一种热固型静电喷涂粉末涂料及其制备方法与流程

文档序号:11103068阅读:572来源:国知局

本发明涉及涂料领域,尤其涉及一种热固型静电喷涂粉末涂料及其制备方法。



背景技术:

粉末涂料是一种含有100%固体成分、以粉末形态进行涂装的涂料,它与一般溶剂型和水性涂料的最大不同在于不使用溶剂或水作分散介质。因其涂装过程式中喷溢料可回收再利用,无溶剂挥发,生产施工安全,涂装易实现自动化,提高了生产率,成为发展迅猛的涂料新品。目前粉末涂料已被证明是一项重大的技术成就,并且已经步入了一个较为成熟的发展阶段。

虽然现有的粉末涂料具有经济、环保、高效、性能卓越的优点,但它的弱点也显而易见。粉末涂料具有自身的生产工艺特点,固化条件比较苛刻,导致能耗高,妨碍粉末涂料应用领域的扩展,因此,热固型粉末涂料已成为粉末涂料界发展的目标。

此外,就喷涂方法的选择来说,如果粉末涂料可以进行静电喷涂,则可以进行一步改善涂膜性能以及且方便对复杂工件进行喷涂。因此,研制一种热固型静电喷涂粉末涂料正是当前急需解决的主要问题。



技术实现要素:

基于背景技术中存在的问题,本发明提出一种热固型静电喷涂粉末涂料及其制备方法,所述粉末涂料不仅具有固化温度低,机械性能好,耐腐蚀性、附着力强,储存稳定的优点,而且能够实现静电喷涂,降低了施工难度,提高了工作效率。

本发明提出一种热固型静电喷涂粉末涂料,其原料按重量份数包括:含羟基氟碳树脂55-75份、含羧基聚酯树脂15-25份、热塑性丙烯酸树脂10-15份、缩二脲型多异氰酸酯5-10份、异氰尿酸三缩水甘油酯1-5份、聚合物包覆碳纳米管1-5份、改性高岭土10-30份、白炭黑1-4份、钛白粉5-10份、滑石粉5-20份、碳酸钙1-5份、颜料1-10份、消光剂2-5份、流平剂0.5-3份、分散剂0.1-1份、防沉剂0.1-0.5份、偶联剂0.1-0.5份。

优选地,所述含羟基氟碳树脂是通过将含氟烯烃、烷基乙烯基醚和羟烷基乙烯基醚共聚得到;优选地,所述含羟基氟碳树脂中包含40-60mol%的含氟烯烃和20-35mol%的羟烷基乙烯基醚。

优选地,所述含羧基聚酯树脂是通过将邻苯二甲酸、间苯二甲酸、六氢化邻苯二甲酸与新戊二醇、聚乙二醇、丙二醇、1,4-环己烷二甲醇、三羟甲基丙烷缩聚得到;优选地,所述含羧基聚酯树脂的酸值为60-150mgKOH/g,软化温度为30-90℃。

优选地,所述热塑性丙烯酸树脂为甲基丙烯酸甲酯共聚物,玻璃化转变温度Tg为60-65℃,体积密度为5-6g/ml。

优选地,所述改性高岭土的制备方法包括:将高岭土加入体积比为1:0.1-0.3的浓硫酸与浓盐酸的混合酸溶液中,在20-40℃下超声处理1-3h,再在60-80℃水浴中搅拌反应1-3h,冷却至室温,抽滤,用去离子水洗涤至中性,烘干后加入甲苯,在氮气保护的条件下加热至60-90℃,加入引发剂后搅拌均匀,加入丙烯酸类单体,保温反应1-3h,洗涤,抽滤,烘干后得到所述改性高岭土;优选地,所述引发剂为过氧化二苯甲酰、过氧化十二酰、过氧化二乙酰或者偶氮二异丁腈中的一种或者多种的组合,所述丙烯酸类单体为甲基丙烯酸酯、丙烯酸、甲基丙烯酸中的一种或者多种的组合。

优选地,高岭土和丙烯酸类单体的重量配比为1:5-30。

优选地,所述白炭黑为沉淀二氧化硅、气相二氧化硅、超细二氧化硅凝胶、气凝胶中的一种或者多种的组合。

优选地,所述颜料为高耐候金红石型钛白粉、色素槽法炭黑、酞菁蓝、耐晒黄中的一种或者多种的组合。

优选地,所述消光剂为蜡改性二氧化硅;所述的流平剂为氟改性聚丙烯酸酯溶液;所述分散剂为聚丙烯酸酯高聚物或聚氨酯高聚物溶液;所述防沉剂为聚酰胺蜡浆或膨润土。

一种热固型静电喷涂粉末涂料的制备方法,包括如下步骤:

S1、将聚合物包覆碳纳米管、改性高岭土、白炭黑、钛白粉、滑石粉、碳酸钙、颜料混合分散均匀得到粉体混合物;

S2、向S1得到的粉体混合物中加入含羟基氟碳树脂、含羧基聚酯树脂、热塑性丙烯酸树脂、缩二脲型多异氰酸酯、异氰尿酸三缩水甘油酯、消光剂、流平剂、分散剂、防沉剂、偶联剂,在高速混合机中混合均匀得到预混涂料;

S3、将S2得到的预混涂料输送到螺杆挤出机中熔融挤出,再经压片,冷却,破碎后,输送到空气分级磨中进行粉碎,筛分后得到所述热固型静电喷涂粉末涂料。

本发明提出的一种热固型静电喷涂粉末涂料,所述粉末涂料通过以羟基氟碳树脂和含羧基聚酯树脂、热塑性丙烯酸树脂为基料树脂,加入与基料树脂具有很好混溶性又具有合适的反应的固化剂缩二脲型多异氰酸酯以及异氰尿酸三缩水甘油酯,使得涂料的熔融性、流动性和固化性之间具有良好平衡的体系,保证涂料具有低温固化性能的同时,还可以改善固化涂层的机械性能等。具体地,由于涂料中使用具有大部分羟基和小部分羧基的氟碳聚合物,固化剂中同时使用和羟基反应的缩二脲型多异氰酸酯以及和羧基反应的异氰尿酸三缩水甘油酯,其比单固化剂体系的氟碳粉末涂料相比,前者具有优越的高耐冲击性和柔韧性等;加入的氟碳树脂本身还可以提高所得涂料的耐腐蚀性和粘合性;同时加入的不和氟碳树脂反应的含羧基聚酯树脂和热塑性丙烯酸树脂作为改性成分,则可以用来进一步提高涂层的机械性能,并且为涂膜引入大量的酯基、羧基、羟基等基团,其中酯基可以使得涂膜具有优异的柔韧性,酯基、羟基则又可以使得涂膜附着力优异;因此,本发明中关于树脂基料、固化体系的选择,是本发明中得到一种低温固化,机械性能好,附着力强,耐腐性性好的粉末涂料的基础;此后,为了使得本发明所述粉末涂料适用于静电喷涂,在所述涂料中加入聚合物包覆碳纳米管作为导电剂,由此大大提高了碳纳米管的分散稳定性以及与有机树脂的相溶性,有利于发挥碳纳米管阵列的导电性能的同时,确保产品满足静电喷涂的要求下尽可能的降低碳管的使用量,以提高产品的颜料装饰性能与降低生产成本;改性高岭土、白炭黑、钛白粉、滑石粉等作为补强材料,可显著改善涂膜的力学性能,其中改性高岭土通过丙烯酸树脂插层聚合形成,使高岭土解离成独立分散的片层,从而有效解决高岭土难溶解、难分散、均匀性差、涂覆工艺差等缺点,满足提高涂料的机械性能的要求;消光剂和流平剂能够极大程度的降低涂料体系的表面张力,增进基材润湿性、防止缩孔,同时增进涂层表面的滑爽性和光泽;分散剂、防沉剂则使涂膜的光滑平整度得到改善。

综合上述,本发明中所述粉末涂料包括树脂基料的改进,固化剂的合理选择,以及导电剂、填料的改性三者相结合,得到了在贮存稳定性、熔融性、流动性和固化性之间具有良好平衡的体系,以便得到一种固化温度低,机械性能好,耐腐蚀性、附着力强,储存稳定,且特别适用于静电喷涂的专用粉末涂料。

具体实施方式

为更好地说明本发明,便于理解本发明的技术方案,本发明的典型但非限制性的实施例如下:

实施例1

一种热固型静电喷涂粉末涂料,其原料按重量份数包括:含羟基氟碳树脂55份、含羧基聚酯树脂25份、热塑性丙烯酸树脂10份、缩二脲型多异氰酸酯10份、异氰尿酸三缩水甘油酯1份、聚合物包覆碳纳米管5份、改性高岭土10份、沉淀二氧化硅4份、钛白粉5份、滑石粉20份、碳酸钙1份、色素槽法炭黑10份、蜡改性二氧化硅2份、氟改性聚丙烯酸酯溶液3份、聚丙烯酸酯高聚物溶液0.1份、聚酰胺蜡浆0.5份、偶联剂0.1份。

实施例2

一种热固型静电喷涂粉末涂料,其原料按重量份数包括:含羟基氟碳树脂75份、含羧基聚酯树脂15份、热塑性丙烯酸树脂15份、缩二脲型多异氰酸酯5份、异氰尿酸三缩水甘油酯5份、聚合物包覆碳纳米管1份、改性高岭土30份、气相二氧化硅1份、钛白粉10份、滑石粉5份、碳酸钙5份、酞菁蓝1份、蜡改性二氧化硅5份、氟改性聚丙烯酸酯溶液0.5份、聚氨酯高聚物溶液1份、膨润土0.1份、偶联剂0.5份;

所述含羟基氟碳树脂是通过将含氟烯烃、烷基乙烯基醚和羟烷基乙烯基醚共聚得到,其中所述含羟基氟碳树脂中包含40mol%的含氟烯烃和35mol%的羟烷基乙烯基醚;所述含羧基聚酯树脂是通过将邻苯二甲酸、间苯二甲酸、六氢化邻苯二甲酸与新戊二醇、聚乙二醇、丙二醇、1,4-环己烷二甲醇、三羟甲基丙烷缩聚得到,其中所述含羧基聚酯树脂的酸值为60mgKOH/g,软化温度为90℃;所述热塑性丙烯酸树脂为甲基丙烯酸甲酯共聚物,玻璃化转变温度Tg为60℃,体积密度为6g/ml;

所述改性高岭土的制备方法包括:将高岭土加入体积比为1:0.1的浓硫酸与浓盐酸的混合酸溶液中,在40℃下超声处理1h,再在80℃水浴中搅拌反应1h,冷却至室温,抽滤,用去离子水洗涤至中性,烘干后加入甲苯,在氮气保护的条件下加热至90℃,加入过氧化二苯甲酰后搅拌均匀,加入甲基丙烯酸酯,保温反应1h,洗涤,抽滤,烘干后得到所述改性高岭土,其中高岭土和丙烯酸类单体的重量配比为1:5。

实施例3

一种热固型静电喷涂粉末涂料,其原料按重量份数包括:含羟基氟碳树脂65份、含羧基聚酯树脂20份、热塑性丙烯酸树脂12份、缩二脲型多异氰酸酯7份、异氰尿酸三缩水甘油酯3份、聚合物包覆碳纳米管3份、改性高岭土20份、白炭黑2份、钛白粉7份、滑石粉12份、碳酸钙3份、颜料5份、蜡改性二氧化硅3份、氟改性聚丙烯酸酯溶液1.5份、聚丙烯酸酯高聚物溶液0.5份、聚酰胺蜡浆0.3份、偶联剂0.3份;

所述含羟基氟碳树脂是通过将含氟烯烃、烷基乙烯基醚和羟烷基乙烯基醚共聚得到,其中所述含羟基氟碳树脂中包含60mol%的含氟烯烃和20mol%的羟烷基乙烯基醚;所述含羧基聚酯树脂是通过将邻苯二甲酸、间苯二甲酸、六氢化邻苯二甲酸与新戊二醇、聚乙二醇、丙二醇、1,4-环己烷二甲醇、三羟甲基丙烷缩聚得到,其中所述含羧基聚酯树脂的酸值为150mgKOH/g,软化温度为30℃;所述热塑性丙烯酸树脂为甲基丙烯酸甲酯共聚物,玻璃化转变温度Tg为65℃,体积密度为5g/ml;

所述改性高岭土的制备方法包括:将高岭土加入体积比为1:0.3的浓硫酸与浓盐酸的混合酸溶液中,在20℃下超声处理3h,再在60℃水浴中搅拌反应3h,冷却至室温,抽滤,用去离子水洗涤至中性,烘干后加入甲苯,在氮气保护的条件下加热至60℃,加入过氧化十二酰后搅拌均匀,加入甲基丙烯酸酯和丙烯酸,保温反应3h,洗涤,抽滤,烘干后得到所述改性高岭土,其中高岭土和丙烯酸类单体的重量配比为1:30;

所述白炭黑为超细二氧化硅凝胶和气凝胶;所述颜料为高耐候金红石型钛白粉和耐晒黄。

实施例4

一种热固型静电喷涂粉末涂料,其原料按重量份数包括:含羟基氟碳树脂60份、含羧基聚酯树脂22份、热塑性丙烯酸树脂13份、缩二脲型多异氰酸酯8份、异氰尿酸三缩水甘油酯2份、聚合物包覆碳纳米管4份、改性高岭土15份、白炭黑3份、钛白粉8份、滑石粉13份、碳酸钙2份、颜料6份、蜡改性二氧化硅4份、氟改性聚丙烯酸酯溶液2份、聚氨酯高聚物溶液0.6份、膨润土0.2份、偶联剂0.4份;

所述含羟基氟碳树脂是通过将含氟烯烃、烷基乙烯基醚和羟烷基乙烯基醚共聚得到,其中所述含羟基氟碳树脂中包含50mol%的含氟烯烃和25mol%的羟烷基乙烯基醚;所述含羧基聚酯树脂是通过将邻苯二甲酸、间苯二甲酸、六氢化邻苯二甲酸与新戊二醇、聚乙二醇、丙二醇、1,4-环己烷二甲醇、三羟甲基丙烷缩聚得到,其中所述含羧基聚酯树脂的酸值为100mgKOH/g,软化温度为60℃;所述热塑性丙烯酸树脂为甲基丙烯酸甲酯共聚物,玻璃化转变温度Tg为62℃,体积密度为5.5g/ml;

所述改性高岭土的制备方法包括:将高岭土加入体积比为1:0.2的浓硫酸与浓盐酸的混合酸溶液中,在30℃下超声处理2h,再在70℃水浴中搅拌反应2h,冷却至室温,抽滤,用去离子水洗涤至中性,烘干后加入甲苯,在氮气保护的条件下加热至75℃,加入偶氮二异丁腈后搅拌均匀,加入甲基丙烯酸酯和甲基丙烯酸,保温反应2h,洗涤,抽滤,烘干后得到所述改性高岭土,其中高岭土和丙烯酸类单体的重量配比为1:16;

所述白炭黑为沉淀二氧化硅、气相二氧化硅和超细二氧化硅凝胶;所述颜料为高耐候金红石型钛白粉和色素槽法炭黑。

上述实施例1-4所述的热固型静电喷涂粉末涂料的制备方法,包括如下步骤:

S1、将聚合物包覆碳纳米管、改性高岭土、白炭黑、钛白粉、滑石粉、碳酸钙、颜料混合分散均匀得到粉体混合物;

S2、向S1得到的粉体混合物中加入含羟基氟碳树脂、含羧基聚酯树脂、热塑性丙烯酸树脂、缩二脲型多异氰酸酯、异氰尿酸三缩水甘油酯、消光剂、流平剂、分散剂、防沉剂、偶联剂,在高速混合机中混合均匀得到预混涂料;

S3、将S2得到的预混涂料输送到螺杆挤出机中熔融挤出,再经压片,冷却,破碎后,输送到空气分级磨中进行粉碎,筛分后得到所述热固型静电喷涂粉末涂料。

将实施例1-4制备得到的粉末涂料以静电喷涂的方式喷涂在经除油除锈的样板上,喷涂电压为60-100kv,膜层厚度为40-100μm,喷涂距离为10-40cm,在100-160℃下烘烤10-30min,进行如下性能测试,性能测试结果如下表所示。

本发明提出的一种热固型静电喷涂粉末涂料,所述粉末涂料通过以羟基氟碳树脂和含羧基聚酯树脂、热塑性丙烯酸树脂为基料树脂,加入与基料树脂具有很好混溶性又具有合适的反应的固化剂缩二脲型多异氰酸酯以及异氰尿酸三缩水甘油酯,使得涂料的熔融性、流动性和固化性之间具有良好平衡的体系,保证涂料具有低温固化性能的同时,还可以改善固化涂层的机械性能等。具体地,由于涂料中使用具有大部分羟基和小部分羧基的氟碳聚合物,固化剂中同时使用和羟基反应的缩二脲型多异氰酸酯以及和羧基反应的异氰尿酸三缩水甘油酯,其比单固化剂体系的氟碳粉末涂料相比,前者具有优越的高耐冲击性和柔韧性等;加入的氟碳树脂本身还可以提高所得涂料的耐腐蚀性和粘合性;同时加入的不和氟碳树脂反应的含羧基聚酯树脂和热塑性丙烯酸树脂作为改性成分,则可以用来进一步提高涂层的机械性能,并且为涂膜引入大量的酯基、羧基、羟基等基团,其中酯基可以使得涂膜具有优异的柔韧性,酯基、羟基则又可以使得涂膜附着力优异;因此,本发明中关于树脂基料、固化体系的选择,是本发明中得到一种低温固化,机械性能好,附着力强,耐腐性性好的粉末涂料的基础;此后,为了使得本发明所述粉末涂料适用于静电喷涂,在所述涂料中加入聚合物包覆碳纳米管作为导电剂,由此大大提高了碳纳米管的分散稳定性以及与有机树脂的相溶性,有利于发挥碳纳米管阵列的导电性能的同时,确保产品满足静电喷涂的要求下尽可能的降低碳管的使用量,以提高产品的颜料装饰性能与降低生产成本;改性高岭土、白炭黑、钛白粉、滑石粉等作为补强材料,可显著改善涂膜的力学性能,其中改性高岭土通过丙烯酸树脂插层聚合形成,使高岭土解离成独立分散的片层,从而有效解决高岭土难溶解、难分散、均匀性差、涂覆工艺差等缺点,满足提高涂料的机械性能的要求;消光剂和流平剂能够极大程度的降低涂料体系的表面张力,增进基材润湿性、防止缩孔,同时增进涂层表面的滑爽性和光泽;分散剂、防沉剂则使涂膜的光滑平整度得到改善。

综合上述,本发明中所述粉末涂料包括树脂基料的改进,固化剂的合理选择,以及导电剂、填料的改性三者相结合,得到了在贮存稳定性、熔融性、流动性和固化性之间具有良好平衡的体系,以便得到一种固化温度低,机械性能好,耐腐蚀性、附着力强,储存稳定,且特别适用于静电喷涂的专用粉末涂料。

申请人声明,本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法,但本发明并不局限于上述详细方法,即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了,对本发明的任何改进,对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等,均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

当前第1页1 2 3 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1