CN104974638A - 一种砂纹环氧粉末涂料 - Google Patents

一种砂纹环氧粉末涂料 Download PDF

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Abstract

本发明涉及粉末涂料技术领域，具体公开了一种砂纹环氧粉末涂料，基体材料选用多官能度的改性环氧树脂和聚酯树脂固化剂，交联密度高；颜填料选用偶联剂改性颜料和偶联剂改性填料，相比于传统颜填料，其表面张力更低，具有更好的分散性和润湿性，能够更加均匀的分布在基体材料中，使得涂层具有漂亮的外观，纹理清晰，手感良好；选用丙烯酸酯类聚合物作为流平剂，添加砂纹剂；还加入纳米材料，提高涂料的耐老化、耐溶剂、耐腐蚀、耐沾污等性能。应用本发明砂纹环氧粉末涂料制得涂层具有优良的附着力，良好的耐化学品性、耐高温性和耐冲击性，能在较大温度范围内起保护作用，耐介质渗透性好，具有长效防腐效果。

Description

一种砂纹环氧粉末涂料
技术领域
本发明涉及粉末涂料技术领域。
背景技术
一般环氧粉末涂料使用的树脂是双酚A型环氧树脂，分子结构为：
普通双酚A环氧树脂分子的两端是反应能力很强的环氧基，分子主链上有许多醚键，是一种线型聚醚结构，n值较大的树脂分子链上有规律地、相距较远地出现许多仲羟基，可以看成是一种长链多元醇，主链上还有大量苯环、次甲基和异丙基。环氧树脂的各结构单元赋予树脂以下功能：环氧基和羟基赋予树脂反应性，使树脂固化物具有很强的内聚力和粘接力。醚健和羟基是极性基团，有助于提高浸润性和粘附力。醚健和C-C键使大分子具有柔顺性。苯环赋予聚合物以耐热性和刚性。异丙基也赋于大分子一定的刚性。-C-O-键的键能高，从而提高了耐碱性。
但是，从普通双酚A环氧树脂结构中看出，环氧基只在端基上，因此涂膜交联密度低，具有很好的柔韧性，但耐化学品性、耐高温性、耐冲击性相对较差。因而制备出的涂料耐介质渗透性不好，长效防腐效果差。
纳米材料是指直径小于100纳米的材料，1纳米等于10-9米，如果将1纳米同1米进行比较，就好像拿1.25厘米直径大小的10美分硬币同直径12756公里的地球相比，由于其颗粒尺寸在纳米范围，所以其比表面积超过常规材料的数十倍，因其表面活性极高，这种表面活性的作用使其具有量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应、宏观量子隧道效应等特殊性质，将纳米材料用于涂料中，有可能改变涂料的固有特性，提高其某些性能。
硅烷偶联剂通式为YSiXn ，其中n=0～3；X－可水解的基团；Y一有机官能团，能与树脂起反应。X 通常是氯基、甲氧基、乙氧基、甲氧基乙氧基、乙酰氧基等，这些基团水解时即生成硅醇（Si(OH)3），而与无机物质结合,形成硅氧烷。Y是乙烯基、氨基、环氧基、甲基丙烯酰氧基、巯基或脲基。这些反应基可与有机物质反应而结合。因此，通过使用硅烷偶联剂，可在无机物质和有机物质的界面之间架起“分子桥”，把两种性质悬殊的材料连接在一起提高复合材料的性能和增加粘接强度的作用。硅烷偶联剂的这一特性最早应用于玻璃纤维增强塑料（玻璃钢）上，作玻璃纤维的表面处理剂，使玻璃钢的机械性能、电学性能和抗老化性能得到很大的提高，在玻璃钢工业中的重要性早已得到公认。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种砂纹环氧粉末涂料，其基体交联密度高，具有优良的附着力；本发明涂料制作的涂层具有较高的玻璃化温度，能在较大温度范围中起保护作用，耐介质渗透性好，具有长效防腐效果，防止杂物粘附、沉积，减少日常维护清理；具有漂亮的外观，纹理清晰，手感良好；涂层致密、坚韧、耐磨，具有良好的耐冲击性、柔韧性和粘结力，能抵抗施工中的外力破坏，使用寿命长。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种砂纹环氧粉末涂料，包括以下组份及质量比：
改性环氧树脂                                   60～90份
流平剂                                         1～2份
固化剂                                         60～90份
偶联剂改性颜料                                 3～10份
偶联剂改性填料                                 60～90份
纳米材料                                     3～5份
砂纹剂                                         0.2～0.4份                                     
其它助剂                                       1～5份，
所述改性环氧树脂为化学式A、化学式B中的一种或多种，所述流平剂为丙烯酸酯类聚合物，所述固化剂为聚酯树脂，所述纳米材料为纳米碳酸钙、纳米二氧化钛或纳米二氧化硅，所述其它助剂包括增硬剂或疏松剂；
所述化学式A为
，
所述化学式B为
；
上述各种组分混合均匀后经挤出机挤出，挤出温度为90～110℃，挤出物经冷却、破碎后得到大小一致的料片，料片再经研磨得到所述砂纹环氧粉末涂料，其粒度分布为32～34um。
进一步地，所述偶联剂改性颜料采用如下方法获得：
按质量比分别量取硅烷偶联剂30～40份，颜料 60～70份，将硅烷偶联剂均匀加入颜料中同时混料，使混料均匀即得。
进一步地，所述偶联剂改性填料采用如下方法获得：
按质量比分别量取硅烷偶联剂10～20份，填料 80～90份，将硅烷偶联剂均匀加入填料中同时混料，使混料均匀即得。
优选的，所述砂纹环氧粉末涂料，其组份质量比为：
改性环氧树脂                                   60～70份
丙烯酸酯类聚合物                               1～2份
聚酯树脂                                       60～70份
偶联剂改性颜料                                 3～10份
偶联剂改性填料                                 60～70份
纳米碳酸钙                                   3～5份
砂纹剂                                         0.2～0.4份                                     
其它助剂                                       1～3份，
所述改性环氧树脂为化学式A、化学式B中的一种或多种，所述其它助剂包括增硬剂或疏松剂；
所述化学式A为
，
所述化学式B为
；
上述各种组分混合均匀后经挤出机挤出，挤出温度为90～110℃，挤出物经冷却、破碎后得到大小一致的料片，料片再经研磨得到所述砂纹环氧粉末涂料，其粒度分布为32～34um。
砂纹剂是一种专为粉体涂料设计的聚四氟乙烯（PTEE）与改性聚乙烯(PE)微粉化蜡，它能赋予粉末涂料消光的耐磨砂纹效果。利用砂纹剂与熔融涂层的表面张力或相容性差异，或影响涂层的熔融黏度和固化速度，能够对粉末涂料起到物理分隔、消光起砂、增加硬度等效果。
纳米材料为粒径为1～100纳米的纳米填料，可以为纳米TiO2、纳米SiO2、纳米CaCO3等，粉末涂料中添加纳米材料不仅使涂料的传统性能有很大改善，而且赋予涂料许多新的特性和性能。纳米环氧涂料在常规的力学性能如附着力、硬度、耐冲刷性、抗冲击性、柔韧性方面会得到提高，还有可能提高涂料的耐老化、耐溶剂、耐腐蚀、耐沾污等性能。
流平剂是一种常用的涂料助剂，它能促使涂料在干燥成膜过程中形成一个平整、光滑、均匀的涂膜，能有效降低涂饰液表面张力，提高其流平性和均匀性的一类物质。
固化剂又名硬化剂、熟化剂或变定剂，是一类增进或控制固化反应的物质或混合物。树脂固化是经过缩合、闭环、加成或催化等化学反应，使热固性树脂发生不可逆的变化过程，固化是通过添加固化（交联）剂来完成的。固化剂是必不可少的添加物，无论是作粘接剂、涂料、浇注料都需添加固化剂，否则环氧树脂不能固化。 固化剂的品种对固化物的力学性能、耐热性、耐水性、耐腐蚀性等都有很大影响。
颜填料用偶联剂处理，偶联剂是一种双功能分子， 这样偶联剂分子一端与无机填料、颜料反应，另一端与环氧树脂反应，这样整个涂层紧密结合成为一个整体，提高了涂层的致密性及附着力，降低了吸水性，增强了耐盐雾能力。
偶联剂改性颜料使用效果：
1）提高颜料分散性，使颜料充分分散提高着色力，避免了颜料加量多影响漆膜表面的难题；
2）提高颜料与树脂间的粘合力，使树脂与颜料间充分混合，树脂与颜料融为一体，提高了颜料与树脂粘合力。
本发明中偶联剂改性填料使用效果：
1）提高填料分散，避免了填料分散不均匀，导致涂层表面手感不细腻，颗粒不均匀；
2）提高填料与树脂间的粘合力，使涂层表面与基材能更好的粘合，从而增强漆膜与涂层的附着力。                       
常用增硬剂主要为高密度蜡粉，如聚酰胺蜡粉、聚乙烯蜡微粉、聚丙烯蜡微粉等。
疏松剂主要成分是二氧化硅，该产品应用在粉末涂料中能提高成品粉的自由流动性和松散型，对粉末结块有辅助的改善作用，不会因为参与挤出而影响涂膜表面的光泽与流平。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明涂料采用多官能度环氧树脂，反应性强，交联密度大，具有非常好的附着力，实践证明，从未发生脱落现象。本发明涂料在施工中配合适中的胶化时间和固化时间，不仅使得涂层具有优良的内在质量，同时具有漂亮的外观，纹理清晰，手感良好。本发明涂料制作的涂层具有较高的玻璃化温度，能在较大温度范围中起保护作用，耐介质渗透性好，具有长效防腐效果，防止杂物粘附、沉积，减少日常维护清理。同时涂层致密、坚韧、耐磨，具有良好的耐冲击性、柔韧性和粘结力，能抵抗施工中的外力破坏，具有10年以上的使用寿命。
具体实施方式
水、氧和离子是腐蚀的三要素。涂层是一种高聚物薄膜，能不同程度地阻缓上述三因素的透过而发挥防腐蚀作用，如何更好地降低透水性、透氧性、透离子性、吸水性，提高玻璃化温度Tg，使环氧涂层具有优异的屏蔽能力，是解决问题的关键。
本发明提供一种砂纹环氧粉末涂料，通过静电喷涂工艺均匀的涂覆于被保护物体表面，再经加热熔融，冷却生成砂纹环氧保护涂层。该粉末涂料的基体材料选用多官能度的改性环氧树脂和聚酯树脂固化剂，交联密度高，使得涂层具有优良的附着力，良好的耐化学品性、耐高温性和耐冲击性，能在较大温度范围内起保护作用，耐介质渗透性好，具有长效防腐效果。该粉末涂料还使用了偶联剂改性颜料和偶联剂改性填料，相比于传统颜填料，其表面张力更低，具有更好的分散性和润湿性，能够更加均匀的分布在基体材料中，使得涂层具有漂亮的外观，纹理清晰，手感良好。
为了更加清楚的说明本发明，提供以下具体实施例：
实施例1
一、按如下质量比称取组分，
改性环氧树脂                                   60份
丙烯酸酯类聚合物                               1份
聚酯树脂                                       60份
偶联剂改性颜料                                 3份
偶联剂改性填料                                 60份
纳米碳酸钙                                   3份
砂纹剂                                         0.2份                                     
增硬剂                                         1份
改性环氧树脂为化学式A、化学式B中的一种或多种；
所述化学式A为
，
所述化学式B为
；
偶联剂改性颜料制备方法为：
按质量比分别量取硅烷偶联剂35份，颜料 65份，将硅烷偶联剂均匀加入颜料中同时混料，使混料均匀即得。
偶联剂改性填料制备方法为：
按质量比分别量取硅烷偶联剂15份，填料 85份，将硅烷偶联剂均匀加入填料中同时混料，使混料均匀即得。
二、预混：上述各种组分投入预混器中，充分混合均匀（约5-7分钟）。
三、挤出：混合均匀后经挤出机挤出，螺杆10-15HZ，挤出机温度设定为90～110℃，保证原材料均匀的通过挤出机，并充分的冷却，粗破碎要均匀，料片大小一致。
四、按工艺要求设定设备参数（副磨25-28HZ,主磨45-50HZ）,料片经研磨得到砂纹环氧粉末涂料，其粒度分布为32～34um。
实施例2
一、按如下质量比称取组分，
改性环氧树脂                                   90份
丙烯酸酯类聚合物                               2份
聚酯树脂                                       90份
偶联剂改性颜料                                 10份
偶联剂改性填料                                 90份
纳米碳酸钙                                   5份
砂纹剂                                         0.4份                                     
增硬剂                                         1.5份
疏松剂                                         3.5份，
改性环氧树脂为化学式A、化学式B中的一种或多种；
所述化学式A为
，
所述化学式B为
；
偶联剂改性颜料制备方法为：
按质量比分别量取硅烷偶联剂30份，颜料 60份，将硅烷偶联剂均匀加入颜料中同时混料，使混料均匀即得。
偶联剂改性填料制备方法为：
按质量比分别量取硅烷偶联剂10份，填料 80份，将硅烷偶联剂均匀加入填料中同时混料，使混料均匀即得。
二、预混：上述各种组分投入预混器中，充分混合均匀（约5-7分钟）。
三、挤出：混合均匀后经挤出机挤出，螺杆10-15HZ，挤出机温度设定为90～110℃，保证原材料均匀的通过挤出机，并充分的冷却，粗破碎要均匀，料片大小一致。
四、按工艺要求设定设备参数（副磨25-28HZ,主磨45-50HZ）,料片经研磨得到砂纹环氧粉末涂料，其粒度分布为32～34um。
实施例3
一、按如下质量比称取组分，
改性环氧树脂                                   70份
丙烯酸酯类聚合物                               1.3份
聚酯树脂                                       70份
偶联剂改性颜料                                 6份
偶联剂改性填料                                 70份
纳米碳酸钙                                   4份
砂纹剂                                         0.3份                                     
增硬剂                                         2份
疏松剂                                         1份，
改性环氧树脂为化学式A、化学式B中的一种或多种；
所述化学式A为
，
所述化学式B为
；
偶联剂改性颜料制备方法为：
按质量比分别量取硅烷偶联剂40份，颜料70份，将硅烷偶联剂均匀加入颜料中同时混料，使混料均匀即得。
偶联剂改性填料制备方法为：
按质量比分别量取硅烷偶联剂20份，填料90份，将硅烷偶联剂均匀加入填料中同时混料，使混料均匀即得。
二、预混：上述各种组分投入预混器中，充分混合均匀（约5-7分钟）。
三、挤出：混合均匀后经挤出机挤出，螺杆10-15HZ，挤出机温度设定为90～110℃，保证原材料均匀的通过挤出机，并充分的冷却，粗破碎要均匀，料片大小一致。
四、按工艺要求设定设备参数（副磨25-28HZ,主磨45-50HZ）,料片经研磨得到砂纹环氧粉末涂料，其粒度分布为32～34um。
实施例4
一、按如下质量比称取组分，
改性环氧树脂                                   62份
丙烯酸酯类聚合物                               1.3份
聚酯树脂                                       68份
偶联剂改性颜料                                 7份
偶联剂改性填料                                 65份
纳米碳酸钙                                   3.5份
砂纹剂                                         0.4份                                     
增硬剂                                         1.5份
疏松剂                                         1.5份，
改性环氧树脂为化学式A、化学式B中的一种或多种；
所述化学式A为
，
所述化学式B为
；
偶联剂改性颜料制备方法为：
按质量比分别量取硅烷偶联剂32份，颜料68份，将硅烷偶联剂均匀加入颜料中同时混料，使混料均匀即得。
偶联剂改性填料制备方法为：
按质量比分别量取硅烷偶联剂12份，填料86份，将硅烷偶联剂均匀加入填料中同时混料，使混料均匀即得。
二、预混：上述各种组分投入预混器中，充分混合均匀（约5-7分钟）。
三、挤出：混合均匀后经挤出机挤出，螺杆10-15HZ，挤出机温度设定为90～110℃，保证原材料均匀的通过挤出机，并充分的冷却，粗破碎要均匀，料片大小一致。
四、按工艺要求设定设备参数（副磨25-28HZ,主磨45-50HZ）,料片经研磨得到砂纹环氧粉末涂料，其粒度分布为32～34um。
实施例1～4所得砂纹环氧粉末涂料经静电喷涂和加热固化（180℃，15min）制成的漆层均满足如下参数：
冲击强度：正反冲50kg/cm               执行标准GB/T1732-93
光泽（60°）：20°+2                   执行标准GB/T9754-2007
弯    曲：2mm                         执行标准GB/T6742-2007
铅 笔 硬 度： 2H                      执行标准GB/T6739-2006
附 着 力（划格法）：2mm                执行标准GB/T9286-1998
耐水煮：2小时涂层无变化              执行标准GB/T1733-1993
漆膜厚度 40～70um                     执行标准GB/T1345.2-1992。

Claims (4)

1.一种砂纹环氧粉末涂料，其特征在于，包括以下组份及质量比：
改性环氧树脂                                   60～90份
流平剂                                         1～2份
固化剂                                         60～90份
偶联剂改性颜料                                 3～10份
偶联剂改性填料                                 60～90份
纳米材料                                        3～5份
砂纹剂                                         0.2～0.4份                                     
其它助剂                                       1～5份，
所述改性环氧树脂为化学式A、化学式B中的一种或多种，所述流平剂为丙烯酸酯类聚合物，所述固化剂为聚酯树脂，所述纳米材料为纳米碳酸钙、纳米二氧化钛或纳米二氧化硅，所述其它助剂包括增硬剂或疏松剂；
所述化学式A为
，
所述化学式B为
；
上述各种组分混合均匀后经挤出机挤出，挤出温度为90～110℃，挤出物经冷却、破碎后得到大小一致的料片，料片再经研磨得到所述砂纹环氧粉末涂料，其粒度分布为32～34um。
2.根据权利要求１所述的一种砂纹环氧粉末涂料，其特征在于所述偶联剂改性颜料采用如下方法获得：
按质量比分别量取硅烷偶联剂30～40份，颜料 60～70份，将硅烷偶联剂均匀加入颜料中同时混料，使混料均匀即得。
3.根据权利要求１所述的一种砂纹环氧粉末涂料，其特征在于所述偶联剂改性填料采用如下方法获得：
按质量比分别量取硅烷偶联剂10～20份，填料 80～90份，将硅烷偶联剂均匀加入填料中同时混料，使混料均匀即得。
4.根据权利要求１所述的一种砂纹环氧粉末涂料，其特征在于，所述的组份质量比为：
改性环氧树脂                                   60～70份
丙烯酸酯类聚合物                               1～2份
聚酯树脂                                       60～70份
偶联剂改性颜料                                 3～10份
偶联剂改性填料                                 60～70份
纳米碳酸钙                                       3～5份
砂纹剂                                         0.2～0.4份
其它助剂                                       1～3份。
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