CN104788997B - 改性氧化物、粉末涂料及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明属于粉末涂料领域，具体涉及一种改性氧化物、粉末涂料及其制备方法和应用。本发明所解决的是提供一种可均衡提升粉末涂料流平性、流化性的改性氧化物及其制备方法，以及由其制备的粉末涂料。本发明改性氧化物制备方法如下：a、将溶剂溶解氧化物、改性剂得混合料；b、控制混合料温度，搅拌至挥发溶剂；c、将步骤b挥发溶剂所得的混合料研磨得粒径为10‑100nm的改性氧化物；步骤a所述氧化物为纳米气相二氧化硅、氧化铝C中的至少一种。

Description

改性氧化物、粉末涂料及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于粉末涂料领域，具体涉及一种改性氧化物、粉末涂料及其制备方法和应用。

背景技术

目前，电视机越来越向超薄化的方向发展。但是塑料后盖外观档次较低，散热效率低，所制后盖往往较厚，外形已经不能满足电视机的发展要求。所以，金属后盖取代塑料后盖成为电视机后盖材料的主流趋势已不可阻挡。而金属后盖作为易腐蚀件，其表面的防腐及装饰效果就显得尤为重要。现有粉末涂料虽然能满足防腐需求，但由于涂层流平性性能差无法满足电视机外壳的装饰要求。发明人研究发现，粉末涂料涂层的流平性主要由树脂含量及粒径分布决定，小粒径粉末涂料易出现团聚问题，降低了粉末涂料涂层的流平性。

粉末涂料在金属防护方面的应用技术十分成熟，但主要是应用于较低端的产品防护，对于喷涂面积达到1～2m²的平板喷涂，如电视机外壳要求粉末涂料具有高光、高流平性的特点，如高光是指采用光泽测量仪60°角测量，光泽≥85°；现有粉末涂料流平性能差的缺点被放大，影响产品的外观表现。

如何均衡提升粉末涂料流平性、流化性是本领域技术人员急需解决的一个技术问题。

发明内容

本发明所解决的第一个技术问题是提供一种可均衡提升粉末涂料流平性、流化性的改性氧化物的制备方法。

本发明改性氧化物的制备方法包括以下步骤：

a、将溶剂溶解氧化物、改性剂得混合料；

b、控制混合料温度，搅拌至挥发溶剂；

c、将步骤b挥发溶剂所得的混合料研磨得粒径为10-100nm的改性氧化物；

上述技术方案中，步骤a所述氧化物为纳米气相二氧化硅、氧化铝C中的至少一种。

上述技术方案中，步骤a所述氧化物的粒径为20-40nm。

上述技术方案中，纳米气相二氧化硅可采用纳米疏水性气相二氧化硅。具体的，纳米疏水性气相二氧化硅是由纳米气相二氧化硅与活性硅烷改性所得。

上述技术方案中，步骤a所述氧化物是纳米气相二氧化硅与氧化铝C按质量比1:2～4混合，所得改性氧化物的效果最佳。

特别的，可以应用于本发明的是疏水型纳米二氧化硅或/和亲水型纳米二氧化硅。疏水型纳米二氧化硅对粉末涂料的反应活性影响较小，亲水型纳米二氧化硅能大幅度降低粉末涂料的反应活性，延长粉末涂料的固化时间；由于目前粉末涂料的固化炉基本按标准时间设立，降低粉末涂料的反应活性意味着将降低喷涂的单位时间产出或降低粉末涂料的反应完全度；故亲水型纳米二氧化硅、疏水型纳米二氧化硅均可使用，但优选疏水型纳米二氧化硅。

上述技术方案中，步骤a所述改性剂为脂肪酸与季胺盐的共聚物，加入量为氧化物质量的1.5％-3％。

进一步的，所述脂肪酸与季胺盐的共聚物可选用三乙醇胺脂肪酸季铵盐、酯基季铵盐、硬脂酸三乙醇胺酯季铵盐中的至少一种。

上述技术方案中，步骤a所述溶剂的作用是溶解氧化物、改性剂，使完全混合，具体的是溶解改性剂，使其充分包裹氧化物，宜采用的溶剂及用量如下：所述溶剂可采用丙酮、2-丁酮、丁醇、苯甲醇、甲醇、乙醇中的至少一种；溶剂加入量能够溶解氧化物、改性剂即可。

上述技术方案中，步骤b所述控制混合料温度是指控制混合料温度≤50℃，以挥发溶剂即可。

上述技术方案中，由于改性氧化物是在粉末涂料中发挥作用，需包覆在粉末颗粒上，故改性氧化物粒径越小越有利于发挥其功用，越减少改性物的使用量。故步骤c优选采用研磨至粒径为10-50nm的改性氧化物。

本发明所解决的第二个技术问题由上述方法制备而得的改性氧化物，添加进粉末涂料中可降低颗粒之间的相互吸引力，克服粉末涂料的团聚问题，进而提高了粉末涂料的流平性及上粉率，提高粉末涂料的喷涂质量。

本发明所解决的第三个技术问题是改性氧化物在粉末涂料中的应用。

本发明所解决的第四个技术问题是改性氧化物制备所得的粉末涂料，粉末涂料的原料包含树脂、固化剂、助剂、填料、颜料以及本发明改性氧化物，其中改性氧化物的质量分数为0.4％-1.0％。原料树脂、固化剂、助剂、填料、颜料均可采用现有常规粉末涂料用原料。

本发明粉末涂料按质量分数计，包括以下原料：

优选的，按质量分数计，包括以下原料：

进一步的，上述粉末涂料中，加入质量分数1％-5％的蓖麻油衍生物可降低粉末涂料固化时溶体流平阶段的粘度，从而达到促进流动和流平改善脱气的目的；而且改性氧化物可促进蓖麻油衍生物与树脂相溶，避免形成气泡，改善喷涂质量；所述蓖麻油衍生物为氢化蓖麻油、磺化蓖麻油中的至少一种。

具体的，上述粉末涂料按质量分数计，包括以下原料：

优选的，按质量分数计，包括以下原料

本发明粉末涂料中，所述的树脂为粉末涂料领域常规树脂，例如可采用不饱聚酯树脂与环氧树脂，也可采用其他互为固化剂的树脂混合使用；当采用单一树脂时，需配加固化剂以促进粉末涂料固化。

本发明粉末涂料中，所述的助剂为涂料领域常规的助剂，具体视喷涂需求选用，如流平剂、消泡剂、流动助剂、聚乙烯蜡、聚四氟乙烯改性蜡、增电剂中的至少一种。其中，流平剂主要是起流平、消泡作用；流动助剂是改善粉末涂料流动性能的助剂；聚乙烯蜡是增加粉末涂料的耐划伤性能；聚四氟乙烯改性聚乙烯蜡是增加漆膜耐划伤及爽滑感。

所得粉末涂料性能参数为：不饱和聚酯树脂的酸值为68～75mgKOH/g；粘度为3000-6000mPa.s/200℃；玻璃化温度≥53℃；环氧树脂环氧值为0.11～0.13；粘度为4500-8000mPa.s/200℃；软化点为85-95℃。

本发明所解决的第五个技术问题是提供前述粉末涂料的制备方法：

当原料以下述质量分数计时：

包括以下步骤：

1)、将树脂、填料、颜料、助剂混合均匀得混合料；

2)、将混合料挤出、压片，预破碎得片状料；

3)、将片状料与改性氧化物混合，研磨得粉末涂料。

当原料以下述质量分数计时：

包括以下步骤：

1)、将树脂、填料、颜料、助剂混合均匀得混合料；

2)、将混合料挤出、压片，预破碎得片状料；

3)、将片状料与改性氧化物、蓖麻油衍生物混合，研磨得粉末涂料。

上述两种制备方法中，步骤3)混合后研磨可使改性氧化物更均匀的包裹在混合料表面，降低混合料颗粒间相互的吸引力，如先研磨后混合则无法达到提升流化性、流平性的效果；研磨的粒径控制以符合常规粉末涂料要求即可，优选将平均粒径控制在20um左右。

尤其的，上述粉末涂料喷涂后外观表现高光泽、高流平，适用于大面积平板喷涂，例如对喷涂外观面有高流平、高光泽要求，且喷涂面积一般在1m²之上的平面类产品；特别适合电视机金属后盖喷涂。

本发明的有益效果如下：

1、本发明通过将氧化物改性后，可应用于粉末涂料中，在喷涂时，改性氧化物附着于涂料颗粒表面，降低颗粒之间的相互吸引力，解决了粉末涂料的团聚问题，进而提高了粉末涂料的流平性，并且提高了粉末涂料的上粉率。

2、本发明粉末涂料还可以加入酰胺类化合物，与改性氧化物同时使用可避免酰胺类化合物与树脂不相溶，表面形成气泡，提高粉末涂料的喷涂质量。

3、本发明粉末涂料尤其适用于电视机金属后盖喷涂，在保证粉末涂料具备漆膜测试光泽在85°以上的高光泽，保持良好的流平性，起到耐腐蚀防护同时满足电视机后盖的装饰要求。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但应理解的是，不将本发明的保护范围限制于该实施例中。

改性例

按照下述步骤分别制备改性例1-4粉末涂料：

1、按表1比例称取树脂、填料、颜料、助剂混合均匀得混合料；

2、将混合料挤出、压片，预破碎得片状料；

3、按表2比例将片状料与改性氧化物混合，研磨得粉末涂料。

改性例中的改性氧化物的制备方法包括以下步骤：

a、将氧化物、三乙醇胺脂肪酸季铵盐、丙酮混合搅拌使氧化物、改性剂全部溶解得混合料；三乙醇胺脂肪酸季铵盐的加入量以氧化物质量计，为氧化物质量的2.6％；丙酮加入量以使氧化物、三乙醇胺脂肪酸季铵盐完全溶化即可；

b、控制混合料温度≤50℃，搅拌挥发溶剂；

c、将挥发溶剂后的混合料研磨至粒径为10-100nm得改性氧化物；

其中，氧化物由纳米气相二氧化硅与氧化铝C按质量比1:2.2混合得到。

将所得粉末涂料用于电视机金属后盖喷涂，喷涂效果见表3。

对比例

按照下述步骤分别制备对比例1-6粉末涂料：

1、按表1比例称取树脂、填料、颜料、助剂混合均匀得混合料；

2、将混合料挤出、压片，预破碎得片状料；

3、按表2比例将片状料与氧化物混合，研磨得粉末涂料；

其中，对比例1-3中氧化物为氧化铝C，对比例4-6中氧化物为疏水性气相二氧化硅。

将所得粉末涂料用于电视机金属后盖喷涂，喷涂效果见表3。

表1

原料	还氧树脂	酚醛树脂	流平剂	安息香	光亮剂	蜡粉	硫酸钡	颜料
									添加量(g)	350	350	10	3	8	5	265	9

表2

注：表2中加入比例为质量百分比。

表3

其中，粉末涂料成膜后的漆膜表面的流平性能由粉末涂料的熔融粘度、烘烤工艺、升温速率、交联固化温度等共同决定，不能单独使用某种性能评级流平性能的优劣。表3中的等级评定具体标准是：“极好”是指漆膜表面均匀、光滑、无橘纹；“好”是指漆膜表面均匀、较光滑、有轻微橘皮；“一般”是指漆膜表面均匀、但有橘皮；“差”是指漆膜表面有较严重橘皮现象。

由上述对比例可以发现，加入未改性氧化物的对比例流平性能、流化性能、上粉率无法达到均衡，同时保持较优的水平；加入改性氧化物的改性例流平性能、流化性能、上粉率更均衡，而且改性例2-4中上粉率有显著提升；而且改性氧化物粉末涂料中加入量更少。

实施例

实施例中改性氧化物的制备方法包括以下步骤：

a、将氧化物、酯基季铵盐、乙醇混合搅拌使氧化物、改性剂溶化得混合料；三乙醇胺脂肪酸季铵盐的加入量以氧化物质量计，为氧化物质量的2.6％；丙酮加入量以使氧化物、三乙醇胺脂肪酸季铵盐完全溶化即可；

b、控制混合料温度≤50℃，搅拌挥发溶剂；

c、将挥发溶剂后的混合料研磨至粒径为10-100nm得改性氧化物；

其中，氧化物由气相二氧化硅与氧化铝C按质量比1:2.2混合得到。

将所得改性氧化物与其它原料分别按照表4中的实施例1-7称取原料后按下述步骤制备粉末涂料：

1、将树脂、填料、颜料、助剂混合均匀得混合料；

2、将混合料挤出、压片，预破碎得片状料；

3、将片状料与改性氧化物混合，研磨得粉末涂料；

其中，实施例3-5中氢化蓖麻油于步骤3中加入。

将所得粉末涂料用于电视机金属后盖喷涂，喷涂效果对比见表5。

对比例

按照下述步骤分别制备对比例1-2粉末涂料：

1、按表4比例称取树脂、填料、颜料、助剂混合均匀得混合料；

2、将混合料挤出、压片，预破碎得片状料；

3、按表2比例将片状料与氧化物混合，研磨得粉末涂料；

其中，氧化物由气相二氧化硅与氧化铝C按质量比1:2.2混合而得，氧化物未经改性。

将所得粉末涂料用于电视机金属后盖喷涂，喷涂效果见表5。

表4

注：表中涉及“％”为质量百分比。

表5

注：

1、外观是指漆膜表面光洁度，是否存在失光、橘皮、针孔等缺陷。依据缺陷严重程度分为：好、较好、较差、差四个等级。

2、安息角：该粉末涂料安息角要求控制在34°～38°度之间。反应在粉末涂料的流动性上，安息角越小，粉末的堆积性越差，则流动性越好。

3、流挂性能：是指漆膜厚度在55～65um之间的样板，在边缘产生肥边现象的严重程度，“无”是指目视边缘无粉末聚集；“轻微”是指边缘出现目视可见粉末聚集；“一般”是指边缘出现厚度在100um左右，宽度在0.5mm左右粉末聚集；“较严重”是指边缘出现厚度在150um左右，宽度在1mm左右的粉末聚集。

4、流平性能：是指漆膜表面的光滑度。“极好”是指漆膜表面光滑、无橘皮纹；“好”是指漆膜表面目视光滑，无明显可见橘纹；“较好”是指漆膜表面光滑，有较小可见橘纹；“较差”是指漆膜表面有较大的可见橘纹。

5、检测流挂使用材料为直接冲裁而成的0.6mm厚冷轧板。

由表5数据可知，当不添加改性氧化物和氢化蓖麻油时，粉末涂料的流化性、流平性无法同时保持较高水准，而且上粉率较低；单独添加改性氧化物时，粉末涂料的流化性、流平性有了显著的改善，能同时保持较高水准；同时加入改性氧化物、蓖麻油衍生物时，粉末涂料的流平性、流化性、上粉率都能保持较高的水平，但喷涂电视机后盖时加入量不宜过大，否则会出现较为严重的流挂现象。若喷涂其它产品，产品边缘R角越大，流挂现象越不明显。

Claims (17)

1.改性氧化物的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

a、将溶剂溶解氧化物、改性剂得混合料；

b、控制混合料温度，搅拌至挥发溶剂；

c、将步骤b挥发溶剂所得的混合料研磨得粒径为10-100nm的改性氧化物；

其中，步骤a所述氧化物是纳米气相二氧化硅与氧化铝C按质量比1:2～4混合；

步骤a所述氧化物的粒径为20-40nm；

步骤a所述改性剂为脂肪酸与季胺盐的共聚物，加入量为氧化物质量的1.5％-3％；所述脂肪酸与季胺盐的共聚物选用三乙醇胺脂肪酸季铵盐、硬脂酸三乙醇胺酯季铵盐中的至少一种；

步骤a所述溶剂为丙酮、2-丁酮、丁醇、苯甲醇、甲醇、乙醇中的至少一种；

步骤a所述溶剂加入量能够溶解氧化物、改性剂即可。

2.根据权利要求1所述的改性氧化物的制备方法，其特征在于：至少满足以下任意一项：

所述纳米气相二氧化硅采用纳米疏水性气相二氧化硅，所述纳米疏水性气相二氧化硅是由纳米气相二氧化硅与活性硅烷改性所得；

步骤b所述控制混合料温度是指控制混合料温度≤50℃，以挥发溶剂即可；

步骤c采用研磨至粒径为10-50nm的改性氧化物。

3.权利要求1-2任一项所述的方法制备而得的改性氧化物。

4.权利要求3所述的改性氧化物在粉末涂料中的应用。

5.粉末涂料，其特征在于：包含树脂、固化剂、助剂、填料、颜料，权利要求3所述的改性氧化物；以质量分数计，改性氧化物为0.4％-1.0％。

6.根据权利要求5所述的粉末涂料，其特征在于：按质量分数计，包括以下原料：

7.根据权利要求6所述的粉末涂料，其特征在于；按质量分数计，包括以下原料：

8.根据权利要求5-7任一项所述的粉末涂料，其特征在于：以质量分数计，还含有蓖麻油衍生物1％-5％。

9.根据权利要求8所述的粉末涂料，其特征在于：按质量分数计，包括以下原料：

10.根据权利要求9所述的粉末涂料，其特征在于：按质量分数计，包括以下原料

11.根据权利要求8所述的粉末涂料，其特征在于：所述蓖麻油衍生物为氢化蓖麻油、磺化蓖麻油中的至少一种。

12.根据权利要求9-10任一项所述的粉末涂料，其特征在于：所述蓖麻油衍生物为氢化蓖麻油、磺化蓖麻油中的至少一种。

13.根据权利要求5-7、9、10任一项所述的粉末涂料，其特征在于：所述的助剂为流平剂、消泡剂、流动助剂、聚乙烯蜡、聚四氟乙烯改性蜡、增电剂中的至少一种。

14.根据权利要求8所述的粉末涂料，其特征在于：所述的助剂为流平剂、消泡剂、流动助剂、聚乙烯蜡、聚四氟乙烯改性蜡、增电剂中的至少一种。

15.根据权利要求11所述的粉末涂料，其特征在于：所述的助剂为流平剂、消泡剂、流动助剂、聚乙烯蜡、聚四氟乙烯改性蜡、增电剂中的至少一种。

16.根据权利要求12所述的粉末涂料，其特征在于：所述的助剂为流平剂、消泡剂、流动助剂、聚乙烯蜡、聚四氟乙烯改性蜡、增电剂中的至少一种。

17.粉末涂料的制备方法，其特征在于：改性氧化物为权利要求3所述的改性氧化物；

当原料以下述质量分数计时：

包括以下步骤：

1)将树脂、填料、颜料、助剂混合均匀得混合料；

2)将混合料挤出、压片，预破碎得片状料；

3)将片状料与改性氧化物混合，研磨得粉末涂料；

当原料以下述质量分数计时：

包括以下步骤：

1)将树脂、填料、颜料、助剂混合均匀得混合料；

2)将混合料挤出、压片，预破碎得片状料；

3)将片状料与改性氧化物、蓖麻油衍生物混合，研磨得粉末涂料。