一种粒径分布均匀的高导热热塑性粉末涂料及制备方法与流程

本发明涉及粉末涂料领域，公开了一种粒径分布均匀的高导热热塑性粉末涂料及制备方法。
背景技术：
：粉末涂料作为公认的环境友好涂料而迅速对多个传统工业领域溶剂型涂装实现了颠覆式的产业替换，从传统的家具、家电、铝型材、交通、能源等行业到船舶工业、海洋工程和管道工业，都取得了很好的效果。同时，粉末涂装对环境要求低，可使用流化床、静电、滚涂、淋涂、火焰等多种涂装方式，过喷的粉末可以100%回收，涂膜性能优异，是发展较快的低voc涂料。粉末涂料是以固体树脂和颜料、填料及助剂等组成的固体粉末状合成树脂涂料。和普通溶剂型涂料及水性涂料不同，它的分散介质不是溶剂和水，而是空气。它具有无溶剂污染，100%成膜，能耗低的特点。粉末涂料具有的优势：粉末涂料在生产制造过程中就实现了零浪费和零污染，生产中产生的边角料也基本上可以回收使用。粉末涂料可以满足多个领域的防腐、装饰等需求，并且喷粉利用率高。粉末涂料有热塑性和热固性两大类。其中，热固性粉末涂料是以热固性合成树脂为成膜物质，在烘干过程中树脂先熔融，再经化学交联后固化成平整坚硬的涂膜。该种涂料形成的漆膜外观和各种机械性能及耐腐蚀性均能满足汽车涂饰的要求。热塑性粉末涂料是在喷涂温度下溶融，冷却时凝固成膜，由于加工和喷涂方法简单，粉末涂料只需加热熔化、流平、冷却或萃取凝固成膜即可，不需要复杂的固化装置。热塑性粉末涂料大多使用的原料都是市场上常见的聚合物，多数条件下都可满足使用性能的要求。近年来，热塑性粉末涂料在涂料市场中占有很大比例。中国发明专利申请号201510119704.5公开了一种热塑性粉末涂料，其包括以下重量份数的原料：聚烯烃0~90、改性聚烯烃5~95、增粘树脂5~50、弹性体5~50、填料0~20、颜料0~20、塑料助剂0~20；该发明其次公开了上述热塑性粉末涂料的制备方法，其包括以下步骤：将各原料混合均匀，放入双螺杆挤出机，进行熔融、挤出和造粒，将造粒得到的产物通过塑料粉碎机粉碎成细粉，即得热塑性粉末涂料。中国发明专利申请号201910567405.6公开了一种热塑性粉末涂料的制备方法。针对现有技术中热塑性粉末成本升高、粉碎工艺中粒度难以控制的技术问题，该发明公开提供了一种适用于热塑性粉末涂料的制备方法，通过将涂料原料溶于有机溶剂及水中得到水包油型分型体系，再经蒸馏及回流、干燥获得成品热塑性粉末。根据上述，现有方案中的热塑性粉末涂料存在熔融温度高、着色水平低、与金属表面粘着性差等缺陷，同时，热塑性粉末涂料一般采用流化床涂装工艺，为了得到分散均匀的涂装，对粉末涂料的均匀融化要求较高，而由于粉末涂料粒径相差大、传热不均，导致熔化不均，从而容易在涂层形成流纹、橘皮、褶皱等问题。本发明提出了一种粒径分布均匀的高导热热塑性粉末涂料及制备方法，可有效解决上述技术问题。技术实现要素：目前应用较广的热塑性粉末涂料普遍存在粒径不均匀、传热熔化不均匀等缺陷，容易导致涂层出现流纹、橘皮、褶皱的问题，影响涂层的质量，制约了粉末涂料的发展。本发明通过以下技术方案达到上述目的：一种粒径分布均匀的高导热热塑性粉末涂料的制备方法，制备的具体过程为：（1）先将可溶性盐研磨，然后与热塑性聚合物、石墨烯微片加入高速混合机中分散均匀，再经螺杆挤出机挤出、造粒，制得复合热塑性聚合物；（2）先将步骤（1）中制得的复合热塑性聚合物使用气流粉碎机粉碎，然后使用筛网进行分级、筛分，制得微细聚合物；（3）将步骤（2）中制得的微细聚合物清洗，然后经喷雾干燥机干燥，再过100目筛网，即可得到一种粒径分布均匀的高导热热塑性粉末涂料。可溶盐研磨粉碎细化后，由于本身存在脆性，通过在热塑性树脂挤出造粒中加入过量的可溶性盐，利用可溶性盐粉末的脆性可以使得热塑性聚合物在后续气体粉碎过程中形成更细的粉末，同时粒径更加均匀，而且易溶于水的特性使得可溶盐易被洗脱，不影响产品的性能。另外，由于石墨烯微片具有非常好的热传导性能，同时具有优异的机械强度和良好的润滑、耐高温和抗腐蚀特性，通过在复合热塑性聚合物制备中加入石墨烯微片，可以使后续粉碎的聚合物粉末保持良好的流动性，而且利于粉末快速均匀受热，使得最终得到的粉末涂料形成的涂层成膜更为均匀，有效提升涂层质量。作为本发明的优选，步骤（1）所述可溶性盐为氯化钠；所述热塑性聚合物为聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚氯乙烯中的至少一种；所述高速混合机中分散的转速为500~600r/min，时间为8~10min；螺杆挤出的温度为160~180℃；所述各原料配比为，按重量份计，可溶性盐50~60份、热塑性聚合物50~60份、石墨烯微片1~1.5份。本发明选择气流粉碎工艺对复合热塑性聚合物在液氮状态下进行粉碎细化，公知的，聚合物会随着温度的降低变得硬而脆，这是由于聚合物分子链随着温度的降低，其热运动变得越来越弱，导致材料脆化，因此，利用液氮状态下聚合物的脆性，可以实现常温下难以达到的超细粉碎，加上可溶盐粉末的作用，经分级、筛分，使得得到的聚合物粉末粒径更小；并且气流粉碎工艺通过高速气流的作用，可得到粒度小、分布相对较窄、颗粒表面光滑、颗粒形状规则、纯度高、活性大、分散性好的粉末，而且可以保持物料的原始特性。作为本发明的优选，步骤（2）所述气流粉碎机为涡旋气流粉碎机，粉碎是在液氮冷冻条件利用高速气流进行，所述高速气流的速度为400~500m/s；所述分级转速为600~800r/min，筛分的筛网为30~100目。利用去离子水对微细聚合物进行清洗，通过将可溶性盐溶于水即可完全去除微细聚合物中的可溶性盐。作为本发明的优选，步骤（3）所述清洗采用去离子水，清洗次数为3~6次。对清洗后的微细聚合物进行喷雾干燥，喷雾干燥是通过将物料经雾化后，与热空气的接触，物料中的水分迅速汽化，可得到干燥的粉末涂料。作为本发明的优选，步骤（3）所述喷雾干燥的热风温度为80-100℃。由上述方法制备得到的一种粒径分布均匀的高导热热塑性粉末涂料，其不但粒径细且粒径分布均匀，而且导热性能优异，涂层成膜更为均匀。通过测试，制备的热塑性粉末涂料粒径整体小，粒径大小分布均匀性好，涂层成膜均匀性好。本发明提供的一种粒径分布均匀的高导热热塑性粉末涂料及制备方法，将可溶性盐研磨后与热塑性聚合物、石墨烯微片加入高速混合机中分散均匀，然后经螺杆挤出机挤出、造粒，得到复合热塑性聚合物；将复合热塑性聚合物使用气流粉碎机粉碎，然后使用筛网进行分级、筛分，得到微细聚合物；将微细聚合物清洗后经喷雾干燥机干燥后，过100目筛网，即可。本发明提供了一种粒径分布均匀的高导热热塑性粉末涂料及制备方法，与现有技术相比，其突出的特点和优异的效果在于：1、提出了通过添加可溶盐和石墨烯微片制备粒径分布均匀的高导热热塑性粉末涂料的方法。2、通过在热塑性树脂造粒时加入过量的可溶盐，可溶盐在粉碎细化时由于存在脆性，利于促进聚合物粉碎成较细的粉末且粒径更为均匀，同时可溶盐可以被洗脱，进一步使粉碎的聚合物粉末的粒径减小，最终得到微细聚合物粉末。3、通过添加的石墨烯微片，利用石墨烯微片优异的导热性，使粉末保持良好的流动性，分散在热塑性粉末涂料中利于粉末快速均匀受热，使涂层成膜更为均匀，有效提升涂层质量。4、本发明的热塑性粉末涂料粒径细且分布均匀，导热性能优异，涂层成膜更为均匀。说明书附图图1为本发明的实施例6得到的热塑性粉末涂料微观图，其粒径大小分布均匀。图2为本发明的对比例1得到的热塑性粉末涂料微观图，其粒径大小分布较差。图3为本发明的实施例6粉末涂料涂层成膜照片，其成膜均匀性好。图4为本发明的对比例2粉末涂料涂层成膜照片，其成膜均匀性差。图5为本发明的工艺流程示意图。具体实施方式以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下,根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更,均应包含在本发明的范围内。实施例1（1）先将可溶性盐研磨，然后与热塑性聚合物、石墨烯微片加入高速混合机中分散均匀，再经螺杆挤出机挤出、造粒，制得复合热塑性聚合物；可溶性盐为氯化钠；热塑性聚合物为聚乙烯；高速混合机中分散的转速为520r/min，时间为10min；螺杆挤出的温度为165℃；各原料配比为，按重量份计，可溶性盐52份、热塑性聚合物58份、石墨烯微片1.2份；（2）先将步骤（1）中制得的复合热塑性聚合物使用气流粉碎机粉碎，然后使用筛网进行分级、筛分，制得微细聚合物；气流粉碎机为涡旋气流粉碎机，粉碎是在液氮冷冻条件利用高速气流进行，高速气流的速度为420m/s；分级转速为650r/min；（3）将步骤（2）中制得的微细聚合物清洗，然后经喷雾干燥机干燥，再过100目筛网，即可得到一种粒径分布均匀的高导热热塑性粉末涂料；清洗采用去离子水，清洗次数为4次；喷雾干燥的热风温度为90℃。实施例2（1）先将可溶性盐研磨，然后与热塑性聚合物、石墨烯微片加入高速混合机中分散均匀，再经螺杆挤出机挤出、造粒，制得复合热塑性聚合物；可溶性盐为氯化钠；热塑性聚合物为聚丙烯；高速混合机中分散的转速为580r/min，时间为8min；螺杆挤出的温度为175℃；各原料配比为，按重量份计，可溶性盐58份、热塑性聚合物52份、石墨烯微片1.4份；（2）先将步骤（1）中制得的复合热塑性聚合物使用气流粉碎机粉碎，然后使用筛网进行分级、筛分，制得微细聚合物；气流粉碎机为涡旋气流粉碎机，粉碎是在液氮冷冻条件利用高速气流进行，高速气流的速度为480m/s；分级转速为750r/min；（3）将步骤（2）中制得的微细聚合物清洗，然后经喷雾干燥机干燥，再过100目筛网，即可得到一种粒径分布均匀的高导热热塑性粉末涂料；清洗采用去离子水，清洗次数为5次；喷雾干燥的热风温度为85℃。实施例3（1）先将可溶性盐研磨，然后与热塑性聚合物、石墨烯微片加入高速混合机中分散均匀，再经螺杆挤出机挤出、造粒，制得复合热塑性聚合物；可溶性盐为氯化钠；热塑性聚合物为聚酰胺；高速混合机中分散的转速为560r/min，时间为9min；螺杆挤出的温度为170℃；各原料配比为，按重量份计，可溶性盐56份、热塑性聚合物54份、石墨烯微片1.3份；（2）先将步骤（1）中制得的复合热塑性聚合物使用气流粉碎机粉碎，然后使用筛网进行分级、筛分，制得微细聚合物；气流粉碎机为涡旋气流粉碎机，粉碎是在液氮冷冻条件利用高速气流进行，高速气流的速度为460m/s；分级转速为680r/min；（3）将步骤（2）中制得的微细聚合物清洗，然后经喷雾干燥机干燥，再过100目筛网，即可得到一种粒径分布均匀的高导热热塑性粉末涂料；清洗采用去离子水，清洗次数为5次；喷雾干燥的热风温度为90℃。实施例4（1）先将可溶性盐研磨，然后与热塑性聚合物、石墨烯微片加入高速混合机中分散均匀，再经螺杆挤出机挤出、造粒，制得复合热塑性聚合物；可溶性盐为氯化钠；热塑性聚合物为聚氯乙烯；高速混合机中分散的转速为500r/min，时间为10min；螺杆挤出的温度为160℃；各原料配比为，按重量份计，可溶性盐50份、热塑性聚合物60份、石墨烯微片1份；（2）先将步骤（1）中制得的复合热塑性聚合物使用气流粉碎机粉碎，然后使用筛网进行分级、筛分，制得微细聚合物；气流粉碎机为涡旋气流粉碎机，粉碎是在液氮冷冻条件利用高速气流进行，高速气流的速度为400m/s；分级转速为600r/min；（3）将步骤（2）中制得的微细聚合物清洗，然后经喷雾干燥机干燥，再过100目筛网，即可得到一种粒径分布均匀的高导热热塑性粉末涂料；清洗采用去离子水，清洗次数为3次；喷雾干燥的热风温度为90℃。实施例5（1）先将可溶性盐研磨，然后与热塑性聚合物、石墨烯微片加入高速混合机中分散均匀，再经螺杆挤出机挤出、造粒，制得复合热塑性聚合物；可溶性盐为氯化钠；热塑性聚合物为聚乙烯；高速混合机中分散的转速为600r/min，时间为8min；螺杆挤出的温度为180℃；各原料配比为，按重量份计，可溶性盐60份、热塑性聚合物50份、石墨烯微片1.5份；（2）先将步骤（1）中制得的复合热塑性聚合物使用气流粉碎机粉碎，然后使用筛网进行分级、筛分，制得微细聚合物；气流粉碎机为涡旋气流粉碎机，粉碎是在液氮冷冻条件利用高速气流进行，高速气流的速度为500m/s；分级转速为600r/min；（3）将步骤（2）中制得的微细聚合物清洗，然后经喷雾干燥机干燥，再过100目筛网，即可得到一种粒径分布均匀的高导热热塑性粉末涂料；清洗采用去离子水，清洗次数为6次；喷雾干燥的热风温度为90℃。实施例6（1）先将可溶性盐研磨，然后与热塑性聚合物、石墨烯微片加入高速混合机中分散均匀，再经螺杆挤出机挤出、造粒，制得复合热塑性聚合物；可溶性盐为氯化钠；热塑性聚合物为聚丙烯；高速混合机中分散的转速为550r/min，时间为9min；螺杆挤出的温度为170℃；各原料配比为，按重量份计，可溶性盐55份、热塑性聚合物55份、石墨烯微片1.2份；（2）先将步骤（1）中制得的复合热塑性聚合物使用气流粉碎机粉碎，然后使用筛网进行分级、筛分，制得微细聚合物；气流粉碎机为涡旋气流粉碎机，粉碎是在液氮冷冻条件利用高速气流进行，高速气流的速度为450m/s；分级转速为700r/min；（3）将步骤（2）中制得的微细聚合物清洗，然后经喷雾干燥机干燥，再过100目筛网，即可得到一种粒径分布均匀的高导热热塑性粉末涂料；清洗采用去离子水，清洗次数为4次；喷雾干燥的热风温度为95℃。对比例1对比例1没有添加可溶盐，其他制备条件与实施例6相同。对比例2对比例2没有添加石墨烯微片，其他制备条件与实施例6相同。上述性能指标的测试方法为：粒径均匀性：直接采用电子显微镜观察实施例和对比例制得的热塑性粉末涂料的粒径均匀性，结果如表1所示；涂层均匀性：将实施例和对比例得到的粉末涂料在瓷板上分别热热喷涂形成厚度为0.5mm的膜，直接观察涂层的均匀性。由表1可见：未添加可溶盐的粉末涂料在粉碎细化时不易脆化，不利于促进聚合物粉碎成较细的粉末，而且粒径均匀性较差。未添加石墨烯微片的粉末涂料，在热喷涂时受热不均，影响涂层的成膜均匀性。由图1可见：本发明实施例6得到的粉末涂料，颗粒粒径整体较小，而且粒径大小分布均匀；由图2可见：本发明对比例1得到的粉末涂料，颗粒粒径整体较大，而且粒径大小分布极为不均；由图3可见：本发明实施例6的涂层分布均匀；由图4可见：本发明对比例2的涂层则出现褶皱，均匀性差，主要是由于缺少石墨烯的快速分散热，使涂层膜受热不均所致。表1：性能指标实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5实施例6对比例1对比例2粒径均匀性粒径整体小，粒径大小分布均匀性好粒径整体小，粒径大小分布均匀性好粒径整体小，粒径大小分布均匀性好粒径整体小，粒径大小分布均匀性好粒径整体小，粒径大小分布均匀性好粒径整体小，粒径大小分布均匀性好粒径整体大，粒径大小分布均匀性差粒径整体较小，粒径大小分布均匀性较好涂层均匀性涂层成膜均匀性好涂层成膜均匀性好涂层成膜均匀性好涂层成膜均匀性好涂层成膜均匀性好涂层成膜均匀性好涂层成膜均匀性较好涂层成膜均匀性差，出现褶皱当前第1页12