CN103756527B - 一种具有降解功能的基材涂层 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有降解功能的基材涂层，在基材上采用热固性粉末涂料喷涂、固化处理后得到，其中，所述热固性粉末涂料包括下述重量份数的原料：热固性树脂25-55份；固化剂4-20份；降解剂15-50份；流平剂0.1-5份；颜填料5-20份；本发明在满足涂层基本性能的前提下，还有效实现了基材涂层的良好降解功能，避免对环境造成污染。

Description

一种具有降解功能的基材涂层

技术领域

本发明涉及一种基材涂层，具体涉及了一种具有降解功能的基材涂层。

背景技术

热固性粉末涂料因其不含有机溶剂，环保性好，利用率高，且储存、运输方便等优点广泛应用于各领域。消费者希望经热固性粉末涂料涂装后的产品涂层在满足使用周期后可以自动进行降解，避免对环境造成污染，提高环保性能。然而，目前商业化的热固性粉末涂料并不具有自降解功能，因而会给环境造成污染，尤其对于使用周期短、更换频率高的产品(如快速消耗品)来说，这种污染是较严峻的；进一步地，在这些产品的正常使用过程中，更需要确保产品不会产生降解，因此想要避免粉末涂料涂层对环境造成污染，即需要获得在使用周期内不会自动降解、但达到使用周期后，当满足一定环境条件即可自动降解的产品。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种具有降解功能的基材涂层，在满足涂层基本性能的前提下，还有效实现了基材涂层的良好降解功能，避免对环境造成污染。

本发明采用的技术方案如下：

一种具有降解功能的基材涂层，在基材上采用热固性粉末涂料喷涂、固化处理后得到，其中，所述热固性粉末涂料包括下述重量份数的原料：

优选地，所述基材采用金属、木材或玻璃材料制备而成。

优选地，所述降解剂为聚乳酸树脂。

然而，随着本申请人经过大量试验发现，虽然聚乳酸树脂具有良好的降解功能，如公开号为CN103160087A的中国专利公开了一种完全降解增塑聚乳酸树脂及其制备方法，属于高分子材料改性领域。该聚乳酸树脂包括：聚乳酸、增塑改性剂、成核剂、抗氧剂。所述聚乳酸、增塑改性剂、成核剂和抗氧剂的质量比为100∶(10～40)∶(0.3～1)∶(0.3～1)。本发明提供的聚乳酸树脂熔体流动速率可控制在5～30g/10min，拉伸断裂伸长率达480％，抗冲击强度达30.0KJ/m²，达到了对聚乳酸增塑和增韧的目的，同时材料具有较高透明度和完全降解性。但若将其无法直接应用于热固性粉末涂料中，制备得到的热固性粉末涂料无法满足基本性能要求，特别是涂层的机械性能要求，本申请人基于在热固性粉末涂料多年累积的专业知识和大量试验发现，这是由于聚乳酸树脂等可降解材料本身存在涂膜性能较差，且与热固性树脂存在相容性差，最终使得聚乳酸树脂无法直接良好应用于热固性粉末涂料中。

因此，本发明进一步提出优选技术方案来解决上述技术问题。

优选地，所述热固性粉末涂料还包括5-20份重量份数的聚合物，所述聚合物具有与所述聚乳酸树脂进行交联作用的羟基或羧基官能团，用于提高涂层的机械性能。

优选地，所述热固性粉末涂料还包括5-20份重量份数的聚醚改性的有机硅树脂，用于增强所述聚乳酸树脂与所述热固性树脂的相容性。

优选地，所述热固性粉末涂料还包括5-20份重量份数的吸水剂，所述吸水剂是含有亲水基团的聚合物，所述亲水基团可以是羟基、羧基、酯键、氨基中的任意一种或几种。

优选地，所述热固性树脂为聚酯树脂或环氧树脂。

优选地，所述热固性粉末涂料还可加入0-15份重量份数的助剂，所述助剂为消光剂、固化催化剂、增容剂、脱气剂、消泡剂中的任意一种或几种的混合。

优选地，一种如上所述的可降解的热固性粉末涂料的制备方法，其中，其操作步骤包括如下：

a)、将如上所述重量份数的全部原料放入混料罐中进行混合，得到混料；

b)、将上述步骤a)得到的混料置于挤出机中进行熔融挤出，然后经冷却处理后得到压片料；

c)、对上述步骤b)得到的压片料先粗粉碎再研磨得到细粉；

d)、将上述步骤c)得到的细粉通过旋风分离器分离，分级过筛，检测、成品；

e)、完成可降解的热固性粉末涂料的制备。

优选地，在所述步骤a)中还可加入0-15份重量份数的助剂，所述助剂为消光剂、固化催化剂、增容剂、脱气剂、消泡剂中的任意一种或几种的混合。

本发明通过提出在热固性粉末涂料添加降解剂来实现涂层的降解功能，具体地，采用聚乳酸树脂作为降解剂，在实现良好降解功能的同时，还可以保持热固性粉末涂料本身具备的环保特性，同时本发明考虑到由于聚乳酸本身存在涂膜性能较差，且与热固性树脂存在相容性差，最终会使得无法制备得到符合相关要求(特别是涂层的机械性能等)的热固性粉末涂料，因而提出在热固性粉末涂料中加入5-20份重量份数的聚合物，该聚合物具有与聚乳酸树脂进行交联作用的羟基或羧基官能团，用于提高涂层的机械性能；进一步地，在热固性粉末涂料中加入5-20份重量份数的聚醚改性的有机硅树脂，用于增强聚乳酸树脂与热固性树脂的相容性，进而改善涂层的表面张力，最终获得平滑的涂层；因此本发明在满足热固性粉末涂料基本性能的前提下，实现了聚乳酸树脂在热固性粉末涂料中的良好应用，最终实现了热固性粉末涂料涂层的良好降解功能，避免对环境造成污染。

本发明进一步优选地，提出在热固性粉末涂料中加入具有亲水基团的吸水剂，进一步提高本发明的降解功能。

附图说明

附图1是本发明具体实施方式下热固性粉末涂料的制备步骤框图。

具体实施方式

本发明实施例公开了一种具有降解功能的基材涂层，在基材上采用热固性粉末涂料喷涂、固化处理后得到，其中，热固性粉末涂料包括下述重量份数的原料：

优选地，基材采用金属、木材或玻璃材料制备而成；优选地，降解剂为聚乳酸树脂。

本发明实施例通过提出在热固性粉末涂料添加降解剂来实现涂层的降解功能，具体地，采用聚乳酸树脂作为降解剂，在实现良好降解功能的同时，还可以保持热固性粉末涂料本身具备的环保特性，同时本发明实施例考虑到由于聚乳酸本身存在涂膜性能较差，且与热固性树脂存在相容性差，最终会使得无法制备得到符合相关要求(特别是涂层的机械性能等)的热固性粉末涂料，因而提出在热固性粉末涂料中加入5-20份重量份数的聚合物，该聚合物具有与聚乳酸树脂进行交联作用的羟基或羧基官能团，用于提高涂层的机械性能；进一步地，在热固性粉末涂料中加入5-20份重量份数的聚醚改性的有机硅树脂，用于增强聚乳酸树脂与热固性树脂的相容性，进而改善涂层的表面张力，最终获得平滑的涂层；因此本发明实施例在满足热固性粉末涂料基本性能的前提下，实现了聚乳酸树脂在热固性粉末涂料中的良好应用，最终实现了热固性粉末涂料涂层的良好降解功能，避免对环境造成污染。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

实施例1：

一种具有降解功能的基材涂层，在基材上采用热固性粉末涂料喷涂、固化处理后得到，优选地，基材采用金属、木材或玻璃材料制备而成，具体地，在本实施方式中，基材采用铝质金属材料制成；

其中，热固性粉末涂料包括下述重量份数的原料：

热固性树脂35份，具体地，在本实施方式中，热固性树脂采用聚酯树脂；

固化剂5份，具体地，在本实施方式中，固化剂为异氰脲酸三缩水甘油酯；

降解剂20份，其中，具体优选地，在本实施方式中，降解剂为聚乳酸树脂，具体地，聚乳酸树脂的制作过程可以采用任意一种公知常识的制备方法制备得到，进一步具体地，在本实施方式中，其制备方法可采用淀粉原料经由糖化得到葡萄糖，再由葡萄糖及一定的菌种发酵制成高纯度的乳酸，再通过化学合成方法合成得到聚乳酸树脂；

流平剂1份；

颜填料8份；

10份重量份数的聚合物，具体地，在本实施方式中，该聚合物具有与聚乳酸树脂进行交联作用的羟基官能团，用于提高涂层的机械性能，实际中可以采用任意一种公知常识的聚合物，更优选地，采用多羟基官能团的聚合物；

10份重量份数的聚醚改性的有机硅树脂，用于增强聚乳酸树脂与聚酯树脂的相容性，进而改善涂层的表面张力，使得获得的涂层平滑；

10份重量份数的吸水剂，吸水剂是含有亲水基团的聚合物，亲水基团可以是羟基、羧基、酯键、氨基中的任意一种或几种，具体地，在本实施方式中，亲水基团是羟基，更具体地，本实施例中的聚合物也可以同时作为吸水剂，这时由于聚合物中的羟基官能团或羧基官能团既可以与聚乳酸树脂产生交联作用，同时也可以作为亲水基团，在实际使用时，聚合物中的羟基官能团或羧基官能团与聚乳酸树脂；

0.5份重量份数的脱气剂；

0.5份重量份数的消泡剂。

在本实施方式中，流平剂、脱气剂和消泡剂均可以采用现有公知技术中任意一种物质，如流平剂可以采用丙烯酸酯的均聚物和共聚物以及改性聚硅氧烷，如脱气剂和消泡剂可以采用蜡、安息香。

颜填料可以是偶合红、硫靛、蓖醌或偶氮等有机颜填料或者为二氧化钛、氧化铁、氧化镁等无机颜填料等，当然也可以采用其他公知材料，颜填料可以增强粉末涂料的色彩和遮盖力，并且能增强粉末涂料的质感。

当然地，在其他实施方式中，本发明提供的热固性粉末涂料还可以加入一定重量份数的其他助剂，例如蜡类消光剂，用于调节热固性粉末涂料的光泽，得到具有不同光泽度的粉末涂料，也可以根据实际需要添加促进固化的固化催化剂，或者添加促进热固性粉末涂料不同组份在熔融阶段相容性的增容剂，或者添加氧化铝增电剂助剂等，具体地，蜡类消光剂、固化催化剂、增容剂和氧化铝增电剂助剂均可以采用现有商业化产品中的任意一种。

请参见图1所示，在本具体实施方式中，如上所述的可降解的热固性粉末涂料的制备方法，其中，其操作步骤包括如下：

a)、将如上所述重量份数的全部原料放入混料罐中进行混合，得到混料；

b)、将上述步骤a)得到的混料置于挤出机中进行熔融挤出，然后经冷却处理后得到压片料；

c)、对上述步骤b)得到的压片料先粗粉碎再研磨得到细粉；

d)、将上述步骤c)得到的细粉通过旋风分离器分离，分级过筛，检测、成品；

e)、完成可降解的热固性粉末涂料的制备。

实施例2：

在本实施例2中.热固性粉末涂料包括下述重量份数的原料：

5份重量份数的聚合物，具体地，在本实施方式中，该聚合物具有与聚乳酸树脂进行交联作用的羧基官能团，用于提高涂层的机械性能；

5份重量份数的聚醚改性的有机硅树脂；

5份重量份数的吸水剂，吸水剂是含有亲水基团的聚合物，亲水基团是羧基；

本实施例2的其余技术方案与上述实施例1相同。

实施例3：

在本实施例3中，热固性粉末涂料包括下述重量份数的原料：

5份重量份数的聚合物，具体地，在本实施方式中，该聚合物具有与聚乳酸树脂进行交联作用的羧基官能团，用于提高涂层的机械性能；

20份重量份数的聚醚改性的有机硅树脂；

5份重量份数的吸水剂，吸水剂是含有亲水基团的聚合物，亲水基团是酯键；

0.5份重量份数的脱气剂；

0.5份重量份数的消泡剂；

本实施例3的其余技术方案与上述实施例1相同。

实施例4：

在本实施例4中，热固性粉末涂料包括下述重量份数的原料：

5份重量份数的聚合物，具体地，在本实施方式中，该聚合物具有与聚乳酸树脂进行交联作用的羧基官能团，用于提高涂层的机械性能；

5份重量份数的聚醚改性的有机硅树脂；

5份重量份数的吸水剂，吸水剂是含有亲水基团的聚合物，亲水基团是氨基；

本实施例4的其余技术方案与上述实施例1相同。

实施例5：

在本实施例5中，热固性粉末涂料包括下述重量份数的原料：

5份重量份数的聚合物，具体地，在本实施方式中，该聚合物具有与聚乳酸树脂进行交联作用的羧基官能团，用于提高涂层的机械性能；

5份重量份数的聚醚改性的有机硅树脂；

5份重量份数的吸水剂，吸水剂是含有亲水基团的聚合物，亲水基团是羟基；

0.5份重量份数的脱气剂；

0.5份重量份数的消泡剂；

本实施例5的其余技术方案与上述实施例1相同。

实施例6：

本实施例6的其余技术方案与上述实施例1相同，区别仅在于以下：

10份重量份数的聚合物；

20份重量份数的聚醚改性的有机硅树脂；

不含有吸水剂。

实施例7：

本实施例7的其余技术方案与上述实施例1相同，区别仅在于以下：

20份重量份数的聚合物；

10份重量份数的聚醚改性的有机硅树脂；

不含有吸水剂。

实施例8：

本实施例8的其余技术方案与上述实施例1相同，区别仅在于以下：

30份重量份数的聚合物；

不含有聚醚改性的有机硅树脂和吸水剂。

实施例9：

本实施例9的其余技术方案与上述实施例1相同，区别仅在于以下：

30份重量份数的聚醚改性的有机硅树脂；

不含有聚合物和吸水剂。

实施例10：

本实施例10的其余技术方案与上述实施例1相同，区别仅在于以下：

20份重量份数的聚合物；

10份重量份数的吸水剂；

不含有聚醚改性的有机硅树脂。

实施例11：

本实施例11的其余技术方案与上述实施例1相同，区别仅在于以下：

20份重量份数的聚醚改性的有机硅树脂；

10份重量份数的吸水剂；

不含有聚合物。

实施例12：

本实施例12的其余技术方案与上述实施例1相同，区别仅在于以下：

30份重量份数的吸水剂，其中，吸水剂中的亲水基团为氨基；

不含有聚合物和聚醚改性的有机硅树脂。

实施例13：

在本实施例13中，热固性粉末涂料包括下述重量份数的原料：

0.5份重量份数的脱气剂；

0.5份重量份数的消泡剂；

本实施例13的其余技术方案与上述实施例1相同。

实施例14：

本实施例14的其余技术方案与上述实施例1相同，区别仅在于，在本实施例14中，热固性树脂采用环氧树脂，固化剂为潜性类；伯、仲胺类；酸酐及其化合物类；或酚醛树脂类固化剂中的任意一种，具体地，在本实施方式中，采用酸酐类固化剂。在其它具体实施方式中，还可以采用其他类别的热固性树脂，在本文中不再一一展开赘述。

实施例15：

本实施例15的其余技术方案与上述实施例1相同，区别仅在于，在本实施例15中，基材采用木材材料制成。

实施例16：

本实施例16的其余技术方案与上述实施例1相同，区别仅在于，在本实施例16中，基材采用玻璃材料制成。

比较例1：

本比较例1采用现有商业化的热固性粉末涂料，其余技术方案与上述实施例1相同。

本发明针对上述实施例以及比较例进行了实施效果测试，具体测试结果如下表1。

表1各类涂层性能测试结果

本发明全文所述的弯曲试验数据是参照GB/T6742-2007标准进行测试所得结果，所述的冲击测试是参照GB/T1732-1993标准进行测试所得结果，所述杯突试验是参照GB/T9753-2007标准进行测试所得结果，所述划格法附着力是参照GB/T9286-1998标准进行测试所得结果，所述60°光泽是参照GB/T9754-2007标准进行测试所得结果。

本发明全文所述的降解时间是指涂层经过该测试时间后涂层完全脱离基材的时间，其中，第一降解时间是指将涂层置于室外自然环境下进行测试后所得结果，第二降解时间是指将涂层置于pH＝4.5，相对湿度大于98％的室内条件下进行测试后所得结果。

从表1中数据可明显看出，本发明实施例均实现了降解功能，其中，涂层置于pH＝4.5，相对湿度大于98％的室内条件下的降解速度大于其置于室外自然环境下的降解速度，且加入吸水剂的实施例的降解功能强于相对于未加入吸水剂的实施例，这是由于聚乳酸树脂在室外自然环境下，受到自然界微生物降解作用，同时结合自然光中的紫外线照射作用，进一步加强降解功能；而在酸性条件，且高湿度的环境下，聚乳酸树脂既会发生水解降解，同时发现微生物降解，因此其降解速度快于处于室外自然环境下的涂层，而加入吸水剂后，当涂层处于自然环境或湿度环境下，涂层中的吸水剂就会吸附水份，从而促进聚乳酸树脂进行水解降解，从而实现涂层的降解功能。

但实施例12和实施例13难以满足常规行业对于涂层的基本机械性能需求，这是由于聚乳酸本身存在涂膜性能较差，且与热固性树脂存在相容性差，而其他实施例均在热固性粉末涂料中加入了聚合物，该聚合物具有与聚乳酸树脂进行交联作用的羟基或羧基官能团，用于提高涂层的机械性能；或在热固性粉末涂料中加入聚醚改性的有机硅树脂，用于增强聚乳酸树脂与热固性树脂的相容性，进而改善涂层的表面张力，最终获得平滑的涂层；因此本发明实施例在满足热固性粉末涂料基本性能的前提下，实现了聚乳酸树脂在热固性粉末涂料中的良好应用，最终实现了热固性粉末涂料的良好降解功能，避免对环境造成污染。其中，从表1中数据还可明显看出，加入聚醚改性的有机硅树脂对于改善涂层性能的综合效果要好于加入具有与聚乳酸树脂进行交联作用的羟基或羧基官能团的聚合物的效果，且同时加入聚醚改性的有机硅树脂和具有与聚乳酸树脂进行交联作用的羟基或羧基官能团的聚合物的实施效果最佳，可以制备得到高质量涂层，是本发明的最优选的实施方式。

此外，从本发明的试验数据中还可看出，本发明提供的热固性粉末涂料应用于金属基材、木材基材或玻璃基材上的实施效果是相同的，因此也可说明本发明可以广泛应用各个行业领域，具有广阔的市场应用价值。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.一种具有降解功能的基材涂层，在基材上采用热固性粉末涂料喷涂、固化处理后得到，其特征在于，所述热固性粉末涂料包括下述重量份数的原料：

所述降解剂为聚乳酸树脂；

所述热固性粉末涂料还包括5-20份重量份数的聚合物，所述聚合物具有与所述聚乳酸树脂进行交联作用的羟基或羧基官能团，用于提高涂层的机械性能；

所述热固性粉末涂料还包括5-20份重量份数的聚醚改性的有机硅树脂，用于增强所述聚乳酸树脂与所述热固性树脂的相容性；

所述热固性树脂为聚酯树脂或环氧树脂。

2.如权利要求1所述的具有降解功能的基材涂层，其特征在于，所述基材为金属、木材或玻璃材料。

3.如权利要求1所述的具有降解功能的基材涂层，其特征在于，所述热固性粉末涂料还包括5-20份重量份数的吸水剂，所述吸水剂是含有亲水基团的聚合物，所述亲水基团是羟基、羧基、酯基、氨基中的任意一种或几种。

4.如权利要求1所述的具有降解功能的基材涂层，其特征在于，所述热固性粉末涂料还加入0-15份重量份数的助剂，所述助剂为消光剂、固化催化剂、增容剂、脱气剂、消泡剂中的任意一种或几种的混合。

5.如权利要求1-4任意一项所述的具有降解功能的基材涂层，其特征在于，制备所述热固性粉末涂料的操作步骤包括如下：

a)、将如权利要求1-4任意一项所述重量份数的全部原料放入混料罐中进行混合，得到混料；

b)、将上述步骤a)得到的混料置于挤出机中进行熔融挤出，然后经冷却处理后得到压片料；

c)、对上述步骤b)得到的压片料先粗粉碎再研磨得到细粉；

d)、将上述步骤c)得到的细粉通过旋风分离器分离，分级过筛，检测、成品；

e)、完成可降解的热固性粉末涂料的制备。