本发明涉及粉末涂料
技术领域：
，尤其涉及一种仿镀金粉末涂料及其制备方法。
背景技术：
：粉末涂料是以固体树脂、颜料、填料、助剂等组成的固体粉末状合成树脂涂料，以空气为分散介质，具有无溶剂污染、100％成膜，能耗低的特点，是最有前景的环保型涂料之一。由于其在环保方面的显著优势，粉末涂料已经在很多领域应用并取代传统油漆。电镀，是利用电解原理在某些金属表面镀上一层其他金属或合金的过程，使金属或其他材料制件的表面附着一层金属膜，从而防止金属氧化，产生提高耐磨性、抗腐蚀性及增加美观性等作用。镀上的金属膜即为电镀层，在电镀的工艺过程中，电解产生的污水中含有大量失去效用的电解质，是水污染的重要污染源。因此，用粉末涂料取代电镀层是一项改善环境污染、减少水污染的重要技术进步。现有技术中，公告号为cn107201134a的中国专利公开一种粉末涂料，其配方按照重量比包括：环氧树脂200～500份、聚酯树脂50～400份、流平剂8～10份、润湿促进剂8～15份、颜填料50～400份、铝银粉8～30份、脂肪酸或脂肪酸金属皂3～20份，其中，脂肪酸为c17脂肪酸或c18脂肪酸，脂肪酸金属皂为硬脂肪酸锌或硬脂肪酸钙。按照该方案制备的粉末涂料具有较好的光泽度和金属感，但粉末涂料的颜色与镀银或镀金后的颜色差异较大，难以取代电镀层。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种仿镀金粉末涂料，具有颜色与镀金极为相近、附着力好、力学性能和耐腐蚀性优异的优点。本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：一种仿镀金粉末涂料，按照重量百分数计，包括如下组分：40％～58％的环氧树脂、40％～58％的聚酯树脂、0.8％～1％的流平剂、0.5％～0.7％的润滑剂和0.1％～0.5％的金粉。所述流平剂为有机硅类流平剂或丙烯酸类流平剂中的一种。所述润滑剂为石墨、二硫化钼或聚四氟乙烯中的一种。所述金粉为铜锌合金。实施上述技术方案，采用环氧树脂和聚酯树脂为主要原料制备的粉末涂料，具备两者各自的独特性能，具有极佳的流平性、机械性能和较强的耐腐蚀性。在粉末涂料中添加流平剂能够促使涂料在成膜过程中形成一个平整、光滑、均匀的涂膜，增加膜层的覆盖性和均匀性。常用的流平剂可分为丙烯酸类、有机硅类和氟碳化合物类，其中，丙烯酸类和有机硅类对粉末涂料均有较好的流平作用，如丙烯酸树脂、脲醛树脂及聚二甲基硅氧烷等。润滑剂具有降低摩擦阻力、减缓材料磨损的作用，石墨、二硫化钼和聚四氟乙烯均可作为粉末涂料的润滑剂，以提高其耐磨性能。金粉为调整粉末涂料颜色效果的主要成分，在上述配方比例下，采用铜锌合金为金属颜料，使其均匀混入粉末涂料中，有利于提高粉末涂料与镀金效果的相似程度。进一步，还包括0.1％～0.5％的碳纳米管，所述碳纳米管外包覆有二氧化硅。实施上述技术方案，碳纳米管为一维纳米材料，重量轻，呈六角形网格结构，碳纳米管中的碳原子是以sp2杂化为主，同时六角形的网格结构存在一定程度的弯曲，形成空间拓扑结构，可形成一定sp3杂化键，即碳原子的化学键同时具有sp2和sp3混合杂化状态，使碳纳米管具有良好的力学性能、导电性能和传热性能。在碳纳米管表面包覆二氧化硅，有利于提高碳纳米管在粉末涂料中的分散性能，将包覆有二氧化硅的碳纳米管加入粉末涂料中，碳纳米管与环氧树脂、聚酯树脂三者复合有利于改善粉末涂料的力学性能和传热性能，进而有利于提高粉末涂料的散热能力。进一步，按照重量百分数计，包括如下组分：45％～50％的环氧树脂、45％～50％的聚酯树脂、0.8％～1％的流平剂、0.5％～0.7％的润滑剂、0.3％～0.5％的金粉和0.1％～0.25％的碳纳米管，且金粉与碳纳米管的质量比为2～4.2:1。进一步，所述聚酯树脂为端羧基饱和聚酯树脂。实施上述技术方案，环氧树脂、聚酯树脂与碳纳米管复合效果更好，金粉与碳纳米管按照上述比例添加，有利于减小添加碳纳米管对粉末涂料颜色的影响，使粉末涂料的颜色更加接近镀金效果的颜色。进一步，所述环氧树脂为纳米改性环氧树脂。实施上述技术方案，环氧树脂是环氧氯丙烷与双酚a或多元醇的缩聚产物，分子中含有两个以上环氧基团，固化过程中会形成牢固的网状大分子结构，具有良好的物理机械性能以及抗阴极剥离能力，但其耐候性和韧性较差，对环氧树脂进行纳米改性有利于改善其耐候性和韧性，进而提高粉末涂料的适用范围。进一步，所述纳米改性环氧树脂的制备方法如下：将双酚a和纳米碳酸钙放入反应釜中，纳米碳酸钙的质量为双酚a的13％～24％，向反应釜中加入质量分数为10％的氢氧化钠溶液，氢氧化钠溶液的加入量为双酚a质量的1.73倍，启动反应釜，在65～75℃下超声搅拌25～30min，其中，反应釜的搅拌速率为250～350r/min，反应釜的超声功率为100～200w；待反应釜中的温度降至45～50℃，加入环氧氯丙烷，环氧氯丙烷的加入量为双酚a质量的1.33倍，在80～90℃下聚合2～2.5h，向聚合物加水搅拌清洗，清洗至洗出液中无氯后对聚合物进行减压干燥，即得。实施上述技术方案，由于纳米粒子具有巨大的比表面积，纳米粒子间的氢键、静电作用会产生吸附作用导致其团聚，因此将纳米碳酸钙与双酚a同时分散在一定的介质中，利用机械搅拌和超声分散破坏纳米粒子的团聚，使纳米粒子得到良好分散，继而得到性能优异的纳米改性环氧树脂。进一步，所述流平剂采用2-丙烯酸丁酯均聚物；所述润滑剂采用聚四氟乙烯。进一步，所述金粉表面包覆二氧化硅膜。实施上述技术方案，在金粉表面包覆二氧化硅有利于增强金粉在粉末涂料中的分散性能，提高粉末涂料的色泽均匀度。本发明的另一个目的在于提供一种仿镀金粉末涂料的制备方法，包括以下步骤：步骤一：按照原料组分的配比称取各原料，将环氧树脂、聚酯树脂、流平剂、润滑剂和碳纳米管共同混合均匀。步骤二：将步骤一得到的混合物加入挤出机中，融入压片挤出，得到料片，其中，挤出机的螺杆转速为45～50hz/min，挤出机的喂料速度为20～30hz/min。步骤三：将步骤二中压片得到的料片置于磨粉机中，研磨得到粒度为35～40μm的半成品粉末，其中，磨粉机的主磨转速为45～50hz/min、副磨转速为26～30hz/min，喂料速度为30～35hz/min。步骤四：将步骤三得到的半成品粉末和金粉置于邦定机内，室温下通入保护气体，在600～900rmp/min的转速下邦定3～6min，得到仿镀金粉末涂料。进一步，所述步骤二中，挤出机的挤出前区温度为100～105℃，挤出后区温度为105～110℃。实施上述技术方案，将环氧树脂、聚酯树脂、流平剂、润滑剂和碳纳米管混合融入挤出，得到物料混合均匀的料片，将料片粉碎、并与金粉邦定后得到与镀金的颜色效果相似的粉末涂料。综上所述，本发明具有以下有益效果：以环氧树脂和聚酯树脂为主要原料，与流平剂、润滑剂和金粉共同制得的仿镀金粉末，其金属感强，颜色与镀金效果的颜色非常接近，能够代替镀金，有利于改善镀金对环境的严重污染，也有利于降低成本。同时，粉末涂料中采用的环氧树脂为纳米改性环氧树脂，有利于改善粉末涂料的韧性和耐候性能，扩大粉末涂料的适用范围。在粉末涂料中添加碳纳米管，有利于改善粉末涂料的力学性能传热性能，通过纳米改性环氧树脂、聚酯树脂与碳纳米管的复配组合，得到能够达到镀金效果、取代镀金工艺的粉末涂料。具体实施方式下面对本发明实施例的技术方案进行描述。实施例一本实施例提供一种仿镀金粉末涂料，由49％的环氧树脂、49％的聚酯树脂、1％的2-丙烯酸丁酯均聚物、0.5％的聚四氟乙烯和0.5％的金粉组成，其中，环氧树脂采用cas号为38891-59-7的化学产品，聚酯树脂为端羧基饱和聚酯树脂，金粉为表面包覆二氧化硅膜的进口铜锌合金。本实施例的仿镀金粉末涂料的制备方法如下：步骤一：称取14.7kg的环氧树脂、14.7kg的聚酯树脂、0.3kg的2-丙烯酸丁酯均聚物和0.15kg的聚四氟乙烯，将各原料加入混料罐内，混合均匀。步骤二：将步骤一得到的混合物加入挤出机中，融入压片挤出，得到料片，其中，挤出机的螺杆转速为45hz/min，挤出机的喂料速度为20hz/min，挤出前区温度为100℃，挤出后区温度为105℃。步骤三：将步骤二中压片得到的料片置于磨粉机中，研磨得到平均粒度为36±1μm的半成品粉末，其中磨粉机的主磨转速为45hz/min、副磨转速为26hz/min，喂料速度为30hz/min。步骤四：将步骤三得到的半成品粉末和0.15kg的金粉置于邦定机内，室温下通入氮气，在600rmp/min的转速下邦定3min，得到仿镀金粉末涂料。实施例二本实施例与实施例一的区别主要在于：仿镀金粉末涂料由40％的环氧树脂、58％的聚酯树脂、0.8％的2-丙烯酸丁酯均聚物、0.7％的聚四氟乙烯、0.3％的金粉和0.2％的碳纳米管组成，其中，环氧树脂为纳米改性环氧树脂。本实施例采用的纳米改性环氧树脂按照以下步骤制备：将8kg的双酚a和1.04kg的纳米碳酸钙放入反应釜中，向反应釜中加入13.84kg质量分数为10％的氢氧化钠溶液，启动反应釜，在65℃下超声搅拌30min，其中，反应釜的搅拌速率为250r/min，反应釜的超声功率为100w；待反应釜中的温度降至46±1℃，加入10.64kg的环氧氯丙烷，在80℃下聚合2.5h，向聚合物加水搅拌清洗，用热水和冷水反复清洗，清洗至洗出液中无氯后对聚合物进行减压干燥，在压力小于0.09mpa、温度为135℃的条件下干燥2h，即得。本实施例的仿镀金粉末涂料的制备方法如下：步骤一：称取20kg的环氧树脂、29kg的聚酯树脂、0.4kg的2-丙烯酸丁酯均聚物、0.35kg的聚四氟乙烯和0.1kg的碳纳米管，将各原料加入混料罐内，混合均匀。步骤二：将步骤一得到的混合物加入挤出机中，融入压片挤出，得到料片，其中，挤出机的螺杆转速为50hz/min，挤出机的喂料速度为30hz/min，挤出前区温度为105℃，挤出后区温度为110℃。步骤三：将步骤二中压片得到的料片置于磨粉机中，研磨得到平均粒度为39±1μm的半成品粉末，其中磨粉机的主磨转速为50hz/min、副磨转速为30hz/min，喂料速度为35hz/min。步骤四：将步骤三得到的半成品粉末和0.15kg的金粉置于邦定机内，室温下通入氮气，在900rmp/min的转速下邦定6min，得到仿镀金粉末涂料。实施例三本实施例与实施例一的区别主要在于：仿镀金粉末涂料由58％的环氧树脂、40％的聚酯树脂、1％的2-丙烯酸丁酯均聚物、0.6％的聚四氟乙烯、0.3％的金粉和0.1％的碳纳米管组成，其中，环氧树脂为纳米改性环氧树脂。本实施例采用的纳米改性环氧树脂按照以下步骤制备：将9kg的双酚a和2.16kg的纳米碳酸钙放入反应釜中，向反应釜中加入15.57kg质量分数为10％的氢氧化钠溶液，启动反应釜，在75℃下超声搅拌25min，其中，反应釜的搅拌速率为350r/min，反应釜的超声功率为200w；待反应釜中的温度降至49±1℃，加入11.97kg的环氧氯丙烷，在90℃下聚合2h，向聚合物加水搅拌清洗，用热水和冷水反复清洗，清洗至洗出液中无氯后对聚合物进行减压干燥，在压力小于0.09mpa、温度为150℃的条件下干燥1.5h，即得。本实施例的仿镀金粉末涂料的制备方法如下：步骤一：称取23.2kg的环氧树脂、16kg的聚酯树脂、0.4kg的2-丙烯酸丁酯均聚物、0.24kg的聚四氟乙烯和0.04kg的碳纳米管，将各原料加入混料罐内，混合均匀。步骤二：将步骤一得到的混合物加入挤出机中，融入压片挤出，得到料片，其中，挤出机的螺杆转速为48hz/min，挤出机的喂料速度为25hz/min，挤出前区温度为103℃，挤出后区温度为108℃。步骤三：将步骤二中压片得到的料片置于磨粉机中，研磨得到平均粒度为37±1μm的半成品粉末，其中磨粉机的主磨转速为48hz/min、副磨转速为28hz/min，喂料速度为33hz/min。步骤四：将步骤三得到的半成品粉末和0.12kg的金粉置于邦定机内，室温下通入氮气，在700rmp/min的转速下邦定5min，得到仿镀金粉末涂料。实施例四本实施例与实施例一的区别主要在于：仿镀金粉末涂料由45％的环氧树脂、53.5％的聚酯树脂、0.9％的聚二甲基硅氧烷、0.5％的二硫化钼和0.1％的金粉组成，其中，环氧树脂为纳米改性环氧树脂。本实施例采用的纳米改性环氧树脂按照以下步骤制备：将7kg的双酚a和1.4kg的纳米碳酸钙放入反应釜中，向反应釜中加入12.11kg质量分数为10％的氢氧化钠溶液，启动反应釜，在70℃下超声搅拌28min，其中，反应釜的搅拌速率为300r/min，反应釜的超声功率为140w；待反应釜中的温度降至47±1℃，加入9.31kg的环氧氯丙烷，在85℃下聚合2.3h，向聚合物加水搅拌清洗，用热水和冷水反复清洗，清洗至洗出液中无氯后对聚合物进行减压干燥，在压力小于0.09mpa、温度为140℃的条件下干燥1.7h，即得。本实施例的仿镀金粉末涂料的制备方法如下：步骤一：称取18kg的环氧树脂、21.4kg的聚酯树脂、0.36kg的聚二甲基硅氧烷和0.2kg的二硫化钼，将各原料加入混料罐内，混合均匀。步骤二：将步骤一得到的混合物加入挤出机中，融入压片挤出，得到料片，其中，挤出机的螺杆转速为47hz/min，挤出机的喂料速度为28hz/min，挤出前区温度为102℃，挤出后区温度为107℃。步骤三：将步骤二中压片得到的料片置于磨粉机中，研磨得到平均粒度为38±1μm的半成品粉末，其中磨粉机的主磨转速为47hz/min、副磨转速为27hz/min，喂料速度为32hz/min。步骤四：将步骤三得到的半成品粉末和0.04kg的金粉置于邦定机内，室温下通入氮气，在800rmp/min的转速下邦定4min，得到仿镀金粉末涂料。实施例五本实施例与实施例一的区别主要在于：仿镀金粉末涂料由53％的环氧树脂、45％的聚酯树脂、0.8％的聚二甲基硅氧烷、0.5％的石墨、0.5％的金粉和0.2％的碳纳米管组成，其中，环氧树脂为纳米改性环氧树脂。本实施例采用的纳米改性环氧树脂按照以下步骤制备：将6kg的双酚a和0.9kg的纳米碳酸钙放入反应釜中，向反应釜中加入10.38kg质量分数为10％的氢氧化钠溶液，启动反应釜，在68℃下超声搅拌27min，其中，反应釜的搅拌速率为300r/min，反应釜的超声功率为140w；待反应釜中的温度降至47±1℃，加入7.98kg的环氧氯丙烷，在85℃下聚合2.3h，向聚合物加水搅拌清洗，用热水和冷水反复清洗，清洗至洗出液中无氯后对聚合物进行减压干燥，在压力小于0.09mpa、温度为140℃的条件下干燥1.7h，即得。本实施例的仿镀金粉末涂料的制备方法如下：步骤一：称取15.9kg的环氧树脂、13.5kg的聚酯树脂、0.24kg的聚二甲基硅氧烷、0.15kg的石墨和0.06kg的碳纳米管，将各原料加入混料罐内，混合均匀。步骤二：将步骤一得到的混合物加入挤出机中，融入压片挤出，得到料片，其中，挤出机的螺杆转速为48hz/min，挤出机的喂料速度为25hz/min，挤出前区温度为103℃，挤出后区温度为108℃。步骤三：将步骤二中压片得到的料片置于磨粉机中，研磨得到平均粒度为37±1μm的半成品粉末，其中磨粉机的主磨转速为48hz/min、副磨转速为28hz/min，喂料速度为33hz/min。步骤四：将步骤三得到的半成品粉末和0.15kg的金粉置于邦定机内，室温下通入氮气，在900rmp/min的转速下邦定3min，得到仿镀金粉末涂料。实施例六本实施例与实施例二的区别主要在于：仿镀金粉末涂料由50％的环氧树脂、48％的聚酯树脂、0.9％的2-丙烯酸丁酯均聚物、0.6％的聚四氟乙烯、0.4％的金粉和0.1％的碳纳米管组成，其中，环氧树脂为纳米改性环氧树脂。本实施例采用的纳米改性环氧树脂按照以下步骤制备：将10kg的双酚a和1.8kg的纳米碳酸钙放入反应釜中，向反应釜中加入17.3kg质量分数为10％的氢氧化钠溶液，启动反应釜，在68℃下超声搅拌27min，其中，反应釜的搅拌速率为300r/min，反应釜的超声功率为140w；待反应釜中的温度降至47±1℃，加入13.3kg的环氧氯丙烷，在85℃下聚合2.3h，向聚合物加水搅拌清洗，用热水和冷水反复清洗，清洗至洗出液中无氯后对聚合物进行减压干燥，在压力小于0.09mpa、温度为140℃的条件下干燥1.7h，即得。本实施例的仿镀金粉末涂料的制备方法如下：步骤一：称取25kg的环氧树脂、24kg的聚酯树脂、0.45kg的2-丙烯酸丁酯均聚物、0.3kg的聚四氟乙烯和0.05kg的碳纳米管，将各原料加入混料罐内，混合均匀。步骤二：将步骤一得到的混合物加入挤出机中，融入压片挤出，得到料片，其中，挤出机的螺杆转速为48hz/min，挤出机的喂料速度为25hz/min，挤出前区温度为103℃，挤出后区温度为108℃。步骤三：将步骤二中压片得到的料片置于磨粉机中，研磨得到平均粒度为37±1μm的半成品粉末，其中磨粉机的主磨转速为48hz/min、副磨转速为28hz/min，喂料速度为33hz/min。步骤四：将步骤三得到的半成品粉末和0.2kg的金粉置于邦定机内，室温下通入氮气，在900rmp/min的转速下邦定5min，得到仿镀金粉末涂料。实施例七本实施例与实施例二的区别主要在于：仿镀金粉末涂料由48％的环氧树脂、50％的聚酯树脂、1％的2-丙烯酸丁酯均聚物、0.7％的聚四氟乙烯、0.2％的金粉和0.1％的碳纳米管组成，其中，环氧树脂为纳米改性环氧树脂。本实施例采用的纳米改性环氧树脂按照以下步骤制备：将9kg的双酚a和1.98kg的纳米碳酸钙放入反应釜中，向反应釜中加入15.57kg质量分数为10％的氢氧化钠溶液，启动反应釜，在68℃下超声搅拌27min，其中，反应釜的搅拌速率为300r/min，反应釜的超声功率为140w；待反应釜中的温度降至47±1℃，加入11.97kg的环氧氯丙烷，在85℃下聚合2.3h，向聚合物加水搅拌清洗，用热水和冷水反复清洗，清洗至洗出液中无氯后对聚合物进行减压干燥，在压力小于0.09mpa、温度为140℃的条件下干燥1.7h，即得。本实施例的仿镀金粉末涂料的制备方法如下：步骤一：称取24kg的环氧树脂、25kg的聚酯树脂、0.5kg的2-丙烯酸丁酯均聚物、0.35kg的聚四氟乙烯和0.05kg的碳纳米管，将各原料加入混料罐内，混合均匀。步骤二：将步骤一得到的混合物加入挤出机中，融入压片挤出，得到料片，其中，挤出机的螺杆转速为48hz/min，挤出机的喂料速度为25hz/min，挤出前区温度为103℃，挤出后区温度为108℃。步骤三：将步骤二中压片得到的料片置于磨粉机中，研磨得到平均粒度为37±1μm的半成品粉末，其中磨粉机的主磨转速为48hz/min、副磨转速为28hz/min，喂料速度为33hz/min。步骤四：将步骤三得到的半成品粉末和0.1kg的金粉置于邦定机内，室温下通入氮气，在900rmp/min的转速下邦定6min，得到仿镀金粉末涂料。对比例一本对比例与实施例一的区别主要在于：将粉末涂料中采用的金粉替换为铜粉，制备方法与实施例一相同。对比例二本对比例与实施例一的区别主要在于：粉末涂料由80.9％的端羧基饱和聚酯树脂、6.3％的异氰尿酸三缩水甘油酯、8％的端羟基饱和聚酯树脂、2.1％的异佛尔酮、0.9％的2-丙烯酸丁酯均聚物、1.2％的银粉和0.6％的纯氟蜡。本对比例的制备方法为：称取32.36kg的端羧基饱和聚酯树脂、2.52kg的异氰尿酸三缩水甘油酯、3.2kg的端羟基饱和聚酯树脂、0.84kg的异佛尔酮、0.36kg的2-丙烯酸丁酯均聚物0.48kg的银粉和0.24kg的纯氟蜡依次投入邦定机中，室温下通入保护气体，700rpm/min的转速下邦定5min，即得。产品检测根据gb/t9286-1998的标准对各实施例和对比例制备的粉末涂料附着力进行检测；根据gb/t1732-1993的标准对各实施例和对比例制备的粉末涂料抗冲击性能进行检测；根据gb/t1771-1991的标准对各实施例和对比例制备的粉末涂料进行盐雾试验，检测结果和试验结果如表1所示。表1各实施例和对比例的检测结果组别附着力(划格间距2mm)/级抗冲击性/kg.cm盐雾试验/h实施例一0≥50>900实施例二0≥60>1000实施例三0≥65>1000实施例四0≥50>900实施例五0≥65>1000实施例六0≥65>1000实施例七0≥65>1000对比例一0≥50>900对比例二1≥35>500由表1可见，本发明各实施例制备的粉末涂料均具有优异的抗冲击性能和耐腐蚀性能，与材料之间的附着力好。将各实施例和对比例固化成膜后的效果与镀金材料进行比对，肉眼观察可见各实施例的颜色与镀金效果十分接近，有较强的金属感，能够替代镀金工艺。对比例一用铜粉代替金粉的方案得到的粉末涂料与镀金效果色差较大，对比例二采用银粉制备得到的粉末涂料与镀铬的效果也有明显差别。同时，按照本发明的配方和制备方法得到的粉末涂料在附着力、抗冲击性及耐腐蚀性能方面均明显优于对比例二，各实施例中，又以实施例三、五、六、七的性能更加优异，证明金粉与碳纳米管的质量比在2～4.2:1范围内的配方更好；实施例二的性能较上述四个略差，但优于实施例一，证明采用纳米改性的环氧树脂有利于提高粉末涂料的性能。当前第1页12