CN105111362A - 一种粉末涂料用高效型镜面流平剂及制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种粉末涂料用高效型镜面流平剂及制备方法和应用，其组成成分及质量份数为：丙烯酸正丁酯600-800，甲基丙烯酸月桂酯100-360，羟基丙烯酸酯单体20-50，苯乙烯20-50，偶氮二异丁腈10-25，甲苯900-1500。本发明制得的流平剂数均分子量Mn为6000-7000，分子量分布PDI为1.5-2.8，后期可以经气相二氧化硅吸附制成固体形态。本发明流平剂主要应用于粉末涂料，该流平剂引入了羟基极性基团和苯环，可有效地促进流平剂与粉末涂料中树脂的相容性和对底材的润湿性，进而使涂层具有优异的流平、抗缩孔及增光效果，并且流平剂的Mn为6000-7000，PDI为1.5-2.8，可进一步优化涂层的流平、抗缩孔及增光效果，此外，本发明由于引入了极性基团羟基，可有效地提高涂层在金属底材上的附着力。

Description

一种粉末涂料用高效型镜面流平剂及制备方法和应用

技术领域

本发明属于化学合成技术领域，涉及粉末涂料助剂，尤其是一种粉末涂料用高效型镜面流平剂及制备方法和应用。

背景技术

在粉末涂料高温固化过程中，由于涂层的表面张力不均一，高粘度低表面张力组分下沉至涡流的中间，低粘度高表面张力的组分上升至涡流的周围，从而形成桔皮，并且低表面张力点会迅速铺展，而其余部位流体由于黏度的阻力无法快速铺展，进而形成缩孔。

流平剂可有效地降低粉末涂料的表面张力，改善涂层的黏度。流平剂能够在涂层表面形成一层表面张力均一的流平剂分子层，从而有效避免桔皮和缩孔的形成。传统的流平剂以丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯等单体为原料，经聚合制成一种具有一定黏度的聚合物，再与无机载体混合制成。由于丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯等单体中不含有极性基团，使其不能充分地润湿基材，并且不能与粉末涂料混合均匀，不能在涂层表面形成表面张力均一的分子层，进而影响涂层的流平、抗缩孔和增光效果。流平剂分子量的大小严重影响流平剂的性能，分子量过低的流平剂表面张力太小，使其流平性降低，而分子量过高的流平剂具有较大的黏度，极大降低其流平性。而传统的流平剂未对该性能进行严格的研究及监控。因此，为了更好地改善涂层的流平、抗缩孔及增光效果，研制一种粉末涂料用高效型镜面流平剂是非常必要的。

通过检索，发现如下几篇与本发明专利申请相关的专利公开文献：

1、一种可固化涂料组分(EP0880565A1，1998年02月12日公开)涉及到流动控制剂，是烷基部分含1-20个碳原子的丙烯酸烷基酯或甲基丙烯酸烷基酯的聚合物，但该专利公开文献没有涉及抗缩孔粉末涂料用流平剂。

2、一种用于粉末涂料的固态流平剂及其制作方法(CN1277231，2000年12月20日公开)，提到一种传统液态流平剂，丙烯酸C₁-C₁₂烷基酯和/或其他乙烯基单体的共聚物或均聚物。经制作成固态流平剂后，虽对涂膜有一定的流平作用，但是由于缺少对底材的润湿作用，抗缩孔、针孔效果差。因此，该发明的流平剂需要与润湿剂混合使用，以促进涂层的润湿性，使用麻烦。

3、一种粉末涂料用聚丙烯酸酯类流平剂活性物的制备方法(CN102786626A，2012年11月21日公开)，提到一种粉末涂料用聚丙烯酸酯类流平剂活性物的制备方法，利用由至少一种羟基丙烯酸酯单体和至少一种不含羟基且不与羟基反应的丙烯酸酯类单体聚合后，再经氨基硅氧烷偶联剂改性得到。该发明流平剂中硅氧烷偶联剂的引入会严重干扰其他粉末涂料的性能。并且，该发明不能引入太多的羟基，太多的羟基会使涂层的耐沸水性能下降，而羟基含量过低会使其不能在粉末涂料中充分分散，影响涂层的流平、抗缩孔及增光效果。

4、一种环氧粉末涂料专用反应型高活性流平剂及其制备方法和应用(CN103965676A，2014年08月06日)，提到一种环氧粉末涂料专用反应型高活性流平剂，引入有机基团羟基提高流平剂对底材的润湿性，改善流平剂与粉末涂料中树脂的相容性。但该发明不能引入太多的羟基，太多的羟基会使涂层的耐沸水性能下降，而羟基含量过低会使其不能在粉末涂料中充分分散。并且未调整流平剂的分子量大小及分布，使流平剂的流平性、抗缩孔以及增光性没有达到最佳。

通过对比，本发明专利申请与上述专利公开文献存在本质的不同。

发明内容

本发明目的在于克服现有流平剂与粉末涂料中树脂相容性差等缺点的不足之处，通过引入苯环、羟基，控制分子量大小及分布，提供一种粉末涂料用高效型镜面流平剂及制备方法和应用，该流平剂能够进一步优化流平剂的流平性、抗缩孔性及增光性，提高涂层在金属基材表面的附着力，该流平剂能够应用于制备粉末涂料中，同时该方法工艺简单、操作方便，提高了工作效率，同时也提高了产品的质量水平。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种粉末涂料用高效型镜面流平剂，其组成成分及质量份数为：

而且，所述羟基丙烯酸酯单体为丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯或甲基丙烯酸羟丙酯中的一种或多种。

而且，所述流平剂的数均分子量Mn为6000-7000，分子量分布PDI为1.5-2.8。

如上所述的粉末涂料用高效型镜面流平剂的制备方法，步骤如下：

⑴将总质量70-80％的甲苯负压抽入反应釜中，升温并持续搅拌至回流状态；

⑵将总质量90-99％的偶氮二异丁腈溶于剩余甲苯总质量的10-15％中，得偶氮二异丁腈混合物，并将反应物丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸月桂酯、羟基丙烯酸酯单体和苯乙烯混合均匀，得反应物混合液，在回流状态下，向反应釜中分别滴加上述制得的偶氮二异丁腈混合物和反应物混合液，在2-5h內滴完；

⑶将剩余的偶氮二异丁腈溶于剩余甲苯中，得偶氮二异丁腈溶液，将剩余偶氮二异丁腈溶液在10-50min内向反应釜中补加完，再保温0.5-2.5h，整个反应均保持在回流状态下；

⑷最后减压蒸馏脱除溶剂至无馏出物，放料冷却，即得粉末涂料用高效型镜面流平剂。

而且，所述步骤⑷的粉末涂料用高效型镜面流平剂还经过如下处理：

所述粉末涂料用高效型镜面流平剂经气相二氧化硅吸附制成固体形态的粉末涂料用高效型镜面流平剂。

而且，具体处理过程如下：

所述步骤⑷的粉末涂料用高效型镜面流平剂加入到气相二氧化硅中，二者的质量比例为1-3：1，搅拌均匀后在高速破碎罐高速混合分散1-3min，期间温度不可高于50℃，即可制得分散均匀、颗粒细小的白色粉末状的粉末涂料用高效型镜面流平剂。

如上所述的粉末涂料用高效型镜面流平剂在制备粉末涂料中的应用。

本发明的优点和积极效果是：

1、本流平剂引入了一定量羟基极性基团，提高了对基材的润湿性、与粉末涂料中树脂的相容性和涂层在金属底材上的附着力；该流平剂引入了特定量苯环，进一步提高了流平剂与粉末涂料中树脂的相容性，而不降低涂层的耐沸水性能；该流平剂使涂层具有优异的流平、抗缩孔及增光效果。

2、本流平剂严格控制了分子量大小及分子量分布，控制流平剂的Mn为6000-7000，PDI为1.5-2.8，可进一步优化涂层的流平、抗缩孔及增光效果。

3、本发明流平剂与气相二氧化硅混合，制成固体形态的粉末涂料用高效型镜面流平剂，制成的固态物细腻均一、颗粒细小、方便使用。

4、本发明方法工艺简单、操作方便，提高了工作效率，同时也提高了产品的质量水平，该方法通过控制催化剂、原料、温度和滴加速度等，使得制得的分子量大小为6000-7000，PDI为1.5-2.8。

附图说明

图1为本发明流平剂的分子量大小分布图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进一步详述，下述实施例只是说明性的，不是限定性的，不能以该实施例来限定本发明的保护范围。

本发明中所使用的原料，如无特殊规定，均为本领域内常用的原料；本发明中所使用的方法，如无特殊规定，均为本领域内常用的方法。

实施例1

一种粉末涂料用高效型镜面流平剂，其原料成分及质量分别为：

上述粉末涂料用高效型镜面流平剂的制备方法，其步骤为：

⑴将总质量70-80％的甲苯负压抽入反应釜中，升温并持续搅拌至回流状态；

⑵将总质量的90-99％的偶氮二异丁腈溶于剩余甲苯总质量的10-15％中，得偶氮二异丁腈混合物，并将丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸月桂酯、羟基丙烯酸酯单体和苯乙烯混合均匀，在回流状态下，向反应釜中分别滴加上述制得的偶氮二异丁腈混合物和反应物混合液，在2-5h內滴完；

⑶将剩余的偶氮二异丁腈溶于剩余甲苯中，得偶氮二异丁腈溶液，将剩余偶氮二异丁腈溶液在10-50min内向反应釜中补加完，再保温0.5-2.5h，整个反应均保持在回流状态下；

⑷最后减压蒸馏脱除溶剂至无馏出物，放料冷却，即得粉末涂料用高效型镜面流平剂。

实施例2

一种粉末涂料用高效型镜面流平剂，其原料成分及质量分别为：

上述粉末涂料用高效型镜面流平剂的制备方法，其步骤如下：

⑴将总质量70-80％的甲苯负压抽入反应釜中，升温并持续搅拌至回流状态；

⑵将总质量的90-99％的偶氮二异丁腈溶于剩余甲苯总质量的10-15％中，得偶氮二异丁腈混合物，并将丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸月桂酯、羟基丙烯酸酯单体和苯乙烯混合均匀，在回流状态下，向反应釜中分别滴加上述制得的偶氮二异丁腈混合物和反应物混合液，在2-5h內滴完；

所述羟基丙烯酸酯单体为丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯或甲基丙烯酸羟丙酯中的一种或多种；

⑶将剩余的偶氮二异丁腈溶于剩余甲苯中，得偶氮二异丁腈溶液，将剩余偶氮二异丁腈溶液在10-50min内向反应釜中补加完，再保温0.5-2.5h，整个反应均保持在回流状态下；

⑷最后减压蒸馏脱除溶剂至无馏出物，即得粉末涂料用高效型镜面流平剂；

实施例3

一种粉末涂料用高效型镜面流平剂，其原料成分及质量分别为：

上述粉末涂料用高效型镜面流平剂的制备方法，其步骤同实施例1。

本发明流平剂的实际应用效果及试验情况：

1、为检验本发明的实际应用效果，先把本发明流平剂与气相二氧化硅混合均匀，具体操作为：称取实施例1、2、3制得的流平剂90g，加入到40g气相二氧化硅中，搅拌均匀后在高速破碎罐高速混合分散2min，期间温度不可高于50℃，即可制得分散均匀、颗粒细小的白色粉末，将其分别记为流平剂1、流平剂2、流平剂3。然后根据通用配方，将该固态流平剂1、2、3添加到粉末涂料中，制成配方1、配方2、配方3并和含有传统流平剂的粉末涂料(配方4)作对比，如表1所示，实施例如下：

涂膜附着力性能按GB/T9286-1998规定进行测试；

涂膜耐冲击性能GB/T1732-1993规定进行测试；

涂膜光泽度按GB/T9754的规定，以60°角进行测试；

涂膜耐沸水性能按GB/T1733-1993中乙法的规定进行测试。

表1含不同粉末涂料用流平剂涂层的性能比较表

原料(g)	配方1	配方2	配方3	配方4
					环氧树脂	300	300	300	300
聚酯树脂	300	300	300	300
					流平剂1	10
流平剂2		10
					流平剂3			10
传统流平剂				10
					安息香	3	3	3	3
钛白粉	210	210	210	210
					硫酸钡	180	180	180	180
流平性	平整、无桔皮	平整、无桔皮	平整、无桔皮	平整、稍有桔皮
					抗缩孔性	完全无缩孔	完全无缩孔	完全无缩孔	有少量缩孔
60°光泽(％)	97	98	97	94
					冲击性	通过正反50kg	通过正反50kg	通过正反50kg	通过正反50kg
耐沸水性	无异常(沸水、2h)	无异常(沸水、2h)	无异常(沸水、2h)	无异常(沸水、2h)

通过表1可以看出，合成高效型镜面流平剂时，含极性基团丙烯酸酯单体和苯乙烯的引入，可以进一步促进流平剂与粉末涂料之间的相容性，使流平剂能够在粉末涂料中分散更加均匀，因此流平性及抗缩孔性均非常优异，且光泽有明显提高，如实施例2。本发明流平剂没有损害涂层的耐沸水性，极其适合应用于粉末涂料中。

2、本发明流平剂的分子量大小及分布的相关检测

检测方法为：将20mg的本发明流平剂溶于3.0ml色谱级四氢呋喃溶液中，放置24h后利用凝胶渗透色谱仪(GPC)进行测试；相关的检测结果见图1和表2，从图1和表2可以看出，本发明流平剂的数均分子量为6930，分布为2.39，能够使涂层达到最佳的流平、抗缩孔与增光效果。

表2本发明流平剂的分子量数据表

样品名称

Mn

Mw

Mp

Mz

PDI

Mz/Mw

本发明流平剂

6930

16546

13477

32099

2.39

1.94

Claims (7)

1.一种粉末涂料用高效型镜面流平剂，其特征在于：其组成成分及质量份数为：

2.根据权利要求1所述的粉末涂料用高效型镜面流平剂，其特征在于：所述羟基丙烯酸酯单体为丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯或甲基丙烯酸羟丙酯中的一种或多种。

3.根据权利要求1或2所述的粉末涂料用高效型镜面流平剂，其特征在于：所述流平剂的数均分子量Mn为6000-7000，分子量分布PDI为1.5-2.8。

4.一种如权利要求1至3任一项所述的粉末涂料用高效型镜面流平剂的制备方法，其特征在于：步骤如下：

⑴将总质量70-80％的甲苯负压抽入反应釜中，升温并持续搅拌至回流状态；

⑵将总质量90-99％的偶氮二异丁腈溶于剩余甲苯总质量的10-15％中，得偶氮二异丁腈混合物，并将反应物丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸月桂酯、羟基丙烯酸酯单体和苯乙烯混合均匀，得反应物混合液，在回流状态下，向反应釜中分别滴加上述制得的偶氮二异丁腈混合物和反应物混合液，在2-5h內滴完；

⑶将剩余的偶氮二异丁腈溶于剩余甲苯中，得偶氮二异丁腈溶液，将剩余偶氮二异丁腈溶液在10-50min内向反应釜中补加完，再保温0.5-2.5h，整个反应均保持在回流状态下；

⑷最后减压蒸馏脱除溶剂至无馏出物，放料冷却，即得粉末涂料用高效型镜面流平剂。

5.根据权利要求4所述的粉末涂料用高效型镜面流平剂的制备方法，其特征在于：所述步骤⑷的粉末涂料用高效型镜面流平剂还经过如下处理：

所述粉末涂料用高效型镜面流平剂经气相二氧化硅吸附制成固体形态的粉末涂料用高效型镜面流平剂。

6.根据权利要求5所述的粉末涂料用高效型镜面流平剂的制备方法，其特征在于：具体处理过程如下：

所述步骤⑷的粉末涂料用高效型镜面流平剂加入到气相二氧化硅中，二者的质量比例为1-3：1，搅拌均匀后在高速破碎罐高速混合分散1-3min，期间温度不可高于50℃，即可制得分散均匀、颗粒细小的白色粉末状的粉末涂料用高效型镜面流平剂。

7.如权利要求1至3任一项所述的粉末涂料用高效型镜面流平剂在制备粉末涂料中的应用。