本发明涉及涂料技术领域，尤其涉及耐候型粉末涂料的制备方法。
背景技术：
粉末涂料技术的提高是涂料界从原材料着手改进设备和施工工艺的综合结果，其目标是获得各方面性能与液态涂料相当的涂料，包括悦目的外观、较低的固化温度、较薄的涂层、良好的施工性，同时还致力于环境保护和提高性价比等。粉末涂料一般由树脂、固化剂、颜填料、助剂等组成，树脂作为粉末涂料的主要成膜物质，是获得高光泽、高流平涂膜的关键。
目前，应用于金属材料涂敷的耐候型粉末涂料主要为聚酯及聚氨酯型粉末涂料，虽然具有一定的耐候性能；涂料的耐候性能主要受到室外经受气候的考验，如冷热、光照、风雨、细菌等的影响；而目前粉末涂料的导热性较差，其一般不超过0.08w/m·k，因此粉末涂料在受到冷热冲击时，不能有效的将热量向外传递，导致其内部以及与金属材料的结合面易受冷热冲击的影响，会加速粉末涂料的老化。即使是现常用的以聚酯树脂为主体的耐候型粉末涂料，在480h的加速光老化试验（quv-b）中，其保光率不超过50%。
技术实现要素：
本发明针对现有技术存在的不足，提供了耐候型粉末涂料的制备方法，具体技术方案如下：
耐候型粉末涂料的制备方法，将聚酯树脂、固化剂、流平剂、颜料、填料、脱气剂、紫外线吸收剂、改性石墨烯粉按照质量比为（150~160）:（10~20）:（2~3）:（50~60）:（75~85）:（0.5~0.6）:（0.1~0.12）:（33~36）的比例混合均匀，再通过粉末涂料挤出机挤出、压片、冷却、破碎、过筛，即制备成所述耐候型粉末涂料。
作为上述技术方案的改进，所述聚酯树脂的制备方法为，将30~40质量份的多元醇和2~3质量份的支化剂在反应釜中加热升温至熔融状态；再依次加入47~50质量份的芳香多元酸、5~6质量份的脂肪多元酸和0.1~0.12质量份的酯化催化剂，通入氮气继续升温反应至175~185℃酯化水开始生成并馏出；然后逐渐升温至250~255℃，共反应9~10h至95%的酯化水排出后，加入8~9质量份的酸解剂继续反应4~5h，抽真空缩聚至酸值达到30~35mgkoh/g后，停止反应即得到所述聚酯树脂。
作为上述技术方案的改进，所述改性石墨烯粉的制备方法为，将70~80质量份且质量分数为15%的硅酸钠溶液、80~90质量份的石墨烯粉、120~130质量份粒径小于0.5mm的活性白土混合搅拌均匀并在造粒机中制成球粒，再将球粒送入真空烧结炉中，往真空烧结炉中通入氮气并升温至320~330℃，烧结20~30min后制成粗坯球，再将粗坯球浸入400~500质量份且质量分数为18~23%的盐酸中30~40min，盐酸的温度为50~60℃，从盐酸中捞出粗坯球后再次送入真空烧结炉中，往真空烧结炉中通入氮气并升温至910~930℃，烧结60~70min后制成精坯球，精坯球冷却至室温后送入400~500质量份且质量分数为18~23%的氢氧化钠溶液中40~50min，氢氧化钠的温度为80~90℃，从氢氧化钠溶液中捞出精坯球后，用去离子水冲洗精坯球3~4次后将其自然晾干，最后送入球磨机中制成粒径小于0.05mm的粉体，该粉体即为所述改性石墨烯粉。
作为上述技术方案的改进，所述固化剂为β-羟烷基酰胺。
作为上述技术方案的改进，所述流平剂为丙烯酸酯类流平剂。
作为上述技术方案的改进，所述颜料为钛白粉。
作为上述技术方案的改进，所述填料为硫酸钡。
作为上述技术方案的改进，所述脱气剂为安息香。
作为上述技术方案的改进，所述紫外线吸收剂为2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮。
本发明的有益效果：通过对传统聚酯粉末涂料的制作工艺进行优化设计，通过添加改性石墨烯粉的方式来提高该耐候型粉末涂料的耐候性能，该耐候型粉末涂料在480h的加速光老化试验（quv-b）中，其保光率能达到97%以上。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
1）、将30kg的多元醇和2kg的支化剂在反应釜中加热升温至熔融状态；再依次加入47kg的芳香多元酸、5kg的脂肪多元酸和0.1kg的酯化催化剂，通入氮气继续升温反应至175℃酯化水开始生成并馏出；然后逐渐升温至250℃，共反应9h至95%的酯化水排出后，加入8kg的酸解剂继续反应4h，抽真空缩聚至酸值达到30~35mgkoh/g后，停止反应即得到所述聚酯树脂。
2）、将70kg且质量分数为15%的硅酸钠溶液、80kg的石墨烯粉、120kg粒径小于0.5mm的活性白土混合搅拌均匀并在造粒机中制成球粒，再将球粒送入真空烧结炉中，往真空烧结炉中通入氮气并升温至320℃，烧结20min后制成粗坯球，再将粗坯球浸入400kg且质量分数为18~23%的盐酸中30min，盐酸的温度为50~60℃，从盐酸中捞出粗坯球后再次送入真空烧结炉中，往真空烧结炉中通入氮气并升温至910℃，烧结60min后制成精坯球，精坯球冷却至室温后送入400kg且质量分数为18~23%的氢氧化钠溶液中40min，氢氧化钠的温度为80~90℃，从氢氧化钠溶液中捞出精坯球后，用去离子水冲洗精坯球3~4次后将其自然晾干，最后送入球磨机中制成粒径小于0.05mm的粉体，该粉体即为所述改性石墨烯粉。
3）、将150kg的聚酯树脂、10kg的β-羟烷基酰胺、2kg的丙烯酸酯类流平剂、50kg的钛白粉、75kg的硫酸钡、0.5kg的安息香、0.1kg的2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、33kg的改性石墨烯粉混合均匀，再通过粉末涂料挤出机挤出、压片、冷却、破碎、过筛，即制备成所述耐候型粉末涂料。
将上述耐候型粉末涂料采用高压静电喷涂，涂层的平均厚度为80μm，在155℃烘烤固化15min。固化后涂层的导热系数为0.76w/m·k，抗冲击性大于50kg·cm，quv-b(480h)的保光率大于97.7%。
实施例2
1）、将35kg的多元醇和2.6kg的支化剂在反应釜中加热升温至熔融状态；再依次加入49kg的芳香多元酸、5.6kg的脂肪多元酸和0.11kg的酯化催化剂，通入氮气继续升温反应至180℃酯化水开始生成并馏出；然后逐渐升温至255℃，共反应9h至95%的酯化水排出后，加入8.8kg的酸解剂继续反应5h，抽真空缩聚至酸值达到30~35mgkoh/g后，停止反应即得到所述聚酯树脂。
2）、将76kg且质量分数为15%的硅酸钠溶液、83kg的石墨烯粉、125kg粒径小于0.5mm的活性白土混合搅拌均匀并在造粒机中制成球粒，再将球粒送入真空烧结炉中，往真空烧结炉中通入氮气并升温至325℃，烧结30min后制成粗坯球，再将粗坯球浸入470kg且质量分数为18~23%的盐酸中35min，盐酸的温度为50~60℃，从盐酸中捞出粗坯球后再次送入真空烧结炉中，往真空烧结炉中通入氮气并升温至920℃，烧结66min后制成精坯球，精坯球冷却至室温后送入470kg且质量分数为18~23%的氢氧化钠溶液中50min，氢氧化钠的温度为80~90℃，从氢氧化钠溶液中捞出精坯球后，用去离子水冲洗精坯球3~4次后将其自然晾干，最后送入球磨机中制成粒径小于0.05mm的粉体，该粉体即为所述改性石墨烯粉。
3）、将156kg的聚酯树脂、18kg的β-羟烷基酰胺、2.7kg的丙烯酸酯类流平剂、56kg的钛白粉、80kg的硫酸钡、0.57kg的安息香、0.11kg的2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、35kg的改性石墨烯粉混合均匀，再通过粉末涂料挤出机挤出、压片、冷却、破碎、过筛，即制备成所述耐候型粉末涂料。
将上述耐候型粉末涂料采用高压静电喷涂，涂层的平均厚度为90μm，在160℃烘烤固化20min。固化后涂层的导热系数为0.79w/m·k，抗冲击性大于50kg·cm，quv-b(480h)的保光率大于97.1%。
实施例3
1）、将40kg的多元醇和3kg的支化剂在反应釜中加热升温至熔融状态；再依次加入50kg的芳香多元酸、6kg的脂肪多元酸和0.12kg的酯化催化剂，通入氮气继续升温反应至185℃酯化水开始生成并馏出；然后逐渐升温至255℃，共反应10h至95%的酯化水排出后，加入9kg的酸解剂继续反应5h，抽真空缩聚至酸值达到30~35mgkoh/g后，停止反应即得到所述聚酯树脂。
2）、将80kg且质量分数为15%的硅酸钠溶液、90kg的石墨烯粉、130kg粒径小于0.5mm的活性白土混合搅拌均匀并在造粒机中制成球粒，再将球粒送入真空烧结炉中，往真空烧结炉中通入氮气并升温至330℃，烧结30min后制成粗坯球，再将粗坯球浸入500kg且质量分数为18~23%的盐酸中40min，盐酸的温度为50~60℃，从盐酸中捞出粗坯球后再次送入真空烧结炉中，往真空烧结炉中通入氮气并升温至930℃，烧结70min后制成精坯球，精坯球冷却至室温后送入500kg且质量分数为18~23%的氢氧化钠溶液中50min，氢氧化钠的温度为80~90℃，从氢氧化钠溶液中捞出精坯球后，用去离子水冲洗精坯球3~4次后将其自然晾干，最后送入球磨机中制成粒径小于0.05mm的粉体，该粉体即为所述改性石墨烯粉。
3）、将160kg的聚酯树脂、20kg的β-羟烷基酰胺、3kg的丙烯酸酯类流平剂、60kg的钛白粉、85kg的硫酸钡、0.6kg的安息香、0.12kg的2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、36kg的改性石墨烯粉混合均匀，再通过粉末涂料挤出机挤出、压片、冷却、破碎、过筛，即制备成所述耐候型粉末涂料。
将上述耐候型粉末涂料采用高压静电喷涂，涂层的平均厚度为100μm，在165℃烘烤固化20min。固化后涂层的导热系数为0.71w/m·k，抗冲击性大于50kg·cm，quv-b(480h)的保光率大于96.5%。
在上述实施例中，在聚酯树脂的制备过程中，所述多元醇为新戊二醇、乙二醇、己二醇中的一种或数种混合物；所述支化剂为三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷或季戊四醇；所述芳香多元酸为对苯二甲酸和间苯二甲酸中的一种或两种的混合物；所述脂肪多元酸为己二酸、癸二酸、壬二酸、富马酸和马来酸中的一种或数种的混合物；所述酯化催化剂为单丁基氧化锡或二丁基氧化锡；所述酸解剂为反丁烯二酸酐、偏苯三酸酐、均苯四酸酐和马来酸酐中的一种或几种的混合物。
所述流平剂可选用丙烯酸酯类流平剂，如东莞市摩能化工有限公司的1153型粉末涂料流平剂。β-羟烷基酰胺为固化剂，钛白粉为颜料，硫酸钡为填料，安息香为脱气剂，2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮为紫外线吸收剂，其商品名为紫外线吸收剂uv-9。
改性石墨烯粉的作用主要是为了提高所述耐候型粉末涂料的导热性能来提高其耐候性。在改性石墨烯粉中，石墨烯粉非常优良，但是石墨烯粉与聚酯树脂的结合性差；硅酸钠溶液利于石墨烯粉与活性白土结合成球，当硅酸钠在高温下分解形成氧化硅，其易与活性白土烧结并结合；活性白土作为基材，其具有多孔结构，因此其吸附性强，在硅酸钠的促使下，再加上活性白土表面积大，石墨烯粉分散并填充在活性白土中完成烧结结合成粗坯球；在真空烧结炉中通入氮气的作用是防止石墨烯粉在高温下被氧化；粗坯球经过盐酸在高温下浸泡，使得粗坯球表面的一些活性白土被溶解，促使粗坯球形成疏松多孔状的结构，然后在910~930℃的高温下二次烧结成致密的精坯球，精坯球是一种多晶材料，由晶体、玻璃体和气孔组成，精坯球上一些未完全转化成晶体的活性白土则被高温氢氧化钠溶液再次溶解，使得精坯球中的气孔再次增多、增大，该结构的精坯球经过球磨制成的粉体即为改性石墨烯粉；改性石墨烯粉中含有大量的石墨烯，并且其表面含有大量多孔结构的烧结晶体，由于经过二次高温烧结处理，改性石墨烯粉表面积大，活性好，其与聚酯树脂的结合性能显著提高，对固化后涂层的抗冲击性影响不大。其中，粗坯球采用盐酸处理是因为盐酸在高温下易分解，避免影响后续高温烧结；而精坯球采用氢氧化钠溶液处理，是为了提高氢氧化钠溶液的温度，提高反应效率，不使用盐酸的原因是为了防止盐酸在80~90℃高温下汽化。由于改性石墨烯粉的加入，使得该耐候型粉末涂料的耐候性显著提高。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。