CN102690588A - 一种热敏性基材涂覆用粉末涂料组合物及涂覆方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种热敏性基材涂覆用粉末涂料组合物及涂覆方法。所述组合物的组分及其重量份数为：(a)15~86重量份的树脂粘合剂；(b)1~26重量份的固化剂；(c)5~40重量份的填料混合物；(d)1~13重量份的蜡添加剂。将所述涂料组合物涂覆在所述基材的表面；对被涂覆的基材进行加热，以使所述涂料组合物在60~120℃的温度下熔化并流动；通过辐射和/或热能以熔融状态进行固化。本发明提供了一种可稳定保存的粉末涂料组合物，该组合物可提供(高)柔性聚合物基质，在低温下能够流动和固化，因此可以用于涂覆热敏性基材。

Description

一种热敏性基材涂覆用粉末涂料组合物及涂覆方法

技术领域

本发明属于精细化工领域，具体地说，涉及一种热敏性基材涂覆用粉末涂料组合物及涂覆方法。

背景技术

粉末涂料是一种以粉末形态进行涂装的涂料，它与一般溶剂型和水性涂料的最大不同在于不使用溶剂或水作分散介质。因其涂装过程式中喷溢料可回收再利用，无溶剂挥发，生产施工安全，涂装易实现自动化，提高了生产率，成为发展迅猛的涂料新品。粉末涂料的应用范围从最初的家用电器领域逐渐向各行业迅猛渗透，拓展到石油化工、机电仪表、船舶、电子器件、建筑、交通、机械、汽车、集装箱、包装、航天航空、水利、计算机、铁道、兵器等几十个行业。

粉末涂料虽然具有经济、环保、高效、性能卓越的优点，但它的弱点也显而易见。粉末涂料具有自身的生产工艺特点，固化条件比较苛刻，标准固化温度一般在180~200℃之间，导致能耗高，并且限制了粉末涂料在热敏基材上的应用，妨碍粉末涂料应用领域的扩展。

尽管粉末涂料具有很多优点，但是它们通常用于涂覆金属，并且一般不能用于涂覆热敏性基材，例如皮革、木材和塑料，而这些基材需要优选低于120℃的较低的烘焙和/或固化温度。然而，较低的固化温度对于传统的可热固化粉末是不可行的。这是因为用于低固化温度的反应性交联剂会不利地影响粉末的保存期，并且由于在烘焙和固化过程中粘度快速升高而不利地影响流动状况。由于在这些条件下流动不佳，因此不利地影响最终涂层的光滑度并使其并非最佳。

CN 1746239A公开了一种热敏基材专用超低温固化粉末涂料，由环氧树脂、聚酯树脂、聚硅氧烷树脂、固化剂、固化促进剂、流平剂、脱气剂、增光剂、白炭黑、填料组成，各组分通过配料→预混合→分段温熔融挤出，I区温度为95－98℃，II区温度为82－85℃→压片→粉碎→筛分→喷涂等工序，即得可在108℃条件下快速热固化的粉末涂料。

粉末涂料低温固化技术难度很大，粉末涂料是一种低温潜伏性固化体系，如果该体系低温反应活性较高，势必影响到粉末的制粉挤出工艺与储存稳定性，若粉末涂料所采用的环氧树脂与固化剂均是较高软化点的固体，在低温下熔融粘度较高，低温固化时难以流平，影响表面效果，采用软化点较低的树脂与固化剂，虽可降低体系的熔融粘度，但粉末的储存稳定性变差，需要低温冷藏保存，给使用带来诸多不便；由此可见，粉末涂料超低温固化技术关键问题是寻找一种在贮存稳定性、熔融性、流动性和固化性之间具有良好平衡的体系。因此，研制低温粉末涂料正是当前急需解决的主要问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种热敏性基材涂覆用粉末涂料组合物及涂覆方法，以便得到低温固化，机械性能好，膜层光滑，附着力强，储存稳定，特别适用于热敏性材料的低温固化粉末涂料。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种热敏性基材涂覆用粉末涂料组合物，所述组合物的组分及其重量份数为：

(a)15~86重量份的至少一种树脂粘合剂；

(b)1~26重量份的固化剂；

(c)5~40重量份的填料混合物，所述填料混合物含有滑石和至少一种附加填料；

(d)1~13重量份的至少一种蜡添加剂。

作为优选技术方案，所述组合物的组分及其重量份数为：

(a)30~74重量份的至少一种树脂粘合剂；

(b)3~22重量份的固化剂；

(c)10~32重量份的填料混合物，所述填料混合物含有滑石和至少一种附加填料；

(d)5~10重量份的至少一种蜡添加剂。

本发明的粉末涂料组合物能快速地和完全地固化，使得到的涂料在热敏性基材表面没有任何纹理的情况下具有提高的流动性和高光滑度及优异的打磨性能。因此，本发明的粉末涂料组合物非常适合在这样的基材的多层涂料体系中用作着色的或非着色的底漆涂料组合物。本发明的粉末涂料对于基材表面以及液体或粉末面漆具有优异的粘附性。

本发明所述树脂粘合剂选自聚酯树脂、环氧树脂、环氧-硅氧烷树脂、聚氨酯树脂或（甲基）丙烯酸树脂中的一种或至少两种的混合物，例如环氧树脂，聚氨酯树脂，聚酯树脂和（甲基）丙烯酸树脂，环氧树脂、环氧-硅氧烷树脂和聚氨酯树脂的混合物，进一步优选聚酯树脂。其重量份数可选择15.5~85，18~80，28~65，35~52，40~48.45等。

进一步地，所述树脂粘合剂的玻璃化转化温度为32~75℃，例如33~74.5℃，42~65℃，47~60℃，53℃等，进一步优选45~60℃，最优选50℃。

适合的聚酯有可通过自由基聚合交联的不饱和聚酯，也可以是预聚物，如聚合物和低聚物，其每分子中含有一个或者多个可自由基聚合的烯属双键。本发明的不饱和聚酯可经常规方式通过多羧酸，和其酐和/或其酯与多元醇反应制备。

适合的(甲基)丙烯酸树脂为不饱和树脂，例如从(甲基)丙烯酸烷基酯与(甲基)丙烯酸缩水甘油酯和烯属单体制备的共聚物；官能化树脂如聚酯丙烯酸、环氧丙烯酸、聚氨酯丙烯酸酯。

适合的聚氨酯树脂可选择不饱和聚酯聚氨酯、(甲基)丙烯酸聚氨酯。

术语(甲基)丙烯酸醋分别意指丙烯酸和/或甲基丙烯酸。

本发明所述固化剂，例如脂环族的、脂肪族的或芳香族多异氰酸酯；含有环氧基团的交联剂，例如，三缩水甘油基异氰尿酸酯；基于二乙二醇的聚缩水甘油醚；缩水甘油官能化的(甲基)丙烯酸共聚物；和含有氨基、酰胺基、(甲基)丙烯酸酯或羟基以及乙烯酯的固化剂。进一步，也可使用常规的固化剂如双氰胺硬化荆、羧酸硬化剂或酚硬化剂。

本发明所述附加填料选自硫酸钡、碳酸钡、钛白粉、碳酸钙或碳酸镁中的一种或至少两种的混合物，例如钛白粉，碳酸钡和碳酸钙，硫酸钡、钛白粉和碳酸镁的混合物等。

进一步地，所述滑石和附加填料的质量比为1:1~30:1，例如1.05:1~28.5:1，4:1~23:1，11:1~18:1，15:1等，进一步优选5:1~20:1，最优选10:1。

本发明所述蜡添加剂选自聚酰胺蜡、聚乙烯蜡或硬脂酸锌中的一种或至少两种的混合物，例如聚酰胺蜡，硬脂酸锌，聚乙烯蜡和硬脂酸锌，聚酰胺蜡、聚乙烯蜡和硬脂酸锌的混合物。所述蜡可改性如被微粉化或PTFE改性。

进一步地，所述蜡添加剂的熔融温度为102~155℃，例如102.2~154℃，109~148℃，113~140℃，120~132℃，126℃等，进一步优选125~140℃，最优选130℃。

作为优选技术方案，所述组合物的组分及其重量份数为：

(a)45~54重量份的聚酯树脂；

(b)17~20重量份的固化剂；

(c)13~21重量份的填料混合物，所述填料混合物含有滑石和钛白粉；

(d)6~9重量份的聚乙烯蜡。

作为本发明最优选的技术方案，所述组合物的组分及其重量份数为：

(a)50重量份的聚酯树脂；

(b)18重量份的固化剂；

(c)16重量份的填料混合物，所述填料混合物含有滑石和钛白粉；

(d)7重量份的聚乙烯蜡。

本发明所述热敏性基材是指因其特性而在热的影响下部分或完全劣化的基材。因此，处理这样的基材，通常需要低于130℃、最好低于110℃的温度。热敏性基材的例子包括皮革、人造革、织物、(柔性)塑料、纸张、硬纸板、木材、复合木材，例如颗粒板以及高、中、低密度纤维板。高柔性基材的例子是金属线、橡胶和类橡胶材料。本发明所述基材优选木制基材、木纤维材料、纸或塑料零件。

本发明所述涂料组合物还包括脱气助剂、流动-控制剂、消光剂、纹理剂、填料、增稠剂、光引发剂、催化剂、硬化剂、染料和颜料。以上添加剂的用量为该领域技术人员所知的常规量，例如，基于粉末涂料组合物总重的0.01~10wt%。

本发明还提供了一种如上述涂料组合物的涂覆方法，包括以下步骤：

1）将所述涂料组合物涂覆在所述基材的表面；

2）对被涂覆的基材进行加热，以使所述涂料组合物在60~120℃的温度下熔化并流动；

3）通过辐射和/或热能以熔融状态进行固化。

本发明的粉末涂料组合物可通过静电喷雾，热或火焰喷雾，或流化床涂覆方法施加，均为本领城技术人员能够获知的方法。

本发明所述粉末涂料组合物在高能辐封下可固化。UV（紫外）辐射或电子束辐射可作为高能辐射使用，优选紫外辐射。辐射可连续或不连续(指循环)进行。

辐射可以在带状装置中进行，其配有一个或更多UV-辐射发射器，或将一个或更多UV-辐射发射器放在待辐射的物体、待辐封的区域或待辐射的基材前面和/或UV一辐射发射器在辐射过程中相对于彼此移动。

与已有技术方案相比，本发明具有以下有益效果：

本发明提供了一种可稳定保存的粉末涂料组合物，该组合物可提供(高)柔性聚合物基质，这不同于现有的粉末涂料组合物。本文提供的粉末涂料组合物在低温下能够流动和固化，因此可以用于涂覆热敏性基材。

本发明制备热敏基材专用超低温固化粉末涂料具有配方简单，固化温度低，机械性能好，膜层光滑，附着力强，储存稳定的优点，能广泛适用于五金、电器、家电、汽车、家具、装饰、机械设备等领域，特别适用于不能高温固化的塑料、木材、纸张以及各种热敏性配件等涂装领域的应用。

下面对本发明进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的权利范围以权利要求书为准。

具体实施方式

为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：

实施例1

一种热敏性基材涂覆用粉末涂料组合物，所述组合物的组分及其重量份数为：(a)15重量份的聚酯树脂，其玻璃化转化温度为32℃；

(b)1重量份的固化剂；

(c)38重量份的滑石和2重量份的碳酸钡；

(d)13重量份的硬脂酸锌，其熔融温度为125℃。

制备方法：将以上配料→预混合→分段温熔融挤出→压片→粉碎→筛分，得到热敏性基材涂覆用粉末涂料组合物。

将所述涂料组合物涂覆在所述基材的表面；对被涂覆的基材进行加热，以使所述涂料组合物在60~120℃的温度下熔化并流动；通过辐射和/或热能以熔融状态进行固化。

实施例2

一种热敏性基材涂覆用粉末涂料组合物，所述组合物的组分及其重量份数为：(a)86重量份的环氧-硅氧烷树脂，其玻璃化转化温度为75℃；

(b)26重量份的固化剂；

(c)2.5重量份的滑石和2.5重量份的钛白粉；

(d)1重量份的聚酰胺蜡，其熔融温度为155℃。

其制备方法和涂覆方法同实施例1。

实施例3

一种热敏性基材涂覆用粉末涂料组合物，所述组合物的组分及其重量份数为：(a)20重量份的聚氨酯树脂和10重量份的（甲基）丙烯酸树脂，其玻璃化转化温度为45℃；

(b)3重量份的固化剂；

(c)26重量份的滑石和6重量份的碳酸镁；

(d)10重量份的聚乙烯蜡，其熔融温度为140℃。

其制备方法和涂覆方法同实施例1。

实施例4

一种热敏性基材涂覆用粉末涂料组合物，所述组合物的组分及其重量份数为：(a)30重量份的环氧树脂和44重量份的环氧-硅氧烷树脂，其玻璃化转化温度为60℃；

(b)22重量份的固化剂；

(c)9重量份的滑石和1重量份的碳酸钡；

(d)2重量份的聚乙烯蜡和3重量份的硬脂酸锌，其熔融温度为102℃。

其制备方法和涂覆方法同实施例1。

实施例5

一种热敏性基材涂覆用粉末涂料组合物，所述组合物的组分及其重量份数为：(a)54重量份的聚酯树脂，其玻璃化转化温度为40℃；

(b)17重量份的固化剂；

(c)14重量份的滑石和7重量份的钛白粉；

(d)6重量份的聚乙烯蜡，其熔融温度为132℃。

其制备方法和涂覆方法同实施例1。

实施例6

一种热敏性基材涂覆用粉末涂料组合物，所述组合物的组分及其重量份数为：(a)45重量份的聚酯树脂，其玻璃化转化温度为48℃；

(b)20重量份的固化剂；

(c)10重量份的滑石和3重量份的钛白粉；

(d)9重量份的聚乙烯蜡，其熔融温度为118℃。

其制备方法和涂覆方法同实施例1。

实施例7

一种热敏性基材涂覆用粉末涂料组合物，所述组合物的组分及其重量份数为：(a)50重量份的聚酯树脂，其玻璃化转化温度为50℃；

(b)18重量份的固化剂；

(c)14重量份的滑石和2重量份的钛白粉；

(d)7重量份的聚乙烯蜡，其熔融温度为130℃。

其制备方法和涂覆方法同实施例1。

对比实施例

将CN 1746239A中公开的技术方案作为本发明的对比实施例。

制备方法：将29kg环氧树脂、20kg聚酯树脂、8kg环氧-硅氧烷树脂、6kg固化剂、0.2kg固化促进剂、0.4kg流平剂、1kg脱气剂、1kg增光剂、0.4kg白炭黑、填料、2.0kg颜料通过配料→预混合→分段温熔融挤出(I区温度为95-98℃，II区温度为82-85℃)→压片→粉碎→筛分，得到热敏基材专用超低温固化粉末涂料。

环氧树脂为常规的双酚A型、环氧值0.11-0.13、软化点84-88℃；聚酯树脂酸值为45-75mgkOH/g，软化点为85-95℃，玻璃化温度约55℃；环氧-硅氧烷树脂为低分子量环氧树脂改性硅氧烷。

固化剂为含有端羟基与端胺基的大分子化合物(软化点82-85℃，活性组分当量200-220)，固化促进剂为具有环脒结构的咪唑啉化合物。助剂为流平剂、脱气剂、增光剂。填料为钛白粉、硫酸钡、碳酸钡、滑石粉的混合物。

将本发明低温固化粉末涂料以静电喷涂的方式喷涂在经除油除锈冷的样板上，喷涂电压控制在60-80kv之间，膜厚50-80um，喷涂距离在15-30厘米，然后在108-130℃烘烤10-30分钟

本发明制备热敏基材专用超低温固化粉末涂料，其平均粒度为30-40um，小于100um粒子比例大于100％，将其喷涂在0.8mm厚的除油除锈冷轧钢板，膜厚50-80um，然后在108-130℃烘烤10-30分钟，便可得到涂膜光滑、平整、色泽均匀的表面涂层。

由以上涂覆过程可以看出，对比实施例的涂料组合物需要在108-130℃烘烤10-30分钟，才能热固化。而由本发明的涂覆方法可以看出，本发明粉末涂料聚合物在60~120℃的温度下受热熔化并流动，并在通过UV辐射和/或热能以熔融状态固化时，得到(高)柔性的涂层。

申请人声明，所属技术领域的技术人员在上述实施例的基础上，将上述实施例某组分的具体含量点值，与发明内容部分的技术方案相组合，从而产生的新的数值范围，也是本发明的记载范围之一，本申请为使说明书简明，不再罗列这些数值范围。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的涂覆步骤，但本发明并不局限于上述涂覆步骤，即不意味着本发明必须依赖上述涂覆步骤才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种热敏性基材涂覆用粉末涂料组合物，其特征在于，所述组合物的组分及其重量份数为：

(a)15~86重量份的至少一种树脂粘合剂；

(b)1~26重量份的固化剂；

(c)5~40重量份的填料混合物，所述填料混合物含有滑石和至少一种附加填料；

(d)1~13重量份的至少一种蜡添加剂。

2.如权利要求1所述的涂料组合物，其特征在于，所述组合物的组分及其重量份数为：

(a)30~74重量份的至少一种树脂粘合剂；

(b)3~22重量份的固化剂；

(c)10~32重量份的填料混合物，所述填料混合物含有滑石和至少一种附加填料；

(d)5~10重量份的至少一种蜡添加剂。

3.如权利要求1或2所述的涂料组合物，其特征在于，所述树脂粘合剂选自聚酯树脂、环氧树脂、环氧-硅氧烷树脂、聚氨酯树脂或（甲基）丙烯酸树脂中的一种或至少两种的混合物，进一步优选聚酯树脂；

优选地，所述树脂粘合剂的玻璃化转化温度为32~75℃，进一步优选45~60℃，最优选50℃。

4.如权利要求1-3之一所述的涂料组合物，其特征在于，所述附加填料选自硫酸钡、碳酸钡、钛白粉、碳酸钙或碳酸镁中的一种或至少两种的混合物；

优选地，所述滑石和附加填料的质量比为1:1~30:1，进一步优选5:1~20:1，最优选10:1。

5.如权利要求1-4之一所述的涂料组合物，其特征在于，所述蜡添加剂选自聚酰胺蜡、聚乙烯蜡或硬脂酸锌中的一种或至少两种的混合物；

优选地，所述蜡添加剂的熔融温度为102~155℃，进一步优选125~140℃，最优选130℃。

6.如权利要求1-5之一所述的涂料组合物，其特征在于，所述组合物的组分及其重量份数为：

(a)45~54重量份的聚酯树脂；

(b)17~20重量份的固化剂；

(c)13~21重量份的填料混合物，所述填料混合物含有滑石和钛白粉；

(d)6~9重量份的聚乙烯蜡。

7.如权利要求1-6之一所述的涂料组合物，其特征在于，所述组合物的组分及其重量份数为：

(a)50重量份的聚酯树脂；

(b)18重量份的固化剂；

(c)16重量份的填料混合物，所述填料混合物含有滑石和钛白粉；

(d)7重量份的聚乙烯蜡。

8.如权利要求1-7之一所述的涂料组合物，其特征在于，所述基材有木制基材、木纤维材料、纸或塑料零件。

9.如权利要求1-8之一所述的涂料组合物，其特征在于，所述涂料组合物还包括脱气助剂、流动-控制剂、消光剂、纹理剂、填料、增稠剂、光引发剂、催化剂、硬化剂、染料和颜料。

10.一种如权利要求1-9之一所述涂料组合物的涂覆方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

1）将所述涂料组合物涂覆在所述基材的表面；

2）对被涂覆的基材进行加热，以使所述涂料组合物在60~120℃的温度下熔化并流动；

3）通过辐射和/或热能以熔融状态进行固化。