专利名称：锌基重防腐粉末涂料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种锌基重防腐粉末涂料及其制备方法，属于静电涂层的粉末涂料技术领域。
背景技术：
重防腐粉末涂料是粉末涂料发展趋向之一，开始阶段重防腐粉末涂料主要通过基料树脂、使用防锈颜填料来提高粉末涂料的防腐蚀能力，更高防腐要求时则采取厚涂、多涂层或复合涂层的施工方法，来实现涂层的重防腐目的。后来涂料技术人员利用金属锌的阳极氧化来保护钢铁基材这一原理，开发出无机富锌底漆和有机富锌底漆，成功应用于各类钢铁结构的防腐施工中，并取得了显著效果。但与油漆类似，各类富锌底漆也明显存在着涂层机械性能差、施工成本高、环境污染及防腐效果不尽如人意的缺陷，同时由于富锌漆含有极高的金属锌(锌含量≥70％，干膜中锌含量≥80％)，在焊接、打磨等操作中，极易形成锌蒸汽，给操作人员的身体健康带来危害。
随着锌粉加工技术的发展，目前国内外多家企业生产出了鳞片状锌粉，与传统球型锌粉相比，鳞片状锌粉具有优良的屏蔽性、平行搭接性能、电接触性能、易悬浮的特性。大量的试验及实际应用证明鳞片状富锌涂料在降低干膜含锌量的情况下，涂层的防腐蚀性能仍优于普通球型富锌涂料，鳞片状锌粉的含量可降低至50％左右。
与油漆涂料的高污染性相比，具有环保高效特征的粉末涂料取得了迅猛发展，在涂装领域中挤占油漆近一半的市场，在家电、五金工具、建筑型材的涂装领域则完全取代了油漆，并成了健康环保、节能高效的标志。富锌粉末涂料的产品及生产工艺目前有两种，一是荷兰阿克苏(AKZO)诺贝尔公司，将片状锌粉及助剂与基料采用邦定技术干混而成；一是中国专利(申请号200410041101.X)，采用熔融挤出混合法或熔融高速搅拌混合法将片状锌粉、环氧树脂、酚醛环氧树脂、流平剂的分散混合物进行熔融分散、辊压冷却成片制成预分散混合物，然后将预分散混合物和固化剂、固化促进剂、增韧剂、脱气剂、流动促进剂、填料一起经预混→挤出→压片→磨粉→筛分得环氧富锌重防腐粉末涂料。这两种工艺生产的产品在实际应用中都取得了较好的防腐效果。
片状锌粉因加工成本高，市场售价是球型锌粉的4倍多，导致富锌重防腐粉末涂料市售价格在50-80元/公斤，远高于普通粉末涂料(15-25元/公斤)和一般的防腐蚀粉末涂料(20-30元/公斤)，而且富锌重防腐粉末涂料喷涂要求底材处理有极高的清洁度，造成加工难度大、要求高、施工成本增加，影响了富锌重防腐粉末涂料的进一步应用推广。
发明内容
本发明的目的是提供一种涂层机械性能优异、施工成本低而且高效、防腐性能突出的锌基重防腐粉末涂料及其制备方法。
本发明是以如下技术方案实现锌基重防腐粉末涂料由下列重量百分比的原料制成树脂及流平固化系统50-75％，鳞片状锌粉10-40％，纳米材料0.1-10％，防锈颜料0.1-20％，填料0-30％，粉体流动促进剂0.1-0.2％，其它功能性助剂0.1-5％。
各原料的用量百分比是发明人在大量试验基础上得出的，在上述用量范围内具有良好的效果。
本发明中的树脂及流平固化系统为纯环氧树脂及其流平固化系统或环氧/聚酯混合树脂及流平系统或纯聚酯/TGIC及流平系统或聚氨酯及其流平固化系统或丙烯酸树脂及其流平固化系统。
本发明中的鳞片状锌粉粒度为10nm-20μm。
本发明中的纳米材料为纳米氧化锌、纳米氧化钛、纳米氧化硅、纳米碳酸钙、纳米碳酸钠、纳米蒙脱土、纳米金属粉中的一种或几种按任意比量的组合。
本发明中的防锈颜料为红丹颜料、片状铝粉、铁红颜料、云母氧化铁颜料、铬酸盐颜料、钼酸盐颜料、磷酸盐颜料中的一种或几种按任意比量的组合。
本发明中的功能性助剂为增韧剂、脱气剂、流动促进剂、增电剂中的一种或几种按任意比量的组合。
本发明中的填料为无机填料，粒径为0.1-50μm。
本发明的锌基重防腐粉末涂料的制备方法如下采用熔融挤出混合法或熔融高速搅拌混合法将树脂、流平剂、鳞片状锌粉、纳米材料的分散混合物进行熔融分散、辊压冷却成片、粉碎或破碎制成预分散混合物，然后将预分散混合物和固化剂、防锈颜料、功能性助剂、填料一起经预混、挤出、压片、磨粉、筛分得锌基重防腐粉末涂料。
本发明中的熔融挤出混合法是将树脂、流平剂、鳞片状锌粉、纳米材料的混合分散物加到螺杆挤出机中挤出、压片、粉碎后再将粉碎物再次熔融挤出、压片、粉碎，如此重复熔融挤出、压片、粉碎的操作多次而制成预分散混合物，挤出机前温90-100℃，后温120-130℃，物料熔融挤出、压片、粉碎的重复操作累计1-5次，物料挤出混合时间累积30-200s。
本发明中的熔融高速搅拌混合法是将树脂、流平剂、鳞片状锌粉、纳米材料的分散混合物依次加入带有机械搅拌、温度计、加热夹套的不锈钢反应釜中，将物料加热到110-160℃至树脂熔化，并维持在110-160℃，同时将物料高速搅拌，在110-160℃下搅拌分散0.5-1h，然后倒入一大的铝制平盘中冷却、破碎，即为预分散混合物。
本发明的有益效果是本发明的粉末涂料采用静电喷涂施工方法作用于经喷砂、抛丸、脱脂酸洗磷化之一种或几种组合的前处理后的钢铁基材上，经在温度180-200℃充分固化，自然冷却至室温，放置24h后，测定涂层性能，其涂层厚度50-80μm。其主要性能表征如下盐雾试验由上海实验仪器厂生产的FQY-010型盐雾试验箱测定，人工加速老化试验由美国ATLAS公司生产的Q-UV人工加速老化试验仪测定，厚度用德国BYK公司生产的600B型双探头测厚仪测定，附着力按GB/T 9286-1998规定进行测定，冲击强度按GB/T 1732-1993规定进行测定。其测试结果是各项指标均超过现有富锌底漆的行业标准HG/T 3668-2000，且涂层耐盐雾试验超过2000小时。实际应用表明，该锌基重防腐粉末涂料可长期保护钢结构避免各类腐蚀介质的浸蚀，效果明显优于现有的富锌底漆及现有的富锌重防腐粉末涂料。
本发明产品成本、施工成本明显降低。通过鳞片状锌粉与防锈颜料、纳米材料的配合应用，降低了鳞片状锌粉的用量，降低成本，也确保干膜中锌含量在安全标准以下，维护施工人员健康；防锈颜料的应用改善了对底材处理的要求；纳米材料的使用则进一步增加了涂层的密实性和物理机械性能，显著提高涂层的耐蚀性和耐久性。
本发明生产及使用方法简单，无污染，原材料来源丰富且价格便宜。
具体实施例方式
下面结合实施例进一步阐明本发明的方案及效果。
实施例1原料 用量(wt％)
环氧树脂系统 56增韧剂PVB 1.3脱气剂0.3流动促进剂0.2鳞片状锌粉20纳米碳酸钙5磷酸锌15超细硫酸钡余量按上述配方按熔融挤出混合法制备，可得到锌基重防腐粉末涂料。其涂层附着力0级，冲击强度80cm，耐盐雾时间≥3000h，天然曝晒12个月不起泡、不生锈、不开裂、不剥离。
实施例2原料 用量(wt％)环氧/聚酯树脂系统65脱气剂 0.3流动促进剂 0.1红丹 10纳米氧化钛 2鳞片状锌粉 21超细硫酸钡 余量按上述配方按熔融挤出混合法制备，可得到锌基防腐粉末涂料。其涂层附着力0级，冲击强度80cm，耐盐雾时间≥2000h，天然曝晒12个月不起泡、不生锈、不开裂、不剥离。
例3原料用量(wt％)聚酯/TGIC及流平系统 70纳米氧化钛和纳米氧化硅的混合物，混合比例90∶10 1脱气剂 0.4流动促进剂 0.2
增电剂 0.3鳞片状锌粉 10红丹8磷酸锌 8超细硫酸钡 余量按上述配方按熔融高速搅拌混合法制备，可得到环氧富锌重防腐粉末涂料。其涂层附着力1级，冲击强度≥50cm，耐盐雾时间≥3000h，人工加速老化时间≥500h，天然曝晒12个月不起泡、不生锈、不开裂、不剥离。
权利要求
1.一种锌基重防腐粉末涂料，其特征在于它由下列重量份的原料采用熔融挤出混合法或熔融高速搅拌混合法制备，各原料的重量份为树脂及相适配的流平固化系统50-75％，鳞片状锌粉10-40％，纳米材料0.1-10％，防锈颜料0.1-20％，填料0-30％，其它功能性助剂0.1-5％。
2.根据权利要求1所述的锌基重防腐粉末涂料，其特征在于树脂及其相适配的流平固化系统为纯环氧树脂及其流平固化系统或环氧/聚酯混合树脂及流平系统或纯聚酯/TGIC及流平系统或聚氨酯及其流平固化系统或丙烯酸树脂及其流平固化系统。
3.根据权利要求1所述的锌基重防腐粉末涂料，其特征在于鳞片状锌粉粒度为10nm-20μm。
4.根据权利要求1所述的锌基重防腐粉末涂料，其特征在于纳米材料为纳米氧化锌、纳米氧化钛、纳米氧化硅、纳米碳酸钙、纳米碳酸钠、纳米蒙脱土、纳米金属粉中的一种或几种按任意比量的组合。
5.根据权利要求1所述的锌基重防腐粉末涂料，其特征在于防锈颜料为红丹颜料、片状铝粉、铁红颜料、云母氧化铁颜料、铬酸盐颜料、钼酸盐颜料、磷酸盐颜料中的一种或几种按任意比量的组合。
6.根据权利要求1所述的锌基重防腐粉末涂料，其特征在于功能性助剂为增韧剂、脱气剂、流动促进剂、增电剂中的一种或几种按任意比量的组合。
7.根据权利要求1所述的锌基重防腐粉末涂料，其特征在于填料为现有无机填料，粒径为0.1-50μm。
8.根据权利要求1所述的锌基重防腐粉末涂料，其特征是所述的增韧剂为PVB，所述的脱气剂为安息香或微粉蜡，所述的流动促进剂为气相二氧化硅或氧化铝C，所述的增电剂为市售粉状增电剂产品。
9.一种权利要求1所述的粉末涂料的制备方法，用熔融挤出混合法是将树脂、流平剂、鳞片状锌粉、纳米材料的混合分散物加到螺杆挤出机中挤出、压片、粉碎后再将粉碎物再次熔融挤出、压片、粉碎，如此重复熔融挤出、压片、粉碎的操作多次而制成预分散混合物，其特征是挤出机前温90-100℃，后温120-130℃，物料熔融挤出、压片、粉碎的重复操作累计1-5次，物料挤出混合时间累积30-200s。
10.一种权利要求1所述的粉末涂料的制备方法，用熔融高速搅拌混合法是将树脂、流平剂、鳞片状锌粉、纳米材料的分散混合物依次加入带有机械搅拌、温度计、加热夹套的不锈钢反应釜中，其特征是将物料加热到110-160℃至树脂熔化，并维持在110-160℃，同时将物料高速搅拌，在110-160℃下搅拌分散0.5-1h，然后倒入一大的铝制平盘中冷却、破碎，即为预分散混合物。
全文摘要
本发明公开了一种锌基重防腐粉末涂料及制备方法。它由下列重量份的原料采用熔融挤出混合法或熔融高速搅拌混合法制备，各原料的重量份为树脂及相适配的流平固化系统50－75％，鳞片状锌粉10－40％，纳米材料0.1－10％，防锈颜料0.1－20％，填料0－30％，其它功能性助剂0.1－5％。其优点是涂层机械性能优异、耐蚀性和耐久性好。
文档编号C09D133/00GK101033364SQ20061003877
公开日2007年9月12日 申请日期2006年3月7日 优先权日2006年3月7日
发明者陆东方, 晁兵, 鹿存才 申请人:徐州正菱涂装有限公司