專利名稱：一種彩色涂層鋼板復(fù)合材及其使用的膠粘劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于以鋼板為基板的復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種滿足國家標(biāo)準(zhǔn)和歐盟標(biāo)準(zhǔn)的電器用鋼板覆膜復(fù)合材料。
背景技術(shù)：
彩色涂層復(fù)合鋼板或剛帶PSS(Prepainted Steel Sheet)為電器等電子設(shè)備的外殼普遍采用的材料，建筑用墻板和建筑裝飾用面板也大量采用該彩色涂層復(fù)合鋼板或剛帶。目前通用的復(fù)合成型彩鋼板結(jié)構(gòu)為聚酯/聚氯乙烯/膠粘劑/鋼板，這種復(fù)合材料可以滿足GB/T12754-1991《彩色涂層鋼板及剛帶》中規(guī)定的高強(qiáng)度杯突實(shí)驗(yàn)以及各種耐候性、耐疲勞實(shí)驗(yàn)測試要求。
生產(chǎn)此種彩色涂層鋼板用復(fù)合粘結(jié)功能材料的廠商是德國漢高(HENKEL)集團(tuán)公司和日本索尼(SONY)化學(xué)公司。其中的代表產(chǎn)品是日本索尼化學(xué)公司開發(fā)的工業(yè)用粘結(jié)劑SC-457，該粘結(jié)劑用單液燒結(jié)型的膜法將聚氯乙烯薄膜層和基板粘合在一起，粘結(jié)劑厚度大于5um。
2003年2月13日，歐盟公布了《廢棄電氣電子器具法令》和《限制使用電氣電子部分含有的特定有害物質(zhì)》(WEEE & ROSH)，對工業(yè)產(chǎn)品中的各種重金屬的含量有嚴(yán)格要求。，這就要求在2006年1月前，我國國內(nèi)彩色鋼板加工和應(yīng)用廠家必須采用含重金屬達(dá)標(biāo)或不含重金屬的聚氯乙烯薄膜，或者生產(chǎn)和采用不含聚氯乙烯薄膜的彩色鋼板及剛帶以供出口。而彩色鋼板及剛帶復(fù)合材料中使用的聚氯乙烯薄膜在生產(chǎn)過程中無法避免的添加了少量的重金屬添加劑，現(xiàn)有的德國漢高和日本索尼的粘結(jié)劑對鋼板和聚酯薄膜直接復(fù)合后不能滿足我國國家標(biāo)準(zhǔn)和歐盟WEEE & ROSH標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于杯突實(shí)驗(yàn)和各種剪切強(qiáng)度及其他性能實(shí)驗(yàn)的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能夠滿足我國國家標(biāo)準(zhǔn)和歐盟WEEE & ROSH標(biāo)準(zhǔn)、厚度薄、重量輕的聚酯薄膜直接復(fù)合彩色涂層鋼板及剛帶，還提供了一種滿足復(fù)合要求、粘結(jié)力強(qiáng)的用于該彩色涂層鋼板及剛帶復(fù)合的膠粘劑。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下一種彩色涂層鋼板復(fù)合材料，以涂層鋼板為基板，其特征在于涂層鋼板的涂層面上復(fù)合聚酯薄膜，二者間為聚氨酯膠粘劑層，涂層鋼板的厚度為0.1～2.5mm，聚酯薄膜的厚度為10～50um，膠粘劑層的厚度為3～30um。
所述的涂層鋼板為具有聚酯、硅改性聚酯、偏聚二氟乙烯或塑料溶膠涂層的冷軋鋼板、熱鍍鋅鋼板、熱鍍鋁鋅鋼板或電鍍鋅鋼板。
所述的涂層鋼板的涂層狀態(tài)為涂覆層、軋花層或印花層。
所述的聚酯薄膜包括普通透明聚酯薄膜、消光聚酯薄膜、印刷聚酯薄膜、珠光聚酯薄膜和多層復(fù)合聚酯薄膜。
所述的聚酯薄膜的外層還粘貼有透明聚乙烯薄膜，聚乙烯薄膜的厚度為10～100um。
該聚氨酯膠粘劑為丙烯酸類改性接枝共聚得到的聚氨酯膠粘劑，其原料重量百分比組成為丙烯酸類單體甲基丙烯酸甲酯 1～15％甲基丙烯酸羥丙酯 1～15％甲基丙烯酸丁酯 1～15％增粘劑對叔丁酚-甲醛樹脂1～15％萜烯樹脂 1～15％雙酚A環(huán)氧樹脂1～15％酚醛環(huán)氧樹脂 1～15％增塑劑鄰苯二甲酸二辛酯 1～15％溶劑乙二醇單甲醚 1～30％乙酸乙酯 1～30％甲苯 1～30％二甲苯 1～30％其它二苯甲烷二異氰酸酯 1～15％甲苯二異氰酸酯 1～15％聚酯多元醇 1～25％三羥基甲級丙烷 1～15％所述的聚酯多元醇的數(shù)均分子量為20,000～2,000,000。
本發(fā)明提供的彩色涂層鋼板復(fù)合材料使用的膠粘劑的制備方法如下按比例取定量的聚酯多元醇和三羥甲基丙烷在甲苯溶劑中溶解，加入二苯甲烷二異氰酸酯和甲苯二異氰酸酯在60～100℃條件下進(jìn)行改性，檢測-NCO的基團(tuán)的質(zhì)量百分比含量在1～10％范圍內(nèi)，再加入丙烯酸類單體，然后在60～100℃條件下加入含有過氧化物引發(fā)劑的乙二醇單甲醚溶劑反應(yīng)2～10小時(shí)，降溫加入增塑劑、增粘劑和其他溶劑混合均勻，即得到該聚氨酯膠粘劑。
所述的過氧化物引發(fā)劑為過氧化苯甲酰和過氧化新葵酸異丙苯酯。
本發(fā)明用彩色涂層鋼板為基板，聚酯薄膜作外層，以透明聚氨酯膠粘劑作為中間粘結(jié)層，形成復(fù)合結(jié)構(gòu)，通過各層結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)三層材料厚度的合理匹配。該聚氨酯膠粘劑形成的膜片與聚酯薄膜和鋼板基板的剪切強(qiáng)度能達(dá)到30Mpa以上。鋼板基板的涂層顏色有桔黃、奶黃、深天藍(lán)、海藍(lán)、緋紅、磚紅、象牙色、瓷藍(lán)等等，基板涂層的涂層狀態(tài)對聚氨酯膠粘劑的粘結(jié)力沒有任何影響。
為了避免在后續(xù)加工過程中彩色涂層鋼板復(fù)合材料的聚酯薄膜表面被損壞，在聚酯薄膜的外層還粘貼厚度為10～100um的透明聚乙烯薄膜。
本發(fā)明所使用的丙烯酸類改性接枝的聚氨酯膠粘劑的原料中，數(shù)均分子量為20,000～2,000,000的聚酯多元醇是以己二酸、間苯二甲酸、對苯二甲酸、1，4-丁二醇、乙二醇和1，2-丙二醇為原料采用常規(guī)工藝制備的。
本發(fā)明的有益效果在于，該彩色涂層鋼板復(fù)合材料為聚酯薄膜/聚氨酯膠粘劑/彩色涂層鋼板結(jié)構(gòu)，具有優(yōu)異的力學(xué)性能，能夠同時(shí)滿足我國國家標(biāo)準(zhǔn)和歐盟WEEE & ROSH標(biāo)準(zhǔn)，替代現(xiàn)有出口產(chǎn)品，并與現(xiàn)有產(chǎn)品相比重量輕，厚度薄，該彩色涂層鋼板復(fù)合材料所使用的聚氨酯膠粘劑對兩粘合面具有極強(qiáng)的粘結(jié)力，粘合膜層的剪切強(qiáng)度高，與同性能的進(jìn)口專用粘結(jié)劑相比可降低成本30-50％，還能夠明顯提高彩色涂層鋼板復(fù)合材料的表面美觀度。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的闡述。
圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例中彩色涂層鋼板復(fù)合材料的放大剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型另一實(shí)施例中彩色涂層鋼板復(fù)合材料的放大剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例11.膠粘劑的制備在20Kg的甲苯溶劑中加入20Kg聚酯多元醇(PU-1001，北京高盟化工有限公司產(chǎn))和0.5Kg的三羥甲基丙烷，在60℃的條件下溶解后加入1.5Kg二苯甲烷二異氰酸酯和2.5Kg甲苯二異氰酸酯，反應(yīng)3小時(shí)進(jìn)行擴(kuò)鏈改性，檢測-NCO的百分比含量為4.5％，降溫至40℃，再加入甲基丙烯酸甲酯3Kg、甲基丙烯酸羥丙酯7Kg和甲基丙烯酸丁酯5Kg，在80℃條件下加入含有0.04Kg過氧化苯甲酰和0.01Kg過氧化新葵酸異丙苯酯的乙二醇單甲醚溶劑10Kg，反應(yīng)4小時(shí)。依次加入對叔丁酚-甲醛樹脂(#2042，常熟佳發(fā)化學(xué)有限責(zé)任公司產(chǎn))2Kg，萜烯樹脂(廣東省德慶萜烯制品有限公司產(chǎn))1.5Kg，雙酚A環(huán)氧樹脂(E-44，常熟佳發(fā)化學(xué)有限責(zé)任公司產(chǎn))2.5Kg，酚醛環(huán)氧樹脂(F-44，藍(lán)星新材料無錫樹脂廠產(chǎn))1Kg，鄰苯二甲酸二辛酯1.5Kg，乙酸乙酯15Kg，二甲苯7Kg，混合均勻，即得到該聚氨酯膠粘劑。
2.彩色涂層鋼板復(fù)合材料的制備取0.5mm厚的灰色聚酯漆面鋼板作為基板，將25um厚的聚酯透明薄膜切割成150×400mm規(guī)格作為復(fù)合層，在基板帶涂層的表面用25#刮棒涂敷上述步驟制備的聚氨酯膠粘劑，然后將涂膠基板在220℃的環(huán)境下100秒烘干溶劑，形成10um的干基膠膜后迅速復(fù)合，自然冷卻得到聚酯薄膜/聚氨酯膠粘劑/基板結(jié)構(gòu)的彩色涂層鋼板復(fù)合材料PSS。
該彩色涂層鋼板復(fù)合材料的剖面結(jié)構(gòu)如圖1，鋼板基板2依次設(shè)置聚酯漆面層3、聚氨酯膠粘劑層4、聚酯透明薄膜5，鋼板和聚酯漆面的厚度為0.5mm，聚氨酯膠粘劑層的厚度為10um，聚氨酯薄膜的厚度為25um。鋼板基板的另一面還具有化學(xué)鈍化處理層1。
對上述彩色涂層鋼板復(fù)合材料的各項(xiàng)性能進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果見表一。
表一 彩色涂層鋼板復(fù)合材料的各項(xiàng)性能數(shù)據(jù)檢測結(jié)果

通過上述檢測數(shù)據(jù)可以看出，本發(fā)明提供的彩色涂層鋼板復(fù)合材料和所使用的膠粘劑具有優(yōu)異的力學(xué)性能和耐高溫性能，其各項(xiàng)檢測指標(biāo)均明顯優(yōu)于國家標(biāo)準(zhǔn)，由于復(fù)合材料中不含PVC薄膜層，其重金屬指標(biāo)也滿足歐盟WEEE & ROSH標(biāo)準(zhǔn)，能夠代替PSS類的中下游出口產(chǎn)品，有效避免外匯和出口損失。
實(shí)施例21.膠粘劑的制備在10Kg的甲苯溶劑中加入25Kg聚酯多元醇(PU-1001，北京高盟化工有限公司產(chǎn))和1Kg的三羥甲基丙烷，在80℃的條件下溶解后加入1Kg二苯甲烷二異氰酸酯和1Kg甲苯二異氰酸酯，反應(yīng)3小時(shí)進(jìn)行擴(kuò)鏈改性，檢測-NCO的百分比含量為4.5％，降溫至40℃，再加入甲基丙烯酸甲酯1Kg、甲基丙烯酸羥丙酯15Kg和甲基丙烯酸丁酯1Kg，在100℃條件下加入含有0.01Kg過氧化苯甲酰和0.1Kg過氧化新葵酸異丙苯酯的乙二醇單甲醚溶劑2Kg，反應(yīng)4小時(shí)。依次加入對叔丁酚-甲醛樹脂(#2042，常熟佳發(fā)化學(xué)有限責(zé)任公司產(chǎn))15Kg，萜烯樹脂(廣東省德慶萜烯制品有限公司產(chǎn))1Kg，雙酚A環(huán)氧樹脂(E-44，常熟佳發(fā)化學(xué)有限責(zé)任公司產(chǎn))5Kg，酚醛環(huán)氧樹脂(F-44，藍(lán)星新材料無錫樹脂廠產(chǎn))15Kg，鄰苯二甲酸二辛酯1Kg，乙酸乙酯5Kg，二甲苯1Kg，混合均勻，即得到該聚氨酯膠粘劑。
2.涂層鋼板復(fù)合材料的制備取2.5mm厚的深天藍(lán)塑料溶膠軋花面冷軋鋼板作為基板，將50um厚的珠光聚酯透明薄膜切割成150×400mm規(guī)格作為復(fù)合層，在基板帶涂層的表面用25#刮棒涂敷上述步驟制備的聚氨酯膠粘劑，然后將涂膠基板在220℃的環(huán)境下100秒烘干溶劑，形成20um左右的干基膠膜后迅速復(fù)合，自然冷卻得到聚酯薄膜/聚氨酯膠粘劑/基板結(jié)構(gòu)的彩色涂層鋼板復(fù)合材料PSS。經(jīng)檢測，該彩色涂層鋼板復(fù)合材料的各項(xiàng)性能指標(biāo)符合國家標(biāo)準(zhǔn)和歐盟WEEE & ROSH標(biāo)準(zhǔn)。
該彩色涂層鋼板復(fù)合材料的剖面結(jié)構(gòu)如圖2，冷軋鋼板2基板上涂敷有深天藍(lán)塑料溶膠軋花面層3，其上依次復(fù)合聚氨酯膠粘劑層4、珠光聚酯透明薄膜5，為了防止珠光聚酯透明薄膜在加工的過程中劃傷，在珠光聚酯透明薄膜外采用粘貼工藝復(fù)合聚乙烯薄膜6，聚乙烯薄膜的厚度為60um。
實(shí)施例31.膠粘劑的制備在5Kg的甲苯溶劑中加入4Kg聚酯多元醇和3Kg的三羥甲基丙烷，在60℃的條件下溶解后加入15Kg二苯甲烷二異氰酸酯和5Kg甲苯二異氰酸酯，反應(yīng)3小時(shí)進(jìn)行擴(kuò)鏈改性，檢測-NCO的百分比含量為4.5％，降溫至40℃，再加入甲基丙烯酸甲酯5Kg、甲基丙烯酸羥丙酯6Kg和甲基丙烯酸丁酯15Kg，在60℃條件下加入含有0.005Kg過氧化苯甲酰和0.05Kg過氧化新葵酸異丙苯酯的乙二醇單甲醚溶劑1Kg，反應(yīng)4小時(shí)。依次加入對叔丁酚-甲醛樹脂1Kg，萜烯樹脂10Kg，雙酚A環(huán)氧樹脂1Kg，酚醛環(huán)氧樹脂4Kg，鄰苯二甲酸二辛酯15Kg，乙酸乙酯1Kg，二甲苯10Kg，混合均勻，即得到該聚氨酯膠粘劑。
2.彩色涂層鋼板復(fù)合材料的制備取0.1mm厚的偏聚二氟乙烯印花面電鍍鋅鋼板作為基板，將10um厚的消光聚酯透明薄膜切割成150×400mm規(guī)格作為復(fù)合層，在基板帶涂層的表面用25#刮棒涂敷上述步驟制備的聚氨酯膠粘劑，然后將涂膠基板在220℃的環(huán)境下100秒烘干溶劑，形成3um左右的干基膠膜后迅速復(fù)合，自然冷卻得到聚酯薄膜/聚氨酯膠粘劑/基板結(jié)構(gòu)的彩色涂層鋼板復(fù)合材料PSS。經(jīng)檢測，該彩色涂層鋼板復(fù)合材料的各項(xiàng)性能指標(biāo)符合國家標(biāo)準(zhǔn)和歐盟WEEE & ROSH標(biāo)準(zhǔn)。
實(shí)施例41.膠粘劑的制備在1Kg的甲苯溶劑中加入1Kg聚酯多元醇和1Kg的三羥甲基丙烷，在70℃的條件下溶解后加入6Kg二苯甲烷二異氰酸酯和15Kg甲苯二異氰酸酯，反應(yīng)3小時(shí)進(jìn)行擴(kuò)鏈改性，檢測-NCO的百分比含量為4.5％，降溫至40℃，再加入甲基丙烯酸甲酯15Kg、甲基丙烯酸羥丙酯3Kg和甲基丙烯酸丁酯7Kg，在80℃條件下加入含有0.1Kg過氧化苯甲酰和0.001Kg過氧化新葵酸異丙苯酯的乙二醇單甲醚溶劑4Kg，反應(yīng)4小時(shí)。依次加入對叔丁酚-甲醛樹脂5Kg，萜烯樹脂15Kg，雙酚A環(huán)氧樹脂15Kg，酚醛環(huán)氧樹脂1Kg，鄰苯二甲酸二辛酯4Kg，乙酸乙酯3Kg，二甲苯4Kg，混合均勻，即得到該聚氨酯膠粘劑。
2.彩色涂層鋼板復(fù)合材料的制備取2.01mm厚的桔黃色硅改性聚酯軋花面熱鍍鋁鋅鋼板作為基板，將40um厚的三層復(fù)合聚酯透明薄膜切割成150×400mm規(guī)格作為復(fù)合層，在基板帶涂層的表面用25#刮棒涂敷上述步驟制備的聚氨酯膠粘劑，然后將涂膠基板在220℃的環(huán)境下100秒烘干溶劑，形成30um左右的干基膠膜后迅速復(fù)合，自然冷卻得到聚酯薄膜/聚氨酯膠粘劑/基板結(jié)構(gòu)的彩色涂層鋼板復(fù)合材料PSS。經(jīng)檢測，該彩色涂層鋼板復(fù)合材料的各項(xiàng)性能指標(biāo)符合國家標(biāo)準(zhǔn)和歐盟WEEE & ROSH標(biāo)準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種彩色涂層鋼板復(fù)合材料，以涂層鋼板為基板，其特征在于涂層鋼板的涂層面上復(fù)合聚酯薄膜，二者間為聚氨酯膠粘劑層，涂層鋼板的厚度為0.1～2.5mm，聚酯薄膜的厚度為10～50um，膠粘劑層的厚度為3～30um。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彩色涂層鋼板復(fù)合材料，其特征在于所述的涂層鋼板為具有聚酯、硅改性聚酯、偏聚二氟乙烯或塑料溶膠涂層的冷軋鋼板、熱鍍鋅鋼板、熱鍍鋁鋅鋼板或電鍍鋅鋼板。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的彩色涂層鋼板復(fù)合材料，其特征在于所述的涂層鋼板的涂層狀態(tài)為涂覆層、軋花層或印花層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彩色涂層鋼板復(fù)合材料，其特征在于所述的聚酯薄膜包括普通透明聚酯薄膜、消光聚酯薄膜、印刷聚酯薄膜、珠光聚酯薄膜和多層復(fù)合聚酯薄膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彩色涂層鋼板復(fù)合材料，其特征在于所述的聚酯薄膜的外層還粘貼有透明聚乙烯薄膜，聚乙烯薄膜的厚度為10～100um。
6.權(quán)利要求1所述的彩色涂層鋼板復(fù)合材料使用的膠粘劑，其特征在于該聚氨酯膠粘劑為丙烯酸類改性接枝共聚得到的聚氨酯膠粘劑，其原料重量百分比組成為丙烯酸類單體甲基丙烯酸甲酯 1～15％甲基丙烯酸羥丙酯1～15％甲基丙烯酸丁酯 1～15％增粘劑對叔丁酚—甲醛樹脂 1～15％萜烯樹脂1～15％雙酚A環(huán)氧樹脂 1～15％酚醛環(huán)氧樹脂1～15％增塑劑鄰苯二甲酸二辛酯1～15％溶劑乙二醇單甲醚1～30％乙酸乙酯1～30％甲苯1～30％二甲苯 1～30％其它二苯甲烷二異氰酸酯 1～15％甲苯二異氰酸酯 1～15％聚酯多元醇 1～25％三羥基甲級丙烷 1～15％所述的聚酯多元醇的數(shù)均分子量為20,000～2,000,000。
7.根據(jù)權(quán)利要求1和6所述的彩色涂層鋼板復(fù)合材料使用的膠粘劑，其特征在于制備方法如下按比例取定量的聚酯多元醇和三羥甲基丙烷在甲苯溶劑中溶解，加入二苯甲烷二異氰酸酯和甲苯二異氰酸酯在60～100℃條件下進(jìn)行改性，檢測-NCO基團(tuán)的質(zhì)量百分比含量在1～10％范圍內(nèi)，再加入丙烯酸類單體，然后在60～100℃條件下加入含有過氧化物引發(fā)劑的乙二醇單甲醚溶劑反應(yīng)2～10小時(shí)，降溫加入增塑劑、增粘劑和其他溶劑混合均勻，即得到該聚氨酯膠粘劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的彩色涂層鋼板復(fù)合材料使用的膠粘劑的制備方法，其特征在于所述的過氧化物引發(fā)劑為過氧化苯甲酰和過氧化新葵酸異丙苯酯。
全文摘要
彩色涂層鋼板復(fù)合材料，屬于以鋼板為基板的復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域。以涂層鋼板為基板，其特征在于涂層鋼板的涂層面上復(fù)合聚酯薄膜，二者間為聚氨酯膠粘劑層，涂層鋼板的厚度為0.1～2.5mm，聚酯薄膜的厚度為10～50um，膠粘劑層的厚度為3～30um。本發(fā)明還提供了該聚氨酯膠粘劑的制備方法。該彩色涂層鋼板復(fù)合材料具有優(yōu)異的力學(xué)性能，能夠同時(shí)滿足我國國家標(biāo)準(zhǔn)和歐盟WEEE & ROSH標(biāo)準(zhǔn)，替代現(xiàn)有出口產(chǎn)品，重量輕，厚度薄，該彩色涂層鋼板復(fù)合材料所使用的膠粘劑對兩粘合面具有極強(qiáng)的粘結(jié)力，粘合膜層的剪切強(qiáng)度高，與同性能的進(jìn)口專用粘結(jié)劑相比可降低成本30－50％，還能夠明顯提高彩色涂層鋼板復(fù)合材料的表面美觀度。
文檔編號C09J175/04GK1730519SQ20051010293
公開日2006年2月8日 申請日期2005年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月14日
發(fā)明者馮祎, 沈峰, 于欽亮, 鄧煜東 申請人:北京高盟化工有限公司