一种粉末涂料及其制备方法和应用

本发明属于涂料组合物，具体涉及一种粉末涂料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、粉末涂料是一种不含任何有机溶剂的固体粉末状环保涂料，但粉末涂料存在着固化温度较高的问题，因而近年来低温固化粉末涂料成为涂料行业的研究热点，但在低温固化条件下粉末涂料固化后形成的涂层存在冲击强度、弯曲强度、附着力等理化性能无法满足性能要求的问题，阻碍了其进一步应用。因此，制备具有低固化温度且综合性能优异的粉末涂料具有重要的意义。

2、现有技术制备低温固化粉末涂料时，主要采取添加高活性树脂或固化促进剂的方式。cn116041676a公开了一种在160℃固化的低温固化粉末涂料用聚酯树脂及其制备方法，cn115109259a公开了一种可低温固化聚酯树脂及其制备方法，但是此类高活性低温固化树脂都是多官能团体系，低温固化后涂层柔韧性等理化性能较差。cn106398482a公开了一种以2-苯基咪唑啉为固化促进剂制备的低温固化粉末涂料，为了适应所述低温固化粉末涂料的加工方式，该发明采用固态促进剂，固化促进剂添加的量较多且催化效率较低。

3、现有的低温固化粉末涂料，普遍存在粉末涂料中固化促进剂催化效率低，低温固化粉末涂料固化后涂层的冲击强度、附着力等理化性能较差，有待开发一种固化时间短、固化温度低，且低温固化后涂层的冲击强度和附着力等理化性能好的粉末涂料。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种粉末涂料及其制备方法和应用，通过对所述粉末涂料各组分的选择和用量的调控，使所述粉末涂料具有较低的固化温度，较短的固化时间，低温固化后涂层具有优异的冲击强度、附着力等理化性能。

2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种粉末涂料，所述粉末涂料按照重量份包括如下组分：基体树脂50-100重量份、固化剂2-25重量份、复合固化促进剂0.5-8重量份和纳米填料0.1-5重量份；所述复合固化促进剂包括纳米橡胶粒子和负载于所述纳米橡胶粒子上的液态叔胺类催化剂。

4、本发明提供的粉末涂料可充分吸收中波红外，并且所述粉末涂料中的复合固化促进剂可以促进粉末涂料的固化，降低粉末涂料的固化温度，缩短固化时间，同时提高粉末涂料固化后所形成的涂层的柔韧性和附着力；所述纳米填料可提高粉末涂料固化后所形成的涂层的附着力，还可调控粉末涂料的流变性。本发明通过将所述复合固化促进剂中的液态叔胺类催化剂吸附于纳米橡胶粒子上，可以将更高效的液态叔胺类催化剂应用于固态粉末涂料体系，通过所述复合固化促进剂与所述粉末涂料的其他组分在特定比例下相互配合，使粉末涂料固化后形成的涂层具有良好的冲击强度、附着力、耐溶剂性、耐酸性、耐碱性、耐湿热性和耐中性盐雾。

5、所述基体树脂为50-100重量份，例如可以为50重量份、55重量份、60重量份、65重量份、70重量份、75重量份、80重量份、85重量份、90重量份、95重量份或100重量份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

6、所述固化剂为2-25重量份，例如可以为2重量份、4重量份、6重量份、8重量份、10重量份、12重量份、14重量份、16重量份、18重量份、20重量份、22重量份、24重量份或25重量份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

7、所述复合固化促进剂为0.5-8重量份，例如可以为0.5重量份、1重量份、1.5重量份、2重量份、3重量份、4重量份、5重量份、6重量份、7重量份或8重量份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

8、所述纳米填料为0.1-5重量份，例如可以为0.1重量份、0.5重量份、1重量份、1.5重量份、2重量份、2.5重量份、3重量份、3.5重量份、4重量份、4.5重量份或5重量份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

9、以下作为本发明的优选技术方案，但不作为对本发明提供的技术方案的限制，通过以下优选的技术方案，可以更好的达到和实现本发明的目的和有益效果。

10、作为一个优选的技术方案，所述基体树脂包括第一树脂和第二树脂的组合。

11、优选地，以所述基体树脂的质量为100％计，所述第二树脂的质量≤50％，例如可以为0、5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

12、优选地，所述第一树脂包括低粘度环氧树脂和高粘度环氧树脂的组合。

13、本发明中高粘度环氧树脂有利于纳米橡胶粒子的分散，并且可以提高粉末涂料固化后所形成的涂层的理化性能，同时纳米橡胶粒子的良好分散也可促进液态叔胺类催化剂的分散；低粘度环氧树脂具有较多的反应官能团，可以提高粉末涂料的活性，促进粉末涂料的固化。

14、优选地，以所述第一树脂的质量为100％计，所述低粘度环氧树脂的质量为10-30％，例如可以为10％、12％、14％、16％、18％、20％、22％、24％、26％、28％或30％，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

15、优选地，所述低粘度环氧树脂包括第一双酚a型环氧树脂、双酚f型环氧树脂或线型酚醛环氧树脂中的任意一种或至少两种的组合。

16、优选地，所述高粘度环氧树脂包括第二双酚a型环氧树脂。

17、优选地，所述第一双酚a型环氧树脂和所述线型酚醛环氧树脂在150℃条件下的熔融粘度各自独立地为300-4000mpa.s，例如可以为300mpa.s、500mpa.s、800mpa.s、1000mpa.s、1300mpa.s、1500mpa.s、2000mpa.s、2200mpa.s、2600mpa.s、2800mpa.s、3000mpa.s、3200mpa.s、3400mpa.s、3600mpa.s、3800mpa.s或4000mpa.s，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

18、优选地，所述高粘度环氧树脂在150℃条件下的熔融粘度为6000-13000mpa.s，例如可以为6000mpa.s、7000mpa.s、8000mpa.s、9000mpa.s、10000mpa.s、11000mpa.s、12000mpa.s或13000mpa.s，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

19、优选地，所述第二树脂包括羧基聚酯树脂、羟基聚酯树脂或羧基丙烯酸树脂中的任意一种或至少两种的组合。

20、本发明提供的粉末涂料中，第二树脂具有较高的官能团含量，可以起到促进粉末涂料固化和提高交联密度的作用。

21、优选地，所述羧基聚酯树脂的酸值为50-70mg koh/g，例如可以为50mg koh/g、52mg koh/g、54mg koh/g、56mg koh/g、58mg koh/g、60mg koh/g、62mg koh/g、64mg koh/g、66mg koh/g、68mg koh/g或70mg koh/g，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

22、优选地，所述羟基聚酯树脂的羟基值为100-220mg koh/g，例如可以为100mg koh/g、110mg koh/g、120mg koh/g、130mg koh/g、140mg koh/g、150mg koh/g、160mg koh/g、170mg koh/g、180mg koh/g、190mg koh/g、200mg koh/g、210mg koh/g或220mg koh/g，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

23、优选地，所述羧基丙烯酸树脂的酸值为140-200mg koh/g，例如可以为140mg koh/g、150mg koh/g、160mg koh/g、170mg koh/g、180mg koh/g、190mg koh/g或200mg koh/g，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

24、优选地，所述固化剂包括异氰脲酸三缩水甘油酯、取代双氰胺、封闭型多异氰酸酯、十二烷二酸、二羧酸二酰肼、酸酐、线型酚醛树脂、酚羟基树脂或羟烷基酰胺中的任意一种或至少两种的组合。

25、优选地，所述纳米橡胶粒子包括纳米丁腈粉末橡胶粒子、纳米羧基丁腈粉末橡胶粒子、纳米丁苯吡粉末橡胶粒子或核壳型纳米橡胶粒子中的任意一种或至少两种的组合，进一步优选纳米丁腈粉末橡胶粒子。

26、优选地，所述核壳型纳米橡胶粒子包括丁二烯核壳型橡胶粒子和/或丙烯酸核壳型橡胶粒子。本发明中，所述核壳型纳米橡胶粒子均为市售产品，示例性地，丁二烯核壳型橡胶粒子可以购自钟渊化学的kanenamz120。

27、优选地，所述纳米橡胶粒子的粒径为50-500nm，例如可以为50nm、60nm、70nm、80nm、100nm、120nm、140nm、160nm、180nm、200nm、250nm、300nm、350nm、400nm、450nm或500nm，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

28、优选地，所述液态叔胺类催化剂包括含直链烷基叔胺、三乙醇胺、三亚乙基二胺、二甲氨基甲基苯酚或三(二甲氨基甲基)苯酚中的任意一种或至少两种的组合。

29、优选地，所述含直链烷基叔胺包括十二烷基二甲基叔胺、十六烷基二甲基叔胺、十四烷基二甲基叔胺或十八烷基二甲基叔胺中的任意一种或至少两种的组合。

30、优选地，所述纳米橡胶粒子和所述液态叔胺类催化剂的质量比为(4-15)：1，例如可以为4:1、5:1、6:1、7:1、8:1、9:1、10:1、11:1、12:1、13:1、14:1或15:1等。

31、优选地，所述纳米填料包括纳米勃姆石、纳米纤维素或纳米氧化硅中的任意一种或至少两种的组合。

32、优选地，所述复合固化促进剂采用如下方法制备得到，所述方法包括：将所述纳米橡胶粒子和所述液态叔胺类催化剂混合，所述液态叔胺类催化剂吸附在所述纳米橡胶粒子上，得到所述复合固化促进剂。

33、优选地，所述混合的时间为20-60s，例如可以为20s、22s、24s、26s、28s、30s、32s、34s、36s、38s、40s、44s、48s、50s、52s、54s、56s、58s或60s，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

34、优选地，所述混合的温度为20-35℃，例如可以为20℃、22℃、24℃、26℃、28℃、30℃、32℃、34℃或35℃，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

35、优选地，所述粉末涂料按照重量份还包括脱气剂0.1-0.5重量份，例如可以为0.1重量份、0.2重量份、0.3重量份、0.4重量份或0.5重量份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

36、优选地，所述脱气剂包括安息香。

37、优选地，所述粉末涂料按照重量份还包括流平剂0.2-1重量份，例如可以为0.2重量份、0.3重量份、0.4重量份、0.5重量份、0.6重量份、0.7重量份、0.8重量份、0.重量份或1重量份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

38、优选地，所述流平剂包括丙烯酸酯类聚合物流平剂中的任意一种或至少两种的组合。

39、优选地，所述粉末涂料按照重量份还包括颜料0.1-0.5重量份，例如可以为0.1重量份、0.2重量份、0.3重量份、0.4重量份或0.5重量份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

40、优选地，所述颜料包括金红石型钛白粉、铁黄、酞青蓝、酞青绿、氧化铁红或群青中的任意一种或至少两种的组合。

41、优选地，所述粉末涂料的固化温度为125-135℃。

42、优选地，所述粉末涂料的固化方法包括红外固化。

43、优选地，所述红外固化的功率为5-20kw/m2，例如可以为5kw/m2、8kw/m2、10kw/m2、12kw/m2、14kw/m2、16kw/m2、18kw/m2或20kw/m2，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

44、优选地，所述红外固化的时间为3-8min，例如可以为3min、4min、5min、6min、7min或8min，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

45、第二方面，本发明提供一种如第一方面所述的粉末涂料的制备方法，所述制备方法包括：将基体树脂、固化剂、复合固化促进剂和纳米填料混合后熔融挤出，然后依次进行压片、冷却、粉碎和筛分，得到所述粉末涂料。

46、优选地，所述混合的物料还包括脱气剂、流平剂和颜料。

47、优选地，所述熔融挤出的温度为80-110℃，例如可以为80℃、85℃、88℃、90℃、95℃、98℃、100℃、102℃、105℃、108℃或110℃，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

48、优选地，通过所述粉碎至粒径为10-100μm(例如10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm或100μm等)，进一步优选20-80μm(例如20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm或80μm等)。

49、优选地，所述筛分的筛网的目数为140-200目，例如可以为140目、170目、180目或200目。

50、第三方面，本发明提供一种如第一方面所述的粉末涂料用于热敏性基材的涂装。

51、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

52、(1)本发明提供的粉末涂料可将传统环氧树脂的液态叔胺类催化剂应用于固态粉末涂料，促进了液态叔胺类催化剂的分散，并且提高了液态叔胺类催化剂的催化效率，扩展了粉末涂料用固化促进剂的选择范围；

53、(2)本发明提供的粉末涂料，固化温度低，固化时间短，并且低温固化后涂层的表面平整度高，无针孔缩孔，固化温度为125-135℃，固化后形成的涂层具有良好的冲击强度，冲击性能为100-120cm，附着力为0级，耐溶剂测试100次无失光软化现象，耐酸性测试240h无起泡脱落现象，耐碱性测试240h无起泡脱落现象，耐湿热性测试1000h无失光起泡现象，耐中性盐雾测试1000h无锈点起泡现象。