一种可逆热致变色环氧粉末涂料及其制备方法

本发明属于粉末涂料领域，尤其涉及一种可逆热致变色环氧粉末涂料及其制备方法。

背景技术：

1、传统的溶剂型涂料在烘烤固化过程中存在有机溶剂挥发的问题，造成了大气污染和有机溶剂资源的浪费，对涂料生产人员和涂装人员带来健康危害，同时溶剂型涂料的生产、贮存、运输和涂装过程中存在火灾危险。粉末涂料是一种完全不含有机溶剂以粉体形态进行涂装并经高温熔融、流平、固化成膜形成涂层的新型涂料，已成为公认的符合高生产效率(efficiency)、优良涂膜性能(excellence)、生态环保型(ecology)和经济型(economy)的4e型涂料产品，被广泛应用于建材、汽车、家具、船舶以及家用电器等各行各业，成为在各种涂料品种中发展速度最快的品种。

2、随着粉末涂料的功能性要求越来越多，能因温度变化而产生颜色变化的热致变色粉末涂料应运而生。热致变色涂料的原理是涂层被加热到一定温度时，涂层中对热敏感的物质发生某些物理或化学变化，导致分子结构、分子形态的改变，甚至分解成为其他物质，从而引起涂膜颜色改变用以指示温度的变化，可被应用于航空发动机及炮弹等动态部件测温及超温报警、电气设备的发热监控、食品保鲜冷藏温度指示、热色防伪标签、以及变色服装等领域，是一种高附加值的精细化工品。

3、而热致变色粉末涂料行业面临着原材料价格波动、国外技术壁垒等挑战，目前相关的研究相对较少：

4、1、专利cn201310600785.1公开了一种可逆示温粉末涂料及其制备方法和使用方法，其配方包括：gma型丙烯酸树脂70-80份；十二烷二酸15-25份；流平剂0.6-1份；抗黄变安息香0.2-0.4份；可逆感温变色颜料2-13份；除可逆感温变色颜料外的其他颜料0.01-5份。该专利中粉末涂料在一定温度下显示特定颜色，且达到变色温度瞬间变色，可用于户外也可用于户内，但丙烯酸粉末涂料在施工应用时易受干扰，且价格较高，工业化推广应用受到一定限制。

5、2、专利cn202111660691.4公开了一种感温变色粉末涂料及其制备方法，其配方包括：端羧基聚酯树脂50.0％-60.0％、异氰尿酸三缩水甘油酯3.3％-3.8％、氧化铝0.1％-0.2％、感温变色材料20.0％-30.0％、分散剂1.0％-1.5％、改性沉淀硫酸钡10.0％-15.0％、流平剂0.5％-1.0％、流变助剂0.2％-0.3％、光亮剂0％-0.5％、安息香0.2％-0.5％、聚四氟乙烯0.2％-1.0％、颜料0％-3.0％。该专利配方整体相容性优异且不容易破坏感温变色材料，具有显著的变色稳定性以及使用性，但聚酯树脂粉末涂料的贮存稳定性不如环氧粉末涂料，且由于聚酯树脂的酯键，涂膜的耐碱性不如环氧粉末涂料，限制了其应用领域。

6、而环氧树脂基热致变色粉末涂料在制备过程中存在着感温变色颜料热稳定性差，高温易失去颜色变化的可逆性以及与其他原料不相容的难点，导致环氧树脂基热致变色粉末涂料固化成膜后出现颜色变化不稳定、颜色分布不均匀、流平性差、有针孔等问题，因此，制备一种性能优良的可逆热致变色环氧粉末涂料成为了市场的迫切需求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种可逆热致变色环氧粉末涂料及其制备方法，解决现有技术中环氧粉末涂料的流平性欠佳和贮存稳定性差的技术问题。

2、为达到上述技术目的，本发明提供的技术方案是：

3、第一方面，本发明提供一种可逆热致变色环氧粉末涂料，按重量份计，其原料组分包括：环氧树脂40份～80份，固化剂5份～15份，固化剂促进剂0.1份～5份，流平剂1份～5份，偶联剂1份～5份，消泡剂0.2份～0.8份，润湿促进剂0.1份～0.8份；感温变色颜料5份～20份，除感温变色颜料外的其他颜料5份～20份。

4、优选的，所述环氧树脂为酚醛改性环氧树脂、脂环族环氧树脂、双酚a型环氧树脂、氢化双酚a环氧树脂、溴化双酚a环氧树脂、脂环族缩水甘油醚型环氧树脂和脂环族缩水甘油酯型环氧树脂中的一种或者多种。其中，环氧树脂为粉末涂料的主要成膜物质，是决定粉末涂料性质和涂膜性能的最主要成分。

5、优选的，所述固化剂为双氰胺、取代双氰胺、癸二酸二酰肼和环脒spi中的一种或多种，均具有可与环氧树脂中的环氧基、羟基等活性反应集团发生交联反应的活性基团。环氧树脂是热固性树脂，因此需与固化剂配套，树脂和固化剂在一定烘烤温度和时间下迅速进行交联固化反应，得到具有一定物理力学性能和机械强度的涂膜。在烘烤固化过程中，固化剂应仅与树脂进行化学反应，不与颜料、填料和助剂等其他粉末涂料的组成成分起化学反应。如果在粉末涂料中添加过多的固化剂，会导致涂层固化速度过快，使得涂层表面出现气泡、裂纹等缺陷，同时也会降低涂层的韧性和附着力。如果在粉末涂料中添加的固化剂过少，会导致涂层固化速度过慢，使得涂层表面不光滑，出现流挂、滴落等缺陷，同时也会降低涂层的硬度、耐磨性和耐候性，影响涂层的使用寿命，能耗大。

6、优选的，所述固化剂促进剂为2-苯基咪唑啉、2-甲基咪唑、2-乙基咪唑、环脒、三嗪化合物中的一种或者多种。

7、优选的，所述流平剂为丙烯酸酯均聚物、丙烯酸酯共聚物、脂肪酸类流平剂、有机硅流平剂中的一种或多种。流平剂可以在熔融涂料表面形成极薄的单分子层，以提供均匀的表面张力，同时也使粉末涂料与工件之间具有良好的润湿性，从而克服涂膜表面由于局部表面张力不均匀而形成针孔、缩孔等弊病。如果在粉末涂料中添加的流平剂过少，会导致涂层表面不光滑，出现流挂、滴落等缺陷；如果在粉末涂料中添加的流平剂过多会降低粉末涂料的贮存稳定性。

8、优选的，所述偶联剂为铝酸酯类偶联剂、硅烷类偶联剂、钛酸酯类偶联剂中的一种或多种。偶联剂更优选为dl411、ndz-201或kh-171。

9、优选的，所述消泡剂为安息香。

10、优选的，所述润湿促进剂为丙烯酸酯共聚物。

11、优选的，所述感温变色颜料为热致变色颜料通过阿拉伯树胶乳液和双酚a型环氧树脂溶液进行包裹的微胶囊型。

12、进一步优选的，将所购买的热致变色颜料用6～10％的阿拉伯树胶乳液(溶剂为蒸馏水)在200～600r/min转速下乳化0.5～1.5小时后，用8～12％的双酚a型环氧树脂(cyd-011)的丁酮溶液对其进行间断升温固化，80～100℃固化3～5h，110～130℃固化1～3h，实现微胶囊对热致变色成分的包裹。热致变色颜料、阿拉伯树胶乳液、双酚a型环氧树脂(cyd-011)的丁酮溶液的质量比为(18～22):(10～15):100。以微胶囊包裹热致变色成分可以隔离活性成分，增加物质的稳定性。

13、进一步优选的，所述热致变色颜料包括紫变粉型、棕变绿型或红变黄型等；也可以根据情况选择其它类型的热致变色颜料，实现多色彩可逆热致变色。

14、优选的，其他颜料为金红石型钛白粉。

15、第二方面，本发明还提供一种上述可逆热致变色环氧粉末涂料的制备方法，包括以下步骤：

16、将上述所有原料加入粉碎机中充分混合30秒～1分钟，得到混合原料；

17、将混合原料进行熔融挤出，得到熔融挤出物；

18、熔融挤出物经粉碎过筛，得到可逆热致变色环氧粉末涂料。

19、优选的，熔融挤出是将混合原料加入到双螺杆挤出机中进行的，双螺杆挤出机的加热温度条件为：一区温度95℃～100℃，二区温度85℃～90℃。一区为双螺杆挤出机熔融混合区，温度较高有利于原料熔融，增强物料的流动性，进行充分混合，以使粉末涂料的颜色分布更加均匀且有利于将物料输送至二区。二区为双螺杆挤出机挤出成型区，温度稍低于一区，有利于熔融物成型挤出，避免过度熔化导致不易挤出或挤出过程不稳定。

20、优选的，熔融挤出物经粉碎机粉碎、200目筛网过筛即可得可逆热致变色环氧粉末涂料。

21、本发明所得可逆热致变色环氧粉末涂料的固化温度135±5℃，固化时间40分钟。

22、与现有技术相比，本发明的有益效果包括：

23、本发明热致变色环氧粉末涂料成膜后流平性好、无针孔、颜色分布均匀，并具有可逆指示温度的功能(可逆变色＞500次)；硬度高，耐划伤性好，附着力强，耐酸碱性强；贮存稳定性好；无voc排放，绿色、安全、环保。