一种双涂层粉末涂料组合包及其涂装工艺
1.技术领域
2.本发明是涉及一种粉末涂料，尤其是涉及一种粉末涂料组合包及其涂装施工方法。
背景技术：
3.作为环保、高性能、高效率和经济型，以及100%固体份的粉末涂料，已被作为油漆的最佳替代物来对金属基材进行涂装。
4.现有粉末涂料的涂装工艺，是一次涂布，一次烘烤。
5.然而，常规一次涂布一次烘烤的粉末涂料涂装工艺，很难对金属基材的边缘，拐角，孔洞等部分进行良好的覆盖，往往导致对金属基材的防护性大幅降低，甚至失效。为解决这一问题，目前，常规方法是，采用低流动性粉末涂料进行涂装。
6.虽然，采用低流动性粉末也能在一定程度上解决金属基材边角覆盖问题，但是此类低流动性粉末涂料涂膜表面外观往往呈砂纹或波纹状，涂膜光泽度以及平整度都不能满足高装饰性要求。如若尝试提高涂膜的平整度及光泽度，涂膜的边角覆盖性势必变差，导致边角涂膜变薄，进而导致涂膜对边角的防护能力变差，金属基材的边角将更易受到腐蚀。
7.近几年出现的另一种方法是，选用纯聚酯底粉搭配纯聚酯面粉，先喷涂底粉随即喷涂面粉，然后一次烘烤，固化成膜（涂装工艺可简称为“两涂一烤”型），但是，这种双组分粉末涂料及涂装工艺，其对金属基材的边缘覆盖率也低于50%。
技术实现要素：
8.本发明要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种对金属基材的边缘、拐角等部分覆盖率高，可以提高对金属基材防护性能，且涂膜表面平整度高，光泽度好的双涂层粉末涂料组合包及其涂装工艺。
9.本发明解决其技术问题采用的技术方案是，一种双涂层粉末涂料组合包，包括底粉和面粉，所述底粉为低流动性，且对金属基材的边缘、拐角等部分包覆性高的纯环氧类粉末涂料，所述面粉为高光泽高流动性的纯聚酯类粉末涂料。
10.进一步，所述低流动性，是指流动性≤25mm。
11.进一步，所述高流动性，是指流动性＞25mm。
12.进一步，所述纯环氧类粉末涂料由原料固态环氧树脂、羟基封端酚类固化剂、取代双氰胺类固化剂、流平剂、消泡剂、分散剂、改性聚乙醇缩丁醛树脂、特殊功能型助剂、颜料及填料混配制成。
13.本发明添加的改性聚乙醇缩丁醛树脂，主要用于提升底粉涂料涂膜对金属基材的边缘、拐角、孔洞等部分的包覆性。
14.进一步，所述特殊功能型助剂由原料附着力促进剂、催化剂、边角覆盖助剂和偶联
剂混配制成，用于加快固化反应速度，降低反应温度，提高底粉层与面粉层的层间附着力，同时有助于提升底粉涂料涂膜对金属基材的边缘、拐角、孔洞等部分的包覆性。
15.进一步，所述附着力促进剂的主要成分为含氨基活性基团的聚合物，所述催化剂的主要成分为咪唑类加成化合物，所述边角覆盖助剂为改性气相二氧化硅，所述偶联剂为硅烷类偶联剂。
16.进一步，所述特殊功能型助剂各原料组分的适宜重量份配比为：附着力促进剂22-27份，催化剂12-17份，边角覆盖助剂28-32份，偶联剂28-32份。
17.进一步，所述特殊功能型助剂各原料组分的优选重量份配比为：附着力促进剂25份，催化剂15份，边角覆盖助剂30份，偶联剂30份。
18.进一步，所述纯环氧类粉末涂料原料各组分的重量份配比为：固态环氧树脂50-70份，羟基封端酚类固化剂10-18份，取代双氰胺类固化剂1-2份，流平剂0-1.5份，消泡剂0-0.4份，分散剂0-1份，改性聚乙醇缩丁醛树脂0.8-1.2份，特殊功能型助剂1-2份，颜料0-5份，填料15-35份。
19.进一步，所述固态环氧树脂为双酚a型环氧树脂；所述双酚a型环氧树脂的环氧当量优选为700-800mgkoh/g，软化点＜100℃。
20.进一步，所述填料为磷酸锌、硅微粉、沉淀硫酸钡中的至少一种；用以提高底粉的耐腐蚀性能。
21.进一步，所述纯环氧类粉末涂料的中位粒径为25-45μm。
22.所述纯环氧类粉末涂料的制备方法，包括以下步骤：（1）将所述各原料固态环氧树脂、羟基封端酚类固化剂、取代双氰胺类固化剂、流平剂、消泡剂、分散剂、改性聚乙醇缩丁醛树脂、特殊功能型助剂、颜料及填料混合均匀，得到混合料；（2）将步骤（1）得到的混合料进行高温熔融挤出、压片冷却、破碎、研磨粉碎、旋风分离过筛，即得所述纯环氧类粉末涂料。
23.进一步，所述高温熔融挤出的温度为90-100℃。
24.本发明底粉纯环氧性粉末涂料，反应活性高，熔融粘度高，流动性低，可低温快速固化，边角包覆性高，涂膜光泽度高，平整度高，可以满足高边角覆盖性双涂层粉末涂料组合包中对底粉涂料的要求。
25.至于高光泽高流动性纯聚酯类粉末涂料，凡流动性＞25mm的现有任意一种高光泽类纯聚酯类粉末涂料，均可使用。
26.本发明双涂层粉末涂料组合包的涂装工艺包括以下步骤：
①
将底粉纯环氧类粉末涂料喷涂于金属基材上，进行第一遍涂布，烘烤预固化，形成纯环氧类粉末涂料固化涂膜；
②
再在纯环氧类粉末涂料固化涂膜表面喷涂面粉纯聚酯类粉末涂料，即进行第二遍涂布，再次烘烤，至完全固化，形成双重固化涂膜，即双涂层固化复合涂膜。
27.进一步，步骤
①
中，所述烘烤的温度≤160℃，烘烤的时间为5-20分钟。
28.进一步，步骤
②
中，所述烘烤的温度≤200℃，烘烤的时间为10-30分钟。
29.进一步，所述烘烤的方式，对于金属基材厚度≥20mm的厚工件，优选采用红外辐射加热烘烤方式或/和热风循环加热烘烤方式；对于金属基材厚度《20mm的薄工件，优选采用
热风循环加热烘烤方式。
30.进一步，喷涂前，对所述金属基材最好进行以下预处理：喷砂、除油脱脂、陶化或磷化等。
31.本发明之涂装工艺可简称为“两涂两烤”型。
32.与现有双组分粉末涂料及“两涂一烤”型涂装工艺比较，本发明双涂层粉末涂料组合包及其“两涂两烤”型涂装工艺的有益效果为：1.本发明双涂层粉末涂料组合包中专门研制的纯环氧类粉末涂料，防腐蚀性能突出，同时具备低温快速固化、高熔融粘度、低流动性、高边角包覆性的特点，作为底粉与面粉经涂装施工用于金属基材涂装后，形成的双重固化涂层涂膜具有优异的边角包覆性能，优异的防腐蚀性能以及高平整度及高光泽度；2.本发明双涂层粉末涂料组合包中的面粉可以任意选择现有不同耐候等级平面纯聚酯型粉末涂料，只需满足涂膜表面高平整度、高光泽度，流动性＞25mm即可，可选择性高；3.底粉纯环氧型粉末涂料固化涂膜与面粉纯聚酯型粉末涂料涂膜之间有着优异的层间附着力，底涂层不影响面涂层的耐候性能。
具体实施方式
33.以下结合具体实施例，对本发明作进一步详细说明。
34.除非另有定义，本说明书中所使用的所有专业术语、涂布方法与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
35.本说明书所用术语“流动性”是指粉末涂料在加热时水平熔融流动性，具体测试方法为：将1克重量的粉末涂料放入该测试方法专用模具中，压成直径为15mm，厚度为4mm的圆饼，再置于180℃的高温铜板上，然后测试圆饼熔融流动后的最大直径。该测试方法对本领域的普通技术人员来讲，无需付出创造性的劳动，即可简单测量，所需模具在本领域也可轻易购买获得。所述涂层平整度以及光泽度，均可通过本领域技术人员已知的任何方式方法（包括相关国家标准）进行测量。所述边缘涂膜厚度采用铁质方形测试棒进行测量，通常将棒表面涂布至60-100μm的厚度，以边缘涂膜厚度与面涂膜厚度的百分比来表示边缘覆盖率，并以此来衡量其边角包覆性。
36.除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
37.本文描述的实施方式，包括先制备一种低温快速固化、高粘度、低流动性高边角包覆性纯环氧类粉末涂料作为底粉，任意选择一种现有耐候性纯聚酯粉末涂料作为面粉，构成用于对金属基材及其边缘（包括边角、拐角、空洞等）进行涂装的“两涂两烤”型粉末涂料组合包。所述涂装工艺的步骤为：将底粉先涂布与金属基材上，然后在≤160℃条件下烘烤预固化，烘烤时间，根据工件不同，可在5-20分钟之间进行选择；预固化成膜后，再将面粉涂布在底粉涂层上，然后再次在≤200℃条件烘烤固化10-15分钟，以获得优异边角覆盖率的双重固化涂层。
38.实施例1本实施例双涂层粉末涂料组合包，包括低流动性，且对金属基材的边缘、拐角等部分包覆性高的纯环氧类粉末涂料底粉，和高光泽高流动性的纯聚酯类粉末涂料面粉。
39.所述纯环氧类粉末涂料的原料组份为：固态环氧树脂600g，羟基封端酚类固化剂110g、取代双氰胺类固化剂10g，流平剂10g，消泡剂3g，分散剂5g，特殊功能型助剂15g，改性聚乙醇缩丁醛树脂10g，炭黑2g，钛白粉50g，磷酸锌50g，硅微粉50g，沉淀硫酸钡85g。其中固态环氧树脂为双酚a型环氧树脂，其环氧当量为750-800mgkoh/g，软化点为92-95℃；改性聚乙烯醇缩丁醛树脂为贵州水晶集团精细化工有限公司生产；特殊功能助剂为附着力促进剂、催化剂、边角覆盖助剂和偶联剂混配而成，具体配比为：附着力促进剂25份，催化剂15份，边角覆盖助剂30份，偶联剂30份，其中附着力促进剂为东莞索是新材料有限公司生产的含氨基活性基团聚合物，催化剂为咪唑和异氟尔酮异氰酸酯的加成化合物，边角覆盖助剂为美国卡博特公司生产的改性气相二氧化硅，偶联剂为氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂。
40.所述纯环氧类粉末涂料的具体制备方法，包括以下步骤：（1）将所述固态环氧树脂600g，羟基封端酚类固化剂110g、取代双氰胺类固化剂10g，流平剂10g，消泡剂3g，分散剂5g，特殊功能型助剂15g，炭黑2g，改性聚乙醇缩丁醛树脂10g，钛白粉50g,磷酸锌50g，硅微粉50g，沉淀硫酸钡85g，混合均匀，得到混合料；（2）将所述步骤（1）得到的混合料进行100℃高温熔融挤出，再压片冷却、破碎、研磨粉碎、过筛，即得到中位粒径为32μm的纯环氧类粉末涂料。
41.检测所得纯环氧类粉末涂料的流动性为19mm。
42.选择一种高光泽高平整度的纯聚酯粉末涂料作面粉；该纯聚酯粉末涂料由湘江涂料科技有限公司生产，商品名为pt40砂砾灰高耐候高光粉末涂料，其流动性为28mm，涂膜光泽度90%。
43.本实施例双涂层粉末涂料组合包的涂装工艺包括以下步骤：实验室涂装应用例：
①
将底粉纯环氧类粉末涂料分别喷涂于铁质方形测试棒（测边缘覆盖率）和标准150*70*0.8mm冷轧铁板工件上，进行第一遍涂布，采用热风循环加热烘烤方式，温度设定155℃，测试棒烘烤时间20分钟，铁板烘烤10分钟，进行预固化，形成纯环氧类粉末涂料固化涂膜；
②
再在纯环氧类粉末涂料固化涂膜表面喷涂所述面粉纯聚酯类粉末涂料，即进行第二遍涂布，同样采用热风循环加热烘烤方式，温度设定200℃，测试棒烘烤时间45分钟，铁板工件烘烤15分钟，至完全固化，形成双重固化涂膜，即双涂层固化复合涂膜。
44.检测所述双涂层固化复合涂膜的边缘覆盖率，为65%。
45.检测所述双涂层固化复合涂膜的平整度，为act橘皮板3级；检测其光泽度，为90%。
46.检测耐腐蚀性，铁板工件经过3000小时盐雾测试后边角、面，均无生锈腐蚀现象。
47.施工现场设备涂装应用例：
①
将底粉纯环氧类粉末涂料喷涂于搅拌车罐体上，进行第一遍涂布，采用红外辐射及热风循环加热烘烤方式，红外区温度设定170℃，烘烤15分钟，热风区温度设定150℃，烘烤时间15分钟（测试罐体温度实际达到120℃以上时间约为15分钟），进行预固化，形成纯环氧类粉末涂料固化涂膜；
②
再在纯环氧类粉末涂料固化涂膜表面喷涂所述面粉纯聚酯类粉末涂料，即进行第二遍涂布，同样采用红外辐射及热风循环加热烘烤方式，红外区温度设定180℃，烘烤15分钟，热风区温度设定220℃，烘烤时间30分钟（测试罐体温度实际达到180℃约为15分钟），
至完全固化，形成双重固化涂膜，即双涂层固化复合涂膜。
48.检测所述双涂层固化复合涂膜的平整度，为act橘皮板4级；光泽度，平均为90%；实施例2本实施例双涂层粉末涂料组合包，包括低流动性，且对金属基材的边缘、拐角等部分包覆性高的纯环氧类粉末涂料底粉和高光泽高流动性的纯聚酯类粉末涂料面粉。
49.所述纯环氧类粉末涂料的原料组分为：固态环氧树脂600g，羟基封端酚类固化剂105g、取代双氰胺类固化剂15g，流平剂10g，消泡剂3g，分散剂5g，特殊功能型助剂20g，炭黑2g，改性聚乙醇缩丁醛树脂10g，钛白粉50g,磷酸锌50g，硅微粉30g，沉淀硫酸钡100g。其中固态环氧树脂为双酚a型环氧树脂，其环氧当量为750-800mgkoh/g，软化点为92-95℃；改性聚乙烯醇缩丁醛树脂为贵州水晶集团精细化工有限公司生产；特殊功能助剂为附着力促进剂、催化剂、边角覆盖助剂和偶联剂混配而成，具体配比为：附着力促进剂25份，催化剂15份，边角覆盖助剂30份，偶联剂30份；其中附着力促进剂为东莞索是新材料有限公司生产的含氨基活性基团聚合物，催化剂为咪唑和异氟尔酮异氰酸酯的加成化合物，边角覆盖助剂为美国卡博特公司的改性气相二氧化硅，偶联剂为氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂。
50.所述纯环氧类粉末涂料的具体制备方法，包括以下步骤：（1）将固态环氧树脂600g、羟基封端酚类固化剂105g、取代双氰胺类固化剂15g、流平剂10g、消泡剂3g、分散剂5g、特殊功能型助剂20g、改性聚乙醇缩丁醛树脂10g、炭黑2g、钛白粉50g,磷酸锌50g，硅微粉30g，沉淀硫酸钡100g。混合均匀，得混合料；（2）将步骤（1）得到的混合料，加热至100℃高温熔融挤出，再压片冷却、破碎、研磨粉碎、过筛，得到中位粒径为34μm的纯环氧类粉末涂料。
51.检测其流动性，为20mm。
52.选购一种高光泽的高平整度的纯聚酯粉末涂料作面粉；该纯聚酯粉末涂料由湘江涂料科技有限公司生产，商品名为pt50砂砾灰高耐候高光粉末涂料，该纯聚酯粉末涂料的流动性为28mm，涂膜光泽度91%。
53.本实施例双涂层粉末涂料组合包的涂装工艺包括以下步骤：实验室涂装应用例：
①
将底粉纯环氧类粉末涂料分别喷涂于铁质方形测试棒（测边缘覆盖率）和标准150*70*0.8mm冷轧铁板工件上，进行第一遍涂布，采用热风循环加热烘烤方式，温度设定145℃，测试棒烘烤时间25分钟，铁板烘烤10分钟，进行预固化，形成纯环氧类粉末涂料固化涂膜；
②
再在纯环氧类粉末涂料固化涂膜表面喷涂所述面粉纯聚酯类粉末涂料，即进行第二遍涂布，同样采用热风循环加热烘烤方式，热风区温度设定200℃，测试棒烘烤时间45分钟，铁板工件烘烤15分钟，至完全固化，形成双重固化涂膜，即双涂层固化复合涂膜。
54.检测所述双涂层固化复合涂膜的边缘覆盖率，为62%。
55.检测所述双涂层固化复合涂膜的平整度，为act橘皮板3级；检测其光泽度，为91%。
56.检测耐腐蚀性，铁板工件经过3000小时盐雾测试后，边角、面均无生锈腐蚀现象。
57.施工现场涂装应用例：
①
将底粉纯环氧类粉末涂料喷涂于搅拌车罐体上，进行第一遍涂布，采用红外辐射及热风循环加热烘烤方式，红外区温度设定170℃，烘烤15分钟，热风区温度设定150℃，
烘烤时间15分钟（测试罐体温度实际达到120℃以上时间约为15分钟），进行预固化，形成纯环氧类粉末涂料固化涂膜；
②
再在纯环氧类粉末涂料固化涂膜表面喷涂所述面粉纯聚酯类粉末涂料，即进行第二遍涂布，同样采用红外辐射及热风循环加热烘烤方式，红外区温度设定180℃，烘烤15分钟，热风区温度设定220℃，烘烤时间30分钟（测试罐体温度实际达到180℃约为15分钟），至完全固化，形成双重固化涂膜，即双涂层固化复合涂膜。
58.检测所述双涂层固化复合涂膜的平整度为act橘皮板4级。检测光泽度，平均为90%。
59.综上，测试结果显示，本发明双涂层粉末涂料组合包，涂装形成的双涂层固化复合涂膜，对工件的边缘覆盖率高于60%；检测耐腐蚀性，铁板工件经过3000小时盐雾测试后，边角、面均无生锈腐蚀现象；平整度，达act橘皮板3级；光泽度≥90%。
60.可见，本发明双涂层粉末涂料组合包中的底粉纯环氧类粉末涂料，既满足高边角覆盖性双涂层粉末涂料中对底粉涂料的要求，具有优异的耐腐蚀性能；且双涂层固化复合涂膜并未改变所选择高流动性高平整度纯聚酯粉末涂料面粉涂膜表面的外观效果，包括平整度和光泽度，平整度依旧高，光泽度仍然好。