一种低温固化的粉末涂料的成膜物质的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于涂料领域，特别属于低温固化的粉末涂料的领域。
【背景技术】
[0002]粉末涂料是一种组分中不含有溶剂的涂料类型，其在使用中基本不产生挥发性的有机化合物(V0C)，对环境的污染极小，是一种节能环保的涂料。粉末涂料一般包括热塑性粉末涂料与热固性粉末涂料，涂料中作为成膜物质的树脂若为热塑性的树脂则其为热塑性粉末涂料，若树脂为热固性的树脂则其为热固性粉末涂料，热固性的粉末涂料中的树脂一旦固化后，涂料在高温下不会出现熔融，在不同的溶剂环境下也不会出现溶解，因此相对于热塑性的粉末涂料具有更好的物理、化学性质，基于此，热固性粉末涂料迅速占领了粉末涂料中的主要位置。
[0003]常见的热固性粉末涂料按照其中树脂的类型而言，主要包括环氧类粉末涂料、聚酯类粉末涂料、丙烯酸类粉末涂料、环氧/聚酯混合型粉末涂料、辐射固化型粉末涂料以及其它类型的粉末涂料，除了树脂外，热固性粉末涂料中一般还含有固化剂、颜料、和/或助剂、和/或填料等，热固性粉末涂料的涂装方式包括热涂装与冷涂装，特别以冷涂装方式中的静电喷涂法为主。
[0004]热固性粉末涂料虽然具有节能，环保，涂膜的耐热性、耐溶剂性较好等优点，但相对于溶剂型涂料而言，其需要的固化温度较高(180°C?200°C )，不利于在不同材料上的广泛应用。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提出一种能够在较低温度下光固化或直接固化，同时使用性能良好的改性的聚酯类粉末涂料的成膜物质的制备方法，所述成膜物质再与填料、助剂、光催化剂等共同组成改性的聚酯类粉末涂料。本发明借由以下技术方案来实现上述目的:
一种低温固化的粉末涂料的成膜物质，其包括主体树脂与固化树脂，该成膜物质与光催化剂、填料、助剂等一同组成一种低温固化的粉末涂料，所述成膜物质由以下步骤制备得到:
1)将对苯二甲酸酐、顺丁烯二酸酐、对苯二甲酰氯(TPC)加入四口烧瓶中，于氮气氛围下加热到150?190°C，并恒温回流搅拌20?40min ；
2)向完成步骤I)的四口烧瓶内加入戊二醇、二甘醇，于氮气氛围下升温至190?210°C，并恒温回流搅拌I?2h，其后对四口烧瓶进行抽真空，维持烧瓶内温度为190?210°C，继续恒温回流搅拌3?4h ;
3)向完成步骤2)的四口烧瓶内加入邻苯二甲醚与对苯二酚，于氮气氛围下降温至170?180°C，并恒温回流搅拌20?40min ；
4)将完成步骤3)的四口烧瓶停止加热，至温度下降至140°C以下后，于氮气氛围下向其中加入固化树脂； 所述固化树脂为苯乙烯或甲基苯烯酸甲酯中一种或两种与乙醇胺的混合物；
完成步骤3)后即制备得到所述成膜物质中的主体树脂，其进一步地通过步骤4)与固化树脂混合得到所述成膜物质。
[0006]所述戊二醇与所述二甘醇的物质的量的比优选为1:2?2:1。
[0007]所述对苯二甲酸酐与所述顺丁烯二酸酐的物质的量的比优选为1:1?2:1。
[0008]所述邻苯二甲醚与所述对苯二酚的物质的量的比优选为2?3:4?5。
[0009]所述戊二醇、二甘醇的总物质的量与所述对苯二甲酸酐、顺丁烯二酸酐的总物质的量的比优选为2:5?2:7。
[0010]所述对苯二甲酸酐、顺丁烯二酸酐的总物质的量的与所述TPC的物质的量的比优选为10:1?15:1。
[0011]所述对苯二甲酸酐、顺丁烯二酸酐的总物质的量与所述邻苯二甲醚、对苯二酚的总物质的量的比优选为3:1?4:1。
[0012]所述固化树脂的质量为所述主体树脂质量的30%?50%。
[0013]所述固化树脂中苯乙烯或甲基苯烯酸甲酯中的一种或两种的物质的量与乙醇胺的物质的量的比优选为7:1?9:1。
[0014]制备得到的成膜物质可以进一步添加光催化剂、填料、助剂从而得到低温固化的粉末涂料。
[0015]该低温固化的粉末涂料的光催化剂优选为安息香双甲醚(DMPA)或2-羟基_2_甲基苯基丙酮(HMPP)，当光催化剂为DMPA时，其用量为成膜物质的质量的1%?5%，当光催化剂为HMPP时，其用量为成膜物质的量的5%?10%。
[0016]该低温固化的粉末涂料的光催化剂还可以为纳米的半导体材料，如纳米二氧化钛，其用量为成膜物质的10%?15%。
[0017]该低温固化的粉末涂料的填料优选为碳酸钙、石英粉、硫酸钡、滑石粉、高岭土、云母粉、娃灰石中的一种或多种，其质量含量为成膜物质的5%?15%。
[0018]该低温固化的粉末涂料的助剂优选包括聚甲基丙烯酸甲酯，其用量为所述粉末涂料总质量的0.5%?1.5%O
[0019]该低温固化的粉末涂料的助剂还可以包括三氟化硼乙醚络合物、氯化亚锡、辛酸亚锡中的一种或多种，其用量为成膜物质总质量的1%?2%。
[0020]该低温固化的粉末涂料的助剂还可以包括偶联剂，所述偶联剂为硼酸酯偶联剂，其用量为成膜物质总质量的0.5%?2%。
[0021]完成成膜物质的制备后，进一步地，在70?90°C下将填料、光催化剂、助剂加入其中，搅拌均匀后冷却至常温或进一步的冷冻、粉碎可得到所述低温固化的粉末涂料。
[0022]除上述组分外，若希望涂料还带有颜色，还可以在涂料中加入颜填料。
[0023]本发明具有以下有益效果:
1)本发明的低温固化的粉末涂料的成膜物质中合成主体树脂的原料均为规整性较好的树脂，由此得到的成膜物质具有较高的玻璃化温度，避免进一步得到的涂料在低温下粘化，另一方面该成膜物质中固化树脂与主体树脂能够在较低的温度下交联，使得其能够得到在较低温度下固化使用的粉末涂料；
2)本发明的低温固化的粉末涂料的成膜物质制备方法简单，能够进一步合成在光催化下进行固化的粉末涂料；
3)通过本发明的成膜物质得到的粉末涂料在使用过程中不会产生挥发性的溶剂，绿色环保。
【具体实施方式】
[0024]I)将对苯二甲酸酐、顺丁烯二酸酐、TPC加入四口烧瓶中，于氮气氛围下加热到150?190°C，并恒温回流搅拌20?40min ；
2)向完成步骤I)的四口烧瓶内加入戊二醇、二甘醇，于氮气氛围下升温至190?210°C，并恒温回流搅拌I?2h，其后对四口烧瓶进行抽真空，维持烧瓶内温度为190?210°C，继续恒温回流搅拌3?4h ;
3)向完成步骤2)的四口烧瓶内加入邻苯二甲醚与对苯二酚，于氮气氛围下降温至170?180°C，并恒温回流搅拌20?40min，即得到主体树脂；
4)将完成步骤3)的四口烧瓶停止加热，至温度下降至140°C以下后，于氮气氛围下向其中加入所述固化树脂，搅拌均匀后冷却至常温即得到成膜物质。
[0025]完成成膜物质的制备后，即可进一步地在70?90°C下将填料、光催化剂、助剂加入其中，当助剂中含有偶联剂时，加入顺序可按照先加入偶联剂、其次加入填料、再加入其余助剂、最后加入光催化剂的方式进行，搅拌均匀后冷却至常温或进一步的冷冻、粉碎可得到低温固化的粉末涂料。
[0026]上述过程中使用的原料在本发明中为购买的分析纯用品，在实际应用时，可以购买纯度较高的工业用品，也可以自行制备杂质含量少的各种原料。在反应过程中四口烧瓶需连上氮气输送装置、测温装置、搅拌装置与回流冷凝装置，反应过程中严格控制体系的密封程度，因原料中的一些成分在反应不完全时容易被氧化。制备得到的低温固化的粉末涂料其玻璃化温度为30?50°C，酸值为30?40mgK0H/g，在使用时若添加有光催化剂，可直接在紫外光下进行固化，未添加光催化剂也可选择在100?120°C下固化10?20min。
[0027]下面结合实施例对本发明进行进一步的说明:
实施例一
将225g对苯二甲酸酐、150g顺丁烯二酸酐、61gTPC加入四口烧瓶中，于氮气氛围下加热到180°C，并在恒温下回流搅拌20min ;其后向四口烧瓶内加入32g戊二醇、64g 二甘醇，于氮气氛围下升温至190°C，并恒温回流搅拌lh，其后对四口烧瓶进行抽真空，继续在190°C下恒温回流搅拌3h ;其后再向烧瓶内充入氮气，加入41g邻苯二甲醚与对66g对苯二酚，于氮气氛围下降温至170°C，并恒温回流搅拌20min ;其后停止加热，温度下降至130°C时，于氮气氛围下向其中加入293g苯乙烯与27g乙醇胺，搅拌均匀后即完成成膜物质的制备。
[0028]实施例二
将440g对苯二甲酸酐、150g顺丁烯二酸酐、91gTPC加入四口烧瓶中，于氮气氛围下加热到190°C，并恒温回流搅拌40min ;其后向四口烧瓶内加入94g戊二醇、95g 二甘醇，于氮气氛围下升温至210°C，并恒温回流搅拌lh，其后