一种耐紫外线的热固性粉末涂料的制作方法

文档序号:17132812发布日期:2019-03-16 01:40

本发明属于热固性粉末涂料领域,具体而言,本发明涉及一种耐紫外线的热固性粉末涂料。



背景技术:

耐紫外线涂料主要用于吸收和遮拦紫外线或者捕获由紫外线辐射引发的自由基,防止分子断裂,对墙面表面、汽车涂层、外包装材料等都有很好的抗紫外线、耐老化性和耐候性。然而,目前所使用抗紫外线涂料大部分为溶剂型涂料或者热塑性粉末涂料,这类涂料往往会释放VOC(挥发性有机化合物),而VOC释放会污染环境、甚至影响人体健康。

热固性粉末涂料由于不排出VOC(挥发性有机化合物)、无污染、利用率高、能耗低、工艺简单,目前已成为大家认可的“4E型”(高的生产效率、优良的涂膜性能、生态环保、经济)涂料。目前主要应用于金属涂装、家用电器、汽车、铝材等领域。据统计,我国热固性粉末涂料消费量2012年为105万吨,2013年为112万吨,2014年为124万吨,2015年增长至约135万吨,2016年销售量为142万吨,而2017年销售量达160.5万吨,呈现逐年增长趋势。热固性粉末涂料主要有环氧树脂粉末涂料、聚酯粉末涂料、聚氨酯粉末涂料、丙烯酸粉末涂料、氟碳粉末涂料、混合型粉末涂料及紫外光(UV)固化粉末涂料等。

目前市售常见耐紫外线热固性粉末涂料通常为环氧树脂类粉末涂料,例如在CN106085103A中公布一种耐候抗紫外的环氧树脂粉末涂料及其制备方法,该涂料中包含氢化双酚A型环氧树脂、酚醛环氧树脂以及紫外线吸收剂等组分,其中其紫外线吸收剂为UV-531(2-羟基-4-辛氧基二苯甲酮)。然而,环氧树脂涂层中由于芳香醚基团的存在,对紫外线极其过敏,以至耐候性不高,在烘烤或阳光照射过程中易泛黄,粉化,影响光泽度,装饰性会变差,这使得该涂料耐紫外性受到一定限制。

热固性氟碳粉末涂料和其他普通粉末涂料相比,熔融温度、烘烤温度、涂装工艺相似,但是耐候性、耐腐蚀性确是普通粉末涂料的数倍,此外,其也有较好的抗紫外线性能,在烘烤或日光照射下不会变黄,光泽度较好。

然而,由于纯氟碳粉末涂料价格昂贵、工艺控制难度高,且存在润湿性和附着力差的缺陷,所以未得到充分推广应用。通过将氟碳树脂与环氧树脂、聚酯树脂或丙烯酸树脂等复合制备复合型树脂,从而得到成本更低、润湿性和附着力改善而耐腐蚀性超强的热固性粉末涂料,这是近年来的研究热点。聚酯粉末涂料是一种应用广泛的热固性粉末涂料,已经占据粉末涂料总产量约70%,其具有成本较低、无污染、节约能源、使用寿命长等优势,但是其耐候性弱于氟碳树脂。随着人们对涂料产品耐紫外线要求越来越高,例如飞机防护涂料、文物保护涂料及建筑涂料等,因而开发耐紫外线的热固性氟碳-聚酯粉末涂料成为较好的选择。

此外,目前所使用的抗紫外线涂料稳定性能较差,长期使用时随着吸收剂分子的分解和挥发,产品抗紫外线能力下降,难以长期保持高抗光氧化性,而且会随着吸收剂的分解产生一定的毒性。

因此,研制一款成本合理、价格实惠,且具有极好耐紫外线性能和环境友好型的耐紫外线的热固性氟碳-聚酯粉末涂料是本领域技术人员有待解决的技术问题。



技术实现要素:

本发明的目的是提供一种耐紫外线的热固性粉末涂料,以解决现有技术中存在的上述问题。本发明所提供的耐紫外线的热固性粉末涂料原料成本较低、性价比高、环保、安全无毒,且本发明所提供的热固性氟碳-聚酯粉末涂料具有极好的耐紫外线性能,且稳定性好,能长期保持高抗光氧化性和抗老化性。

为了达到上述目的,本发明提供如下技术方案:

一种耐紫外线的热固性粉末涂料,其包括以下重量份原料:

目前用于制备氟碳粉末涂料常有两种氟碳树脂:PVDF氟碳树脂和FEVE氟碳树脂。但是,目前制备热固性PVDF氟碳粉末涂料需要先制备溶剂型PVDF涂料,然后采用喷雾干燥工艺制备PVDF氟碳粉末涂料,工艺繁琐、能耗高、还需回收溶剂和存在溶剂残留等一系列问题,且制备出的PVDF氟碳粉末涂料市场认可度和接受度不高。而FEVE氟碳粉末涂料具有超长耐候性、极佳耐盐雾性、极好保光保色性等优点,所以本发明中选用FEVE氟碳树脂。

此外,FEVE氟碳粉末涂料的固化温度比PVDF氟碳粉末涂料的固化温度要降低20-40℃,固化时间缩短2-5分钟,极大提高了喷涂加工效率和降低能耗,达到环保节能效果。

本发明所提供的聚多异氰酸酯固化剂可以为六亚甲基异氰酸酯(HDI)、己内酰胺封端的二聚体异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI-1)或三聚体IPDI-2。

其中己内酰胺封端的二聚体异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI-1)作为固化剂的超耐候热粉末涂料冲击性能和耐碱性最佳。

因此,在更加优选的实施方案中,所述聚多异氰酸酯固化剂为己内酰胺封端的二聚体异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI-1)。

本发明所提供的苯并三唑类紫外线吸收剂为UV-P(2-(2'-羟基-5'-甲基苯基)苯并三氮唑)、UVP-327(2-(2'-羟基-3'5'-二叔苯基)-5-氯化苯并三唑)或UV-360(2,2'-亚甲基双(4-叔辛基-6-苯并三唑苯酚))。

在优选的实施方案中,所述苯并三唑类紫外线吸收剂为UVP-327。

紫外线吸收剂是一种光稳定剂,能吸收阳光及荧光光源中的紫外线部分,而本身又不发生变化。紫外线吸收剂按其结构可分为水杨酸酯类、二苯甲酮类、苯并三唑类、取代丙烯腈类、三嗪类等,工业上应用最多的为二苯甲酮类和苯并三唑类。

苯并三唑类紫外线吸收剂对280~400nm范围内的紫外线具有良好的吸收,不吸收可见光,能将吸收的紫外光能转化为热能,且具有熔点高、毒性小、在高温下有一定水分散性、与聚合物相容性好的优点,性能优于二苯甲酮类(例如在CN106085103A中所公开使用的UV-531)。

本发明所提供的颜料可以为普通无机颜料、无机陶瓷颜料、有机颜料或铅颜料。

氟碳体系润湿性较差,所以颜料选择较苛刻。同等条件下,无机陶瓷颜料保光、保色性均优于普通无机颜料、有机颜料以及铅颜料,且与氟碳-聚酯复合体系相容性最好。

因此,在更加优选的实施方案中,所述颜料为无机陶瓷颜料。

所述脱气剂可以为安息香、改性安息香或蜡类脱气剂。

脱气剂可以去除在涂层烘烤固化过程中常常产生小分子化合物。安息香具有很好的脱气效果,但是,在氟碳粉末涂料中,容易在高温下涂膜易泛黄。而蜡类脱气剂自身耐黄变性最佳。

因此,在更加优选的实施方案中,所述脱气剂优选为蜡类脱气剂。

此外,本发明所提供的耐紫外线的热固性粉末涂料中包括金红石纳米二氧化钛,用于增加紫外线吸收,提高涂料的抗老化性能和力学性能。金红石纳米二氧化钛属于纳米材料,由于其颗粒尺寸细小,具有许多优良的颜料性能:折射率高、紫外吸收能力强等。与现有的有机紫外线吸收剂相比,纳米级二氧化钛具有无毒、光学性质稳定、分散性好、比表面积大、表面结合能高等特点。这些性能使得用纳米二氧化钛制得的涂料性质稳定、抗老化能力强、力学性能均较好。

本发明所提供的耐紫外线的热固性粉末涂料,能够达到以下有益效果:

(1)本发明所提供耐紫外线的热固性粉末涂料是无有机溶剂挥发和排出的一种环境友好型涂料,且不含有毒紫外线吸收剂,对人身和环境均安全无毒;

(2)本发明所提供耐紫外线的热固性氟碳-聚酯粉末涂料成本远低于纯氟碳粉末涂料;

(3)本发明选用具有超长耐候性、极佳耐盐雾性、极好保光保色性和耐紫外线性的FEVE氟碳树脂与聚酯树脂复合,得到极好耐紫外线性的热固性氟碳-聚酯粉末涂料;

(4)本发明所提供耐紫外线的热固性粉末涂料使用熔点高、毒性小、在高温下有一定水分散性、与聚合物相容性好的苯并三唑类紫外线吸收剂,得到比现有技术中使用二苯甲酮类紫外线吸收剂涂料更好紫外线吸收效果;

(5)本发明所提供耐紫外线的热固性粉末涂料加入润湿促进剂,可进一步改善氟碳-聚酯复合体系润湿性;

(6)本发明所提供耐紫外线的热固性粉末涂料加入金红石纳米二氧化碳,其能够降解吸附在涂层表面污染有机物或者部分无机物,从而达到自洁目的,使得涂料性质稳定、抗老化能力强、力学性能均较好。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的耐紫外线的热固性粉末涂料进行详细说明。

实施例1

一种耐紫外线的热固性粉末涂料,其包括以下重量份原料:

实施例2

一种耐紫外线的热固性粉末涂料,其包括以下重量份原料:

实施例3

一种耐紫外线的热固性粉末涂料,其包括以下重量份原料:

实施例4

一种耐紫外线的热固性粉末涂料,其包括以下重量份原料:

实施例5

一种耐紫外线的热固性粉末涂料,其包括以下重量份原料:

实施例6

一种耐紫外线的热固性粉末涂料,其包括以下重量份原料:

对比例1

一种热固性纯氟碳粉末涂料,其包括以下重量份原料:

对比例2

一种热固性氟碳-聚酯复合粉末涂料,其包括以下重量份原料:

对比例3

一种热固性氟碳-聚酯复合粉末涂料,其包括以下重量份原料:

本发明针对上述实施例以及比较例进行了实施效果测试,具体是采用上述实施例以及比较例得到的热固性粉末涂料对铝制基材进行喷涂、固化处理后得到涂膜,并对该涂膜进行以下测试,其测试结果如下所示:

表1实施例1-6和对比例1-3检测结果

由上表可知,与对比例1(配方为纯氟碳粉末涂料,未与聚酯树脂复合,其他与实施例1相同)相比,实施例1-6涂膜平滑,而对比例1出现轻微桔皮;实施例1-6涂膜耐冲击性(机械性能)、附着力明显优于对比例1;实施例1-5乙酸盐雾试验(抗腐蚀性)与对比例1无明显差别;而实施例1-6荧光紫外老化(耐紫外性)和QUV-B人工加速老化试验(耐候性)优于对比例1。由此说明,与热固性纯氟碳粉末涂料的对比例1相比,热固性氟碳-聚酯复合粉末涂料具有更好的润湿性、机械性能、耐紫外性和耐候性。

与对比例2(配方中没有苯并三唑类紫外线吸收剂,其他与实施例1相同)和对比例3(配方中没有金红石纳米二氧化钛,其他与实施例1相同)相比,实施例1-6耐冲击性(机械性能)、附着力与对比例2和3无显著差别。实施例1-6荧光紫外老化(耐紫外性)显著优于对比例2和对比例3;而实施例1-6QUV-B人工加速老化试验(耐候性)优于对比例2和对比例3。由此说明,与没有苯并三唑类紫外线吸收剂或者没有金红石纳米二氧化钛的热固性粉末涂料相比,本发明所提供耐紫外线热的固性粉末涂料具有更好耐紫外性和耐候性。

综上,加入是苯并三唑类紫外线吸收剂和金红石纳米二氧化钛的热固性氟碳-聚酯粉末涂料是最佳耐紫外线的热固性粉末涂料实施方式。

应当知道,本发明中具体实施方案仅为代表性实施方式,本发明的保护范围并不仅限于此。任何熟知本领域技术人员均可通过本发明揭露的技术范围,结合本发明技术方案进行等同替换或改变,这些均涵盖在本发明的保护范围之内。并且,本文所引用描述本发明背景技术和本发明所提供实施操作细节的出版物、专利、网站或其他参考材料均通过引用方式并入本文中。

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