本發(fā)明涉及涂料，具體涉及一種應(yīng)用于可降解基材上的生物基水性玩具漆及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、目前，可降解材料包括光降解材料，生物降解材料等，而生物降解材料是指由真菌、細(xì)菌等自然界微生物的呼吸作用或化能合成而降解，最終分解為二氧化碳和水的材料。隨著全球?qū)Ω纳骗h(huán)境的訴求越來越強(qiáng)烈，使用生物降解塑料被認(rèn)為是根治一次性塑料“白色污染”最有效的解決方案。生物基生物降解塑料全生命周期排放的溫室氣體總量較低。

2、傳統(tǒng)塑料制品的abs/pvc/pp/pc等基材均難以降解，使用后的塑料制品垃圾（如：各種包裝袋、玩具、一次性飯盒等）處理方法以焚燒和掩埋為主，對空氣和土壤環(huán)境造成極大污染，為減少傳統(tǒng)塑料制品垃圾對環(huán)境造成污染，全球開始有限塑令，歐盟擬2025年內(nèi)禁止餐廳派發(fā)非降解物料或回收塑料制造的餐具，同時國內(nèi)也出臺了“禁塑令”，環(huán)保生物降解材料制品已成為替代傳統(tǒng)塑料材料制品的優(yōu)選，行業(yè)內(nèi)已積極研究環(huán)保生物降解材料制品，比如餐飲行業(yè)已有使用環(huán)保生物降解材料餐具和贈送降解材料玩具等。

3、但是，環(huán)保生物降解材料具有耐溶劑性差、耐水解性不佳、濕潤性差的特點(diǎn)，導(dǎo)致水性漆不易在其表面上直接粘附或者玩具漆中含水導(dǎo)致底材出現(xiàn)缺陷，因此，研發(fā)環(huán)保生物可降解底材上的水性玩具漆產(chǎn)品需求急迫且市場前景大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供一種應(yīng)用于可降解基材上的生物基水性玩具漆及其制備方法。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案為：

3、一種應(yīng)用于可降解基材上的生物基水性玩具漆，其特征在于，包括清漆，所述清漆包括以下質(zhì)量百分比的組分：成膜主劑60-80%，成膜助劑3-5%，潤濕劑0.2-0.5%，消泡劑0.1-0.2%，蠟乳液2-5%，消光粉0.5—2%，流平劑0.1-0.2%，增稠劑0.5-1%，余量為純凈水。

4、本發(fā)明中的組分，成膜主劑：作為成膜的主要基料，決定了漆膜的主要功能，如硬度、光澤和耐候性；成膜助劑：在水揮發(fā)后幫助乳液或分散體微粒形成均勻致密的膜，并改善低溫條件下的成膜性；潤濕劑：提高漆液對底材的潤濕性能，改進(jìn)流平性，增加漆膜對底材的附著力；消泡劑：抑制生產(chǎn)過程中漆液中產(chǎn)生的氣泡并能使已產(chǎn)生的氣泡逸出液面并破泡，防止涂層缺陷；蠟乳液：提高涂層的防水性能，減少水分滲透，保護(hù)基材；在涂層表面形成保護(hù)層，提高涂層的耐磨性和抗劃傷性；可以調(diào)節(jié)涂料的光澤度，滿足不同裝飾需求；可以改善涂層的表面手感，使其更加光滑和柔軟；流平劑：改善漆的施工性能，形成平整的、光潔的涂層，提高涂層的裝飾效果；增稠劑：增加漆液的黏度，提高一次涂裝的濕膜厚度，并對膩?zhàn)雍蛯?shí)色漆有防沉淀和防分層的作用。通過各組分協(xié)效復(fù)配作用，確保水性漆的清漆能夠形成均勻、高質(zhì)量且耐用的涂層。

5、進(jìn)一步的，所述成膜主劑為生物基脂肪族聚氨脂分散體樹脂、生物基植物油改性聚氨脂混合物、生物基自交聯(lián)丙烯酸改性脂肪族聚氨脂共聚物中一種或者兩種以上混合物?？梢圆捎靡韵卢F(xiàn)有技術(shù)中的產(chǎn)品：萬華6140，歐寶迪6100,apu10140,as2610。

6、本發(fā)明中，成膜主劑的選擇對于最終涂層的性能至關(guān)重要，其中，生物基脂肪族聚氨脂分散體樹脂作為成膜的主要基料，決定了漆膜的主要功能，如硬度、光澤和耐候性。脂肪族聚氨酯分散體樹脂因其優(yōu)異的耐候性、耐磨性和化學(xué)穩(wěn)定性，并提高了材料的生物可降解性；生物基植物油改性聚氨脂混合物通過改性，植物油能夠改善聚氨酯的加工性能、耐水性和機(jī)械性能。植物油改性聚氨酯混合物結(jié)合了植物油的生物基特性和聚氨酯的優(yōu)秀性能，有助于降低涂料的整體成本，同時提高其環(huán)保性能；生物基自交聯(lián)丙烯酸改性脂肪族聚氨脂共聚物是自交聯(lián)丙烯酸改性脂肪族聚氨酯共聚物通過引入丙烯酸基團(tuán)，增強(qiáng)了涂膜的附著力、耐化學(xué)品性和耐水性。這種共聚物能夠形成更加致密和堅(jiān)韌的涂膜，提高涂層的整體性能?？梢杂休^好的性能提升：自交聯(lián)結(jié)構(gòu)使得涂層在干燥過程中能夠形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而提高了涂層的硬度、耐磨性和耐候性。

7、本發(fā)明的生物基成膜主劑不僅能夠提供與傳統(tǒng)聚氨酯涂料相當(dāng)?shù)男阅埽€能在環(huán)保和可持續(xù)性方面帶來顯著優(yōu)勢。

8、進(jìn)一步的，所述成膜助劑為乙二醇單丁醚、二乙二醇丁醚、二丙二醇單甲醚、二丙二醇單丁醚中兩種的混合物。

9、本發(fā)明中，成膜助劑在水性涂料中起著至關(guān)重要的作用，它們能夠促進(jìn)乳膠粒子的塑性流動和彈性變形，改善其聚集性能，并促使材料在廣泛的施工溫度范圍內(nèi)成膜。其中，乙二醇單丁醚主要作為增塑劑，提高涂料的柔韌性和延展性，使涂膜在保持光澤的同時，也具備良好的耐久性。其較低的揮發(fā)性特點(diǎn)，有助于增加涂料的固體含量，降低溶劑揮發(fā)對環(huán)境的危害。另外，乙二醇單丁醚的加入改善了產(chǎn)品的耐候性和耐化學(xué)性，同時其較低的揮發(fā)性有助于減少對環(huán)境的影響。

10、二乙二醇丁醚作為增塑劑，有效提高涂料的柔韌性和延展性，使涂膜在保持光澤的同時，也具備良好的耐久性。其較低的揮發(fā)性特點(diǎn)，有助于增加涂料的固體含量，降低溶劑揮發(fā)對環(huán)境的危害；另外，二乙二醇丁醚的加入改善了產(chǎn)品的耐候性和耐化學(xué)性，同時其較低的揮發(fā)性有助于減少對環(huán)境的影響。

11、二丙二醇單甲醚能提高涂料的流動性從而提高漆膜的流平性能，同時也有良好的成膜性能以及較小的氣味；另外，二丙二醇單甲醚具有很好的溶解力和穩(wěn)定性，能有效的提高涂料的流動性從而提高漆膜的流平性能，同時也有良好的成膜性能以及較小的氣味。

12、二丙二醇單丁醚能改善水性涂料體系的黏度，特別是多溶劑體系，增稠劑根本沒有效果，二丙二醇單丁醚配合中和劑能大大提高涂料的黏度，有良好的儲存性，開稀噴涂時也不會流掛，發(fā)花。二丙二醇單丁醚還能改善水性涂料的消泡性，不管在生產(chǎn)中還是施工中，對消泡都有幫助；另外，二丙二醇單丁醚具備較高的成膜效率以及中慢速揮發(fā)速度，故可應(yīng)用于水性涂料，賦予漆膜優(yōu)異的性能。

13、本發(fā)明的成膜助劑通過降低水性涂料的最低成膜溫度、提高涂膜性能，共同作用于涂料的成膜過程，從而提升涂料的整體性能。

14、本發(fā)明中，成膜主劑與成膜助劑之間的協(xié)效作用對于形成高質(zhì)量、均勻的涂膜至關(guān)重要。成膜主劑是涂料成膜的基礎(chǔ)，決定了涂膜的基本結(jié)構(gòu)和性能，如硬度、光澤和耐候性。它們通常是高分子量聚合物，能夠在水分揮發(fā)后形成連續(xù)的涂膜。成膜助劑通過降低水性涂料的最低成膜溫度（mfft），促進(jìn)乳膠粒子的塑性流動和彈性變形，改善其聚集性能，并促使材料在廣泛的施工溫度范圍內(nèi)成膜。其協(xié)效作用機(jī)理包括以下：

15、1、降低最低成膜溫度（mfft）：成膜助劑能夠降低水性涂料的最低成膜溫度，使得涂料在較低溫度下也能順利成膜。這對于提高涂料的施工性能和適用范圍非常重要；

16、2、促進(jìn)乳膠粒子的融合：成膜助劑通過軟化乳膠粒子，使其更容易在水分揮發(fā)過程中相互融合，形成連續(xù)的涂膜。這對于提高涂膜的均勻性和致密性至關(guān)重要；

17、3、改善涂膜性能：成膜助劑還能提高涂膜的硬度、耐水性、耐化學(xué)品性等性能。這是因?yàn)槌赡ぶ鷦┰诔赡み^程中與乳膠粒子發(fā)生相互作用，形成了更加堅(jiān)韌和致密的涂膜結(jié)構(gòu)。

18、進(jìn)一步的，所述潤濕劑為聚醚改性聚硅氧烷共聚物，通過降低液體的表面張力，使液體能夠更好地在固體表面鋪展，提高其滲透性。可以采用以下現(xiàn)有技術(shù)中的產(chǎn)品：贏創(chuàng)特種化學(xué)tego?twin270、tedo?twin280’道康寧dowsil?dc-67。

19、進(jìn)一步的，所述消泡劑為聚醚硅氧烷共聚物。聚醚硅氧烷共聚物消泡劑，具有以下作用：降低表面張力：聚醚硅氧烷共聚物能夠顯著降低水的表面張力，使其能夠更好地潤濕低表面能的底材；消泡迅速，抑泡時間長：這種消泡劑能夠快速消除泡沫，并長時間保持抑泡效果；自乳化性：聚醚硅氧烷共聚物在水中能夠自發(fā)形成分散膠團(tuán)，均勻分散在起泡液中，充分發(fā)揮消泡、抑泡作用；耐高溫、耐強(qiáng)堿：聚醚硅氧烷共聚物具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，能夠在高溫和強(qiáng)堿條件下保持性能，適用于苛刻的環(huán)境?？梢圆捎靡韵卢F(xiàn)有技術(shù)中的產(chǎn)品：贏創(chuàng)tego825,?tego?airex902w/904w。

20、進(jìn)一步的，所述流平劑為聚醚硅氧烷共聚物有機(jī)硅，通過降低表面張力、調(diào)整溶劑揮發(fā)速率、促進(jìn)涂料流平、增強(qiáng)涂料的流動性以及控制涂料的粘度等作用機(jī)理，來改善涂料的流平性，促使涂料在干燥成膜過程中形成平整、光滑、均勻的涂膜?？梢圆捎靡韵卢F(xiàn)有技術(shù)中的產(chǎn)品：贏創(chuàng)特種化學(xué)tego?glide410?，畢克化學(xué)byk333、310。

21、進(jìn)一步的，所述增稠劑為水性聚氨脂增稠劑，通過形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，增加涂料的稠度，從而改善施工性能和涂膜效果。可以采用以下現(xiàn)有技術(shù)中的產(chǎn)品：德謙海明斯rheolate?299水性聚氨脂增稠劑，畢克化學(xué)byk420,byk425。

22、進(jìn)一步的，所述蠟乳液為高密度聚乙烯蠟乳液或陰離子石蠟乳液。

23、本發(fā)明中，高密度聚乙烯蠟乳液具有以下作用：提高耐磨性：高密度聚乙烯蠟乳液能顯著提高涂層的耐磨性，使漆膜更加光滑，降低摩擦系數(shù)；增強(qiáng)抗劃傷性：通過形成一層保護(hù)膜，蠟乳液能夠有效抵抗劃傷，保護(hù)涂層免受損傷；改善手感：使涂層表面更加柔軟順滑，提升產(chǎn)品的手感；調(diào)節(jié)光澤：根據(jù)需求調(diào)整涂層的光澤度，使其更加柔和或高亮；提供防水性和防銹性：通過形成疏水膜，有效防止水分和氧氣侵入，延長產(chǎn)品的使用壽命。

24、陰離子石蠟乳液具有以下作用：降低表面張力：作為高效表面疏水劑，陰離子石蠟乳液能夠顯著降低涂膜的表面張力，提高防水性能；提高防水性和防沾污性：在涂膜干燥過程中遷移到表面，形成保護(hù)層，提供良好的潑水效果；增加光澤度和防水性：能夠增加光澤度和防水性，改善手感和拋光性。

25、可以采用以下現(xiàn)有技術(shù)中的產(chǎn)品：山東易久tl-2011n/tl-2011n-1水性蠟乳液。

26、進(jìn)一步的，所述消光粉為具有羥甲基的丙烯酸球形粉末，可實(shí)現(xiàn)降低涂膜的光澤，達(dá)到消光效果，同時改善涂層的硬度和柔韌性。

27、進(jìn)一步的，還包括色料，所述清漆與色料的質(zhì)量比為：清漆：色料=100：10-30。

28、進(jìn)一步的，所述色料為色漿、銀粉、珠光粉、熒光粉中的至少一種。主要是用于調(diào)顏色，產(chǎn)生不同的色彩效果。

29、進(jìn)一步的，所述色漿包括以下按質(zhì)量百分比計(jì)算的組分：潤濕分散劑15-20%，丙二醇3-5%，色料15-30%，余量為純凈水；所述色料為球形聚氨酯彩色微珠。本發(fā)明中，球形聚氨酯彩色微珠具有優(yōu)異的分散性和高遮蓋力能確保涂層均勻鮮艷；增強(qiáng)耐磨耐候性，延長使用壽命；環(huán)保性能良好，符合綠色涂料標(biāo)準(zhǔn)；易于加工控制，可降低成本并提高生產(chǎn)效率；還能創(chuàng)造獨(dú)特視覺效果。

30、特別的，本發(fā)明所述的可降解基材包括現(xiàn)有技術(shù)中的pla（聚乳酸）、pha（聚羥基脂肪酸酯）、pbs（聚丁二酸丁二醇酯）、pbat（聚己二酸/對苯二甲酸丁二酯）。

31、本發(fā)明中，通過選用生物基成膜物質(zhì)，搭配與生物基成膜物質(zhì)相容性好的助劑，制備出的可降解基材上用生物基水性玩具漆，根據(jù)相似相容原理，在可降解基材表面具有優(yōu)異的附著力，填補(bǔ)同類型產(chǎn)品的市場空缺，進(jìn)一步的解決了行業(yè)痛點(diǎn)。

32、一種應(yīng)用于可降解基材上的生物基水性玩具漆的制備方法，包括如下步驟：

33、s1.將成膜主劑、成膜助劑依次投入分散缸中，按順序加入所述消泡劑、潤濕劑，在600～800r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌分散10～30min；

34、s2.再緩慢加入色料、消光粉；再加入增稠劑增加粘度，在1000～1500r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌分散20～60min，使細(xì)度≤25um且無縮孔；

35、s3.將上述混合物與純凈水混合，在600～800r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌狀態(tài)下緩慢加入分散缸中，再按順序加入蠟乳液、流平劑，使用增稠劑將粘度調(diào)整到合適狀態(tài)并攪拌均勻，即得到應(yīng)用于可降解基材上的生物基水性玩具漆。

36、本發(fā)明的有益效果在于：

37、本發(fā)明的生物基水性玩具漆既能滿足水性玩具漆對重金屬、多環(huán)芳烴、鄰苯二甲酸酯的環(huán)保限量要求，又具有良好的展色性和耐濕熱性，可根據(jù)情況需求調(diào)色，在合適的施工粘度下，可直接噴涂在可降解基材上,也可以噴在abs、pc、pvc等玩具基材上，一次噴涂或多涂噴涂。

38、本發(fā)明的生物基水性玩具漆顏色外觀、手感、物理化學(xué)等性能要求，完全滿足玩具的物理化學(xué)性能及環(huán)保要求。

39、極大的提高生產(chǎn)效率及降低了制造成本，生產(chǎn)效率低而對在水性玩具上使用水性漆種種顧慮，對于在水性玩具漆推廣在可降解基材上噴涂生物基水性漆具有極大的推動作用，大大提高環(huán)保性。