CN101838495B - 一种氟硅改性环氧树脂粉末涂料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种氟硅改性环氧树脂粉末涂料，按重量百分比计，包括20％～60％氟改性甲基丙烯酸环氧树脂、5％～40％有机硅树脂、0.1％～2％纳米气相二氧化硅、10％～50％耐高温填料、1％～15％耐高温颜料以及0.5％～3％流平剂。与现有技术相比，本发明氟硅改性环氧树脂粉末涂料制作的涂层的耐高温性能与抗污染性能均被提高，可以在高达500℃的环境下使用，并且常温下对水的静态接触角可以达到100°；另外，该氟硅改性环氧树脂粉末涂料的制备工艺简单、成本低，涂层外观光亮、平整，可薄涂。
Description
技术领域
本发明涉及粉末涂料技术领域，特别涉及一种耐高温抗污染型粉末涂料。
背景技术
耐高温抗污染型涂料是指在长期经受200℃以上的高温条件下，涂层不变色、不被破坏、涂层表面不受污染，仍然能够保持适当的物理机械性能，起到保护作用的涂料。耐高温抗污染型涂料可以广泛应用在各类部件上，尤其是针对工作温度高，抗污染要求高的部件，运用耐高温抗污染型涂料进行表面涂覆可以保证涂膜长期不变色、不脱落以及不被污染，例如家用电器、热交换器、高温炉、石油裂解设备、汽车等部件。
氟碳涂料和有机硅涂料由于涂层具有很低的表面能，所以具有良好的抗污染性能，但是这两种涂料的价格较高，在实际应用中受到了限制。普通环氧树脂粉末涂料由于静电作用，容易被灰尘、油污玷污，影响涂层的装饰性；另外，在高温工况下该种涂料存在涂层变色脱落、涂层偏厚等问题，所以，在相应的涂装技术领域受到一定的限制。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对普通环氧树脂粉末涂料在耐高温、抗污染性方面的不足，提供一种耐高温、抗污染的环氧树脂粉末涂料。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种氟硅改性环氧树脂粉末涂料，包括如下组分(重量％)：
氟改性甲基丙烯酸环氧树脂 20％～60％；
有机硅树脂 5％～40％；
纳米气相二氧化硅 0.1％～2％；
耐高温填料 10％～50％；
耐高温颜料 1％～15％；
流平剂 0.5％～3％；
其中，氟改性甲基丙烯酸环氧树脂包括如下结构：
为优化上述技术方案，采取的措施还包括：
上述氟改性甲基丙烯酸环氧树脂是甲基丙烯酸六氟丁酯与双酚A型环氧树脂在过氧化物引发剂的作用下合成的含氟侧链的环氧丙烯酸树脂；
上述氟改性甲基丙烯酸环氧树脂是甲基丙烯酸六氟丁酯、双酚A型环氧树脂和苯乙烯、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸二乙基己酯、丙烯酰胺、丙烯酸羟乙酯中的一种或者两种以上单体在过氧化物引发剂的作用下合成的含氟侧链的环氧丙烯酸树脂；
上述有机硅树脂是固体有机硅树脂，分子量是2000～6000；
上述有机硅树脂中苯基与甲基的重量比是30∶1～0.5∶1；按重量百分比计量，所述的有机硅树脂中包含有含量是45％～65％的二氧化硅，含量是2.5％～20％的硅烷醇。；
上述耐高温填料是白炭黑、云母粉、硅灰石、玻璃粉、滑石粉中的一种或者两种以上混合物；
上述耐高温颜料是铬铁黑、锌铁黄、耐高温颜料红、钛白粉中的一种；
上述氟硅改性环氧树脂粉末涂料中还包括0.5％～5％耐黄变安息香、0.1％～2％流动促进剂；
上述氟硅改性环氧树脂粉末涂料的优化组分重量配比是：30％～50％氟改性甲基丙烯酸环氧树脂、10％～30％有机硅树脂、0.5％～1％纳米气相二氧化硅、15％～40％耐高温填料、1％～2％流平剂、0.5％～5％耐黄变安息香以及0.5％～1.5％流动促进剂；。
与现有技术相比，本发明氟硅改性环氧树脂粉末涂料以氟改性甲基丙烯酸环氧树脂和有机硅树脂作为基体，结合各种助剂，能够使得氟链段在涂层表面富集，从而提高粉末涂料的抗污染性能，使其常温下对水的静态接触角可以达到100°；在粉末涂料中加入有机硅树脂，配合纳米二氧化硅和耐高温填料，能够有效地隔绝高温下氧对基底的破坏，提高粉末涂料的耐高温性能，可以在高达500℃的环境下使用；另外，本发明氟硅改性环氧树脂粉末涂料的涂层外观光亮、平整，可薄涂，使用成本低。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。
本发明氟硅改性环氧树脂粉末涂料按照重量百分比计，包括：20％～60％氟改性甲基丙烯酸环氧树脂、5％～40％有机硅树脂、0.1％～2％纳米气相二氧化硅、10％～50％耐高温填料、1％～15％耐高温颜料以及0.5％～3％流平剂。为了提高本发明氟硅改性环氧树脂粉术涂料的那黄变性，还在涂料中添加了0.5％～5％耐黄变安息香；为了促进本发明氟硅改性环氧树脂粉末涂料流平，还在涂料中添加了0.1％-2％流动促进剂。
本发明氟硅改性环氧树脂粉末涂料的一种优选的重量配比方式是：包括30％～50％氟改性甲基丙烯酸环氧树脂、10％～30％有机硅树脂、0.5％～1％纳米气相二氧化硅、15％～40％耐高温填料、3％～10％耐高温颜料、1％～2％流平剂、2％～3％耐黄变安息香以及0.5％～1.5％流动促进剂。
其中，氟改性甲基丙烯酸环氧树脂包括如下结构：
氟改性甲基丙烯酸环氧树脂是甲基丙烯酸六氟丁酯与双酚A型环氧树脂在过氧化物引发剂的作用下合成的含氟侧链的环氧丙烯酸树脂，或者是甲基丙烯酸六氟丁酯、双酚A型环氧树脂和苯乙烯、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸二乙基己酯、丙烯酰胺、丙烯酸羟乙酯中的一种或者两种以上单体在过氧化物引发剂的作用下合成的含氟侧链的环氧丙烯酸树脂。
有机硅树脂是固体有机硅树脂，其分子量包括但不限于2000～6000；苯基与甲基的重量比为30∶1～0.5∶1；二氧化硅重量浓度45％～65％，硅烷醇重量浓度2.5％～20％。有机硅树脂可以是Z-6018、KR220L、233树脂、249树脂。
耐高温填料是白炭黑、云母粉、硅灰石、玻璃粉、滑石粉中的一种或者两种以上的混合物。
耐高温颜料是铬铁黑、锌铁黄、耐高温颜料红、钛白粉中的一种。
制备本发明氟硅改性环氧树脂粉末涂料时，包括如下步骤：步骤1：按重量百分比计，将包括20％～60％氟改性甲基丙烯酸环氧树脂、5％～40％有机硅树脂、0.1％～2％纳米气相二氧化硅、10％～50％耐高温填料、1％～15％耐高温颜料以及0.5％～3％流平剂的组分物混合均匀；步骤2：将步骤1得到的混合物由螺杆挤出机在90℃～110℃混炼熔融挤出，得到挤出物料；步骤3：将步骤2得到的挤出物料冷却压片、破碎后送磨粉机研磨，然后过筛后得到氟硅改性环氧树脂粉末涂料。
将按照上述制备方法得到的氟硅改性环氧树脂粉末涂料制作的涂层进行各项性能指标的测试与测定，包括：涂层外观测定、涂层厚度测定、耐冲击强度测试、正反冲测试、铅笔硬度测试、弯曲硬度测试、附着力测试、耐盐雾测试、杯突测试、参照GB/T1735-2009的色漆和清漆耐热性的测定、接触角测定，耐酸性测试以及耐碱性测试。
在上述测试与测定中，接触角测量采用德国Data physics OCA20视频光学接触角测量仪，测试方法为：接触媒介采用去离子水，液滴体积为3μL，液滴与本发明氟硅改性环氧树脂粉末涂料制作的涂层接触30秒以后开始测量数据，在涂层表面不同位置选择12点进行常温静态接触角测量。参照GB/T 1735-2009的色漆和清漆耐热性的测定是在马弗炉中进行。
实施例1：
组分 组分含量(重量％)
氟改性丙烯酸环氧树脂 20
有机硅树脂 40
纳米气二氧化硅 0.5
抗黄变安息香 1
聚丙烯酸酯流平剂 1
白炭黑 15
云母粉 20
流动促进剂 0.2
锌铁黄颜料 1.8
将上述各组分混合均匀后，由螺杆挤出机在90℃混炼熔融挤出、压片、破碎，160目筛网过筛，得到浅黄色的氟硅改性环氧树脂粉末涂料。
对上述氟硅改性环氧树脂粉末涂料制作的涂层进行各项性能指标的测试与测定，结果如下：
涂层外观：平整光滑，无缩孔，无针孔；
涂层厚度：40-60um；
耐冲击强度：50kg·cm；
正反冲测试：通过；
铅笔硬度测试：2H无划伤；
弯曲硬度测试：0T弯通过；
附着力：1级；
耐盐雾测试：1000小时腐蚀力不大于1级；
杯突：凸高不低于8mm；
参照GB/T 1735-2009色漆和清漆耐热性的测定：500℃，3小时：涂层完整，无龟裂或脱落；
接触角：100°；
耐酸性测试：3％HCl溶液浸泡，250小时无变化；
耐碱性测试：5％NaOH溶液浸泡，180小时无变化。
实施例2：
组分 组分含量(重量％)
氟改性丙烯酸环氧树脂 40
有机硅树脂 20
纳米气二氧化硅 0.6
抗黄变安息香 1.5
聚丙烯酸酯流平剂 2
白炭黑 20
硅灰石 12
流动促进剂 0.9
锌铁黄颜料 2
将上述各组分混合均匀后，由螺杆挤出机在100℃混炼熔融挤出、压片、破碎，160目筛网过筛，得到浅黄色的氟硅改性环氧树脂粉末涂料。
对上述氟硅改性环氧树脂粉末涂料制作的涂层进行各项性能指标的测试与测定，结果如下：
涂层外观：平整光滑，无缩孔，无针孔；
涂层厚度：40-60um；
耐冲击强度：50kg·cm；
正反冲测试：通过；
铅笔硬度测试：2H无划伤；
弯曲硬度测试：0T弯通过；
附着力：1级；
耐盐雾测试：1000小时腐蚀力不大于1级；
杯突：凸高不低于8mm；
参照GB/T 1735-2009色漆和清漆耐热性的测定：500℃，3小时：涂层完整，无龟裂或脱落；
接触角：102°；
耐酸性测试：3％HCl溶液浸泡，250小时无变化；
耐碱性测试：5％NaOH溶液浸泡，180小时无变化。
实施例3：
组分 组分含量(重量％)
氟改性丙烯酸环氧树脂 50
有机硅树脂 15
纳米气二氧化硅 0.8
抗黄变安息香 2
聚丙烯酸酯流平剂 2.5
云母粉 25
流动促进剂 1
耐高温颜料 3
将上述各组分混合均匀后，由螺杆挤出机在95℃混炼熔融挤出、压片、破碎，160目筛网过筛，得到浅黄色的氟硅改性环氧树脂粉末涂料。
对上述氟硅改性环氧树脂粉末涂料制作的涂层进行各项性能指标的测试与测定，结果如下：
涂层外观：平整光滑，无缩孔，无针孔；
涂层厚度：40-60um；
耐冲击强度：50kg·cm；
正反冲测试：通过；
铅笔硬度测试：2H无划伤；
弯曲硬度测试：0T弯通过；
附着力：1级；
耐盐雾测试：1000小时腐蚀力不大于1级；
杯突：凸高不低于8mm；
参照GB/T 1735-2009色漆和清漆耐热性的测定：500℃，3小时：涂层完整，无龟裂或脱落；
接触角：99°；
耐酸性测试：3％HCl溶液浸泡，250小时无变化；
耐碱性测试：5％NaOH溶液浸泡，180小时无变化。
实施例4：
组分 组分含量(重量％)
氟改性丙烯酸环氧树脂 45
有机硅树脂 15
纳米气二氧化硅 1
抗黄变安息香 2.5
聚丙烯酸酯流平剂 3
白炭黑 16
硅灰石 10
流动促进剂 0.7
R型钛白粉 6
其他助剂 0.8
将上述各组分混合均匀后，由螺杆挤出机在105℃混炼熔融挤出、压片、破碎，160目筛网过筛，得到浅黄色的氟硅改性环氧树脂粉末涂料。
对上述氟硅改性环氧树脂粉末涂料制作的涂层进行各项性能指标的测试与测定，结果如下：
利用上述氟改性丙烯酸环氧粉末涂料制作的涂层性能测试结果如下：
涂层外观：平整光滑，无缩孔，无针孔；
涂层厚度：40-60um；
耐冲击强度：50kg·cm；
正反冲测试：通过；
铅笔硬度测试：2H无划伤；
弯曲硬度测试：0T弯通过；
附着力：1级；
耐盐雾测试：1000小时腐蚀力不大于1级；
杯突：凸高不低于8mm；
参照GB/T 1735-2009色漆和清漆耐热性的测定：500℃，3小时：涂层完整，无龟裂或脱落；
接触角：101°；
耐酸性测试：3％HCl溶液浸泡，250小时无变化；
耐碱性测试：5％NaOH溶液浸泡，180小时无变化。
实施例5：
组分 组分含量(重量％)
氟改性丙烯酸环氧树脂 60
有机硅树脂 5
纳米气二氧化硅 0.5
抗黄变安息香 1
聚丙烯酸酯流平剂 1
白炭黑 15
云母粉 15
流动促进剂 0.2
锌铁黄颜料 1.8
其他助剂 0.5
将上述各组分混合均匀后，由螺杆挤出机在110℃混炼熔融挤出、压片、破碎，160目筛网过筛，得到浅黄色的氟硅改性环氧树脂粉末涂料。
对上述氟硅改性环氧树脂粉末涂料制作的涂层进行各项性能指标的测试与测定，结果如下：
涂层外观：平整光滑，无缩孔，无针孔；
涂层厚度：40-60um；
耐冲击强度：55kg·cm；
正反冲测试：通过；
铅笔硬度测试：2H无划伤；
弯曲硬度测试：0T弯通过；
附着力：1级；
耐盐雾测试：1000小时腐蚀力不大于1级；
杯突：凸高不低于8mm；
参照GB/T 1735-2009色漆和清漆耐热性的测定：500℃，3小时：涂层完整，无龟裂或脱落；
接触角：104°；
耐酸性测试：3％HCl溶液浸泡，250小时无变化；
耐碱性测试：5％NaOH溶液浸泡，180小时无变化。
由以上各实施可以看出，本发明中的性能测试结构可以看出，
与现有技术相比，本发明氟硅改性环氧树脂粉末涂料氟硅改性环氧树脂粉末涂料的制备工艺简单，使用成本低。本发明氟硅改性环氧树脂粉末涂料制作的涂层外观光亮、平整，可薄涂；耐高温性能良好，可以在高达500℃的环境下使用；抗污染性能良好，常温下对水的静态接触角可以达到100°。
本发明的较佳实施例已经如上公开，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内所做的变动和修改在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种氟硅改性环氧树脂粉末涂料，其特征是：包括如下组分(重量％)：
氟改性甲基丙烯酸环氧树脂 20％～60％；
有机硅树脂 5％～40％；
纳米气相二氧化硅 0.1％～2％；
耐高温填料 10％～50％；
耐高温颜料 1％～15％；
流平剂 0.5％～3％；
所述的氟改性甲基丙烯酸环氧树脂包括如下结构：
2.根据权利要求1所述的一种氟硅改性环氧树脂粉末涂料，其特征是：所述的氟改性甲基丙烯酸环氧树脂是甲基丙烯酸六氟丁酯与双酚A型环氧树脂在过氧化物引发剂的作用下合成的含氟侧链的环氧丙烯酸树脂。
3.根据权利要求1所述的一种氟硅改性环氧树脂粉末涂料，其特征是：所述的氟改性甲基丙烯酸环氧树脂是甲基丙烯酸六氟丁酯、双酚A型环氧树脂和苯乙烯、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸二乙基己酯、丙烯酰胺、丙烯酸羟乙酯中的一种或者两种以上单体在过氧化物引发剂的作用下合成的含氟侧链的环氧丙烯酸树脂。
4.根据权利要求1所述的一种氟硅改性环氧树脂粉末涂料，其特征是：所述的有机硅树脂是固体有机硅树脂，分子量是2000～6000。
5.根据权利要求1所述的一种氟硅改性环氧树脂粉末涂料，其特征是：所述的耐高温填料是白炭黑、云母粉、硅灰石、玻璃粉、滑石粉中的一种或者两种以上混合物。
6.根据权利要求1所述的一种氟硅改性环氧树脂粉末涂料，其特征是：所述的耐高温颜料是铬铁黑、锌铁黄、耐高温颜料红、钛白粉中的一种。
7.根据权利要求1至6任一权利要求所述的一种氟硅改性环氧树脂粉末涂料，其特征是：还包括如下组分(重量％)：
耐黄变安息香 0.5％～5％；
流动促进剂 0.1％～2％。
8.根据权利要求7所述的一种氟硅改性环氧树脂粉末涂料，其特征是：各组分含量(重量％)如下：
氟改性甲基丙烯酸环氧树脂 30％～50％；
有机硅树脂 10％～30％；
纳米气相二氧化硅 0.5％～1％；
耐高温填料 15％～40％；
耐高温颜料 3％～10％；
流平剂 1％～2％；
耐黄变安息香 0.5％～5％；
流动促进剂 0.5％～1.5％。
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