전도성 페인트는 정전기 방지 작용도 할 수 있어 사람들의 주목을 받고 있다. GE 플라스틱유한공사는 분말 코팅 기재에 적합한 전도성 수지 NorilGTX674PC 를 개발했습니다. 수지는 폴리아미드와 변성 폴리페닐 에테르로 만들어졌으며, 전도성 충전재가 함유되어 있어 전도성의 역할을 할 수 있다. 일본 신동 페인트사는 최근 전자기 간섭 (EMI) 차폐용 수성 전도성 페인트를 개발했는데, 주로 플라스틱 껍데기의 내부 표면을 칠하는 데 쓰인다. Axbridge 의 Trimite Co., Ltd. 는 최근 JKLOC-0/90 과 J 19 1 두 가지 새로운 전자파 차폐 페인트를 출시하여 항 EMI 요구 사항을 충족합니다. 이 두 가지 페인트는 ABS, PVC, 변성 폴리페닐 에테르 등의 혼합기재에 탁월한 커버력을 갖추고 있어 부착력과 전도성이 높아 비용을 크게 절감하고 응용 효율을 높일 수 있다.
3. 1.3 정전기 방지 플라스틱 코팅
플라스틱 등 비금속 부품 표면은 공기 흐름과 액체의 마찰이나 충격을 받을 때 정전기를 쉽게 생성하고 축적한다. 정전기가 어느 정도 축적되면 방전되어 각종 정밀 기기와 정밀 전자 부품의 고장과 폐기를 초래하고, 심지어 인화성 및 폭발성 물품의 화재나 폭발까지 초래하여 막대한 생명재산 손실을 초래할 수 있다. 또한 플라스틱 제품 표면에 축적된 정전기는 심각한 진공으로 인해 정화하기 어려워 제품의 외관과 초순 환경 (예: 수술실, 컴퓨터실, 정밀 기기 등) 에 영향을 줍니다. ). 플라스틱 표면 정전기의 발생과 축적을 피하기 위해 현재 외부 처리 방법은 플라스틱 표면에 정전기 방지 페인트를 칠하는 것이다. 첸 등은 아크릴레이트를 기초로 흑연과 같은 전도성 물질을 첨가하여 페인트막의 부피저항률을104 ~109cm 으로 한다. 전도성 소재를 첨가하여 만든 정전기 방지 페인트는 대부분 부착력과 내유성 차이, 색깔이 보기 흉하고 비용이 많이 든다. 일부 전도성 페인트는 정전기 방지에 사용할 수 있기 때문에 전도성 페인트를 직접 발라 정전기 방지층을 만들어 정전기 방지를 할 수도 있다. 전도성 폴리아닐린 복합 나노 재질을 직접 스프레이하거나 플라스틱 기재에 바르면 정전기 방지 역할을 할 뿐만 아니라 부착력이 높고 비용이 저렴합니다. 독일 Dressler 와 같은 플라스틱 표면에 정전기 방지제 용액을 스프레이할 수도 있으며, 성형 플라스틱 표면에 표면활성제 용액 (20% 유기 용액 포함) 을 스프레이하여 정전기 방지 작용을 할 수 있습니다.
3. 1.4 내마모성 스크래치 방지 플라스틱 코팅
휴대폰, 녹음기, 텔레비전 등과 같은 플라스틱 제품. , 일손과 자주 접촉하고 코팅이 쉽게 마모되기 때문에 코팅의 내마모성과 긁힘 내성을 높여야 한다. 일찍이 1940 에서 듀폰사는 관련 연구를 진행했다. 처음엔 기존 페인트 품종을 개선하기 위해서였지만 효과가 뚜렷하지 않았다. 이후' 폴리카보네이트 MR-5000',' TuffakCM-2' 등 유기 폴리실록산 시스템을 사용하여 코팅의 내마모성을 높이는 효과를 얻었다. 후세 사람들은 이를 바탕으로 대량의 작업을 하여 실리콘 페인트를 내마모성과 스크래치에 강한 페인트의 주류로 만들었다. 그 후, 플루오로 카본 수지도 연구되었다. 그 경질 코팅은 뛰어난 긁힘, 내마모성 등의 성능을 가지고 있다. 최근 몇 년 동안, 그것은 실리콘 수지와 함께 플라스틱 제품의 코팅에 광범위하게 적용되었다. 상해 유기화학연구소는 테플렌과 에틸렌 삼원 공중합체를 함유한 불소 플라스틱 코팅을 개발하여 내마모성이 좋다. 이와 동시에 플라스틱에 사용되는 자외선 경화 페인트도 개발 중이다. 실리콘 시스템에 비해 고체화 속도가 빠르고, 조작이 편리하고, 비용이 저렴하며, 환경오염이 없다는 장점이 있다. 미국 특허. 385,964 는 PC 플라스틱 표면 코팅에 사용할 수 있는 자외선 방사 경화 플라스틱에 대한 페인트를 소개했습니다. 최근 몇 년 동안, 사람들은 새로운 종류의 페인트, 즉 유기-무기 복합 페인트를 탐구하는데, 주로 페인트에 무기 실리카를 첨가한다. 장 등은 코어/쉘 구조를 가진 스티렌-아크릴 로션을 준비한 후 나노 실리카 합성과 함께 고성능 수성 나노 복합 플라스틱 페인트를 얻기 위해 코어-쉘 로션 중합 공정과 기능성 단량체를 사용하여 로션을 개조했습니다. 코팅 경도가 3H 이상에 달하여 스크래치성과 내마모성이 크게 향상되었습니다. Nakaya, Hidekazu 등은 졸-젤 기술을 이용하여 실리콘 올리고머를 페닐 함유 알콕시 실란과 반응하여 폴리실록산 알킬재를 제조하고 기판에 균일하게 분산 된 페닐 함유 유기 중합체를 제조합니다. 또한 플라스틱 기판을위한 유기-무기 복합 경질 코팅을 개발하여 스크래치에 대한 내성이 우수합니다.
3. 1.5 기타 기능성 플라스틱 코팅
방부 코팅, 결로 방지 코팅 등 특수 기능을 갖춘 기타 플라스틱 페인트도 최근 몇 년간 연구되고 있다. 예를 들어, 미국과 독일은 폴리아닐린 방부 플라스틱 코팅에 대한 보도를 가지고 있으며, 대부분의 금속 장비에도 적용될 수 있으며, 방부 기능을 갖추고 있어 재료의 수명 10 배를 연장합니다. 육지, 푸가 1 등은 코팅을 통해 건조된 후 중합체 필름에 용해되지 않고 열봉이 가능한 결로 방지 코팅을 형성하는 결로 방지 플라스틱을 연구했다.
3.2 수성 플라스틱 코팅 개발
환경 및 자원 요구 사항으로 인해 최근 10 년 동안 높은 VOC 및 독성 페인트의 사용을 제한하는 것이 요구되었으며, 유럽연합은 심지어 2004 년에도 유기용제의 생산, 판매 및 사용을 전면 금지하는 기준을 제정했습니다. 페인트 업계가 수성 페인트, 고고체 분료, 광경화 페인트, 분말 페인트로 대표되는 저독성 친환경 페인트로 발전하는데, 그중 수성 페인트가 가장 중요하다. 중국이 세계와 접목하려면 수성, 무공해, 저비용 플라스틱 페인트에도 공을 들여야 한다. 일찍이 1980 년대 말 90 년대 초, 유럽과 미국 등 선진국들은 수성 플라스틱 페인트 개발을 벌여 현재까지 대량의 특허를 보유하고 있다. 우리나라 수성 페인트의 연구 개발이 비교적 늦게 시작되어 플라스틱 수성 페인트에 대한 보도가 적다. 장정림은 플라스틱 수성 아크릴 수지를 개발하고 은백색, 프탈로시아닌 블루, 철홍색 페인트를 제작해 다양한 기준에 도달했다. 중국과학원 청두 유기화학연구소 고분자 화학연구개발센터는 수성 플라스틱 페인트의 핵심 기술에 대한 이론적 기초연구와 수성 플라스틱의 예연 방면에서 많은 일을 해 국내에서 먼저 비누가없는 로션 중합 기술을 완성하여 중합체 나노 분산체를 준비했다. 준비한 중합체 나노 입자의 입자 경로는 30 ~ 80 나노미터로 고르게 분포되어 있다. 청두코언 정교화유한공사는 독특한 고분자 나노 소재 합성 신기술을 이용하여 수성 고분자 나노 분산 수지를 준비하고 그에 상응하는 충전제와 보조제를 배합하여' 친환경 나노급 수성 플라스틱 페인트' 프로젝트가 이미 시험과 산업화 단계에 들어섰다. 주요 성능은 외국의 동종 제품 선진 수준에 도달하여 국내 공백을 메웠으며, 제품 및 제비 기술은 국내 선두에 있다. 현재 창홍그룹 전기주식유한공사와 합작하여 창홍 TV 껍데기 코팅을 개발하기 시작했다.
4 결론
최근 몇 년 동안 사람들의 환경 의식이 높아짐에 따라 수성 플라스틱 페인트의 발전은 반드시 시대의 요구에 순응하여 결국 용제형 페인트를 대체할 것이다. 그러나 현재 수성 플라스틱 페인트는 플라스틱에 대한 부착력이 좋지 않아 용제형 페인트보다 훨씬 낮아 발전을 제약하고 있다. 이 문제를 어떻게 해결하느냐가 페인트 연구자들의 최우선 과제가 될 것이다. 이 문제를 해결하기 위해 많은 연구자들은 새로운 합성공예를 탐구하고, 기존의 합성공예와 단일 수지를 대체하기 위해 개조된 복합수성 수지를 준비하기 시작했다.