CN105419583A - 一种粉末涂料添加剂及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种粉末涂料添加剂及其制备方法和应用。粉末涂料添加剂包括阳离子表面活性剂、聚乙烯醇缩丁醛树脂、纳米二氧化硅，高级脂肪酸和碳酸钙。先将碳酸钙、纳米二氧化硅、聚乙烯醇缩丁醛和阳离子表面活性剂混合均匀后再加入高级脂肪酸，混匀即得。将添加剂加入现有粉末涂料中，能有效提高静电喷涂时粉末粒子的带电量，提高上粉率。喷粉时能够将工件表面电荷及时泄露掉，从而克服静电屏蔽效应，增大工件喷涂面积，喷涂面积增大15％以上；同时使边角或内表面易于上粉，涂装工件边角处上粉明显改善。减少了施工中的浪费，降低了企业生产成本。使得粉末涂料在操作方便的同时，解决了涂装工件边角上粉的难题，应用广泛。

Description

一种粉末涂料添加剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及粉末涂料添加剂技术领域，尤其涉及一种粉末涂料添加剂及其制备方法和应用。

背景技术

粉末涂料是一种不含溶剂、100％固体份的以粉末形态涂装的新型环保涂料，该涂料由特制树脂、颜填料、固化剂及其它助剂，以一定的比例混合，再通过热挤塑和粉碎过筛等工艺制备而成。粉末涂料经静电喷涂、摩擦喷涂(热固方法)或流化床浸涂(热塑方法)，再加热烘烤熔融固化，使形成平整光亮的永久性涂膜，达到装饰和防腐蚀的目的。其中，静电喷涂方式的操作简单易行，被广泛应用。

但是，静电喷涂的最大的缺陷在于静电屏蔽而产生“法拉第”效应，这使得被喷涂工件的边角及凹凸部分的涂装变得异常困难。同时随着涂膜厚度的增加，负电荷在工件表面大量累积导致排斥现象发生，从而影响粉末进一步沉积，降低了上粉率。

发明内容

针对现有技术的上述缺陷和问题，本发明的目的是提供一种粉末涂料添加剂及其制备方法和应用。解决了现有粉末涂料采用静电喷涂方式涂装时，被喷涂工件的边角及凹凸部分的涂装困难，以及喷涂厚膜时上粉率差的技术问题。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明的一种粉末涂料添加剂，按重量份，包括阳离子表面活性剂200～300份、聚乙烯醇缩丁醛树脂100～150份、纳米二氧化硅200～300份，高级脂肪酸50～100份和碳酸钙100～150份。

进一步地，本发明中，所述阳离子表面活性剂，作为主要的带电剂加入，优选选用阳离子季铵盐型表面活性剂。具体优选采用十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐。通过多次试验分析选定，其长碳链具有的亲油性，能很好的与树脂融合，而不产生缩孔之类的弊端。硝酸盐的极性高，带电性高于烷基咪唑啉类结构。并且生产制备工艺相对简单，单价低于月桂酰胺丙基三甲基硫酸甲酯盐。

所述聚乙烯醇缩丁醛树脂，作为增稠剂加入，起到增加粉末涂料原料间的粘结力，增加该添加剂的密实度，以及粉末涂料流平度的作用。用在涂料中的增稠剂除了聚乙烯醇缩丁醛树脂外，还有有机膨润土、气相白炭黑、聚乙烯蜡等，但是，这些材料存在影响流平，降低光泽，比重较大分层等弊端而弃用。因此，聚乙烯醇缩丁醛树脂是本发明中提出的与其他原料的协同作用最好，有机配合最佳的选择。

所述纳米二氧化硅，作为具有高比表面积的载体，能够将阳离子表面活性剂吸附在其表面及表面的微小孔隙中，稳定。优选采用比表面积100m²/g以上的纳米二氧化硅，其吸收液态活性剂后，物料体系整体干燥，流动性好。具体优选为气相法生产的纳米二氧化硅。

所述高级脂肪酸作为辅助带电剂，在涂料熔融流平时，带走涂料中的水分，减少涂层气孔的产生，提高涂膜饱满度的作用，同时也有起到辅助带电效果。高级脂肪酸是指碳原子数不低于10的脂肪酸。本发明中，优选为碳原子数为15～20的脂肪酸。例如，碳原子数为17的脂肪酸。

所述碳酸钙，优选为轻质碳酸钙。由于阳离子季铵盐(表面活性剂)是呈膏状或流动状态的，在使用过程中不宜控制加量，需要载体来吸收，如果全部采用纳米二氧化硅则吸收得不够彻底且需要的量很大，成本太高，而且导致添加剂的比重小。而碳酸钙的比表面积大，吸收效果也很理想。因此，用碳酸钙和气相二氧化硅协作吸收，平衡添加剂的比重，另外其单价远低于二氧化硅，加入后降低整个体系的成本。

进一步地，所述碳酸钙优选为1250目轻质碳酸钙。

进一步优选地，按重量份，所述粉末涂料添加剂包括阳离子表面活性剂230～280份、聚乙烯醇缩丁醛树脂110～130份、气相法二氧化硅230～280份，高级脂肪酸60～90份和碳酸钙110～130份。

进一步优选地，按重量份，所述粉末涂料添加剂包括阳离子表面活性剂250份、聚乙烯醇缩丁醛树脂120份、气相法二氧化硅250份，高级脂肪酸80份和碳酸钙120份。

进一步优选的技术方案是，采用脂肪酸金属皂代替高级脂肪酸，所述脂肪酸金属皂重量份为50～100份。

优选地，所述脂肪酸金属皂重量份为60～90份。

优选地，所述脂肪酸金属皂重量份为80份。

进一步地，所述脂肪酸金属皂选用硬脂酸锌或者硬脂酸钙。

本发明的一种粉末涂料添加剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、按上述一种粉末涂料添加剂的原料及用量，准备各原料；

步骤二、依次将碳酸钙、纳米二氧化硅、聚乙烯醇缩丁醛和阳离子表面活性剂投入混合器中，混合5～8分钟，得部分混合料；

步骤三、向步骤二的部分混合料中加入高级脂肪酸，再混合2～5分钟，即完成粉末涂料添加剂的制备。

本发明的一种粉末涂料添加剂作为添加剂加入到配方料中制备粉末涂料的应用。

进一步地，在应用中，所述粉末涂料添加剂的添加量占粉末涂料的总配方重量的0.2％～0.8％。

优选地，在应用中，所述粉末涂料添加剂的添加量占粉末涂料的总配方重量的0.4％～0.6％。

最佳地，在应用中，所述粉末涂料添加剂的添加量占粉末涂料的总配方重量的0.5％。

本发明的一种粉末涂料添加剂是由作为带电剂的阳离子表面活性剂、载体纳米二氧化硅、辅助带电剂高级脂肪酸(或脂肪酸金属皂)、增稠剂聚乙烯醇缩丁醛和辅助载体碳酸钙混合组成的粉末状化工产品。其中，纳米二氧化硅具有比较高的比表面积，作为载体能吸收阳离子表面活性剂，还可以改变粉末涂料的粘度，对粉末涂料的喷涂上粉具有很大的帮助。同时，碳酸钙辅助吸收原料体系中的液体，平衡比重。本发明的5种组分相辅相成，组成了带电量大，上粉率高的粉末涂料添加剂。

本发明的一种粉末涂料添加剂加入现有粉末涂料的配方料中，能有效地提高静电喷涂时粉末粒子的带电量，从而提高粉末颗粒在被涂装工件上的吸附力，最终使吸附在工件上的涂料增多，也就是提高了粉末涂料的上粉率。喷粉时能够将工件表面电荷及时泄露掉，从而克服静电屏蔽效应，增大工件喷涂面积，喷涂面积增大15％以上；同时使边角或内表面易于上粉，涂装工件边角处上粉多，涂装防护效果明显改善。

本发明的粉末涂料添加剂添提高了粉末涂料在涂装过程中喷涂面积的扩大，减少了施工中的浪费，降低了企业生产成本。而且使得粉末涂料在操作方便的同时，解决了涂装工件边角上粉的难题，应用广泛。

具体实施方式

下面将结合本发明的实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的实施例中，重量份的基准采用1g。当然采用其他基准的具体用量均也属于本发明的保护范围。

实施例1

实施例1的一种粉末涂料添加剂，包括阳离子表面活性剂200g、聚乙烯醇缩丁醛树脂100g、纳米二氧化硅200g，高级脂肪酸50g和碳酸钙100g。

其中，阳离子表面活性剂采用十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐。纳米二氧化硅采用气相二氧化硅。高级脂肪酸采用碳原子数为17的脂肪酸。碳酸钙采用1250目轻质碳酸钙。

其中，气相二氧化硅是指采用气相法制备的一种纳米二氧化硅，是极其重要的高科技超微细无机新材料之一，由于其粒径很小，因此比表面积大，表面吸附力强，表面能大，化学纯度高、分散性能好、热阻、电阻等方面具有特异的性能，具有优越的稳定性、补强性、增稠性和触变性。

采用如下制备方法制备：称取上述各原料；首先将碳酸钙、纳米二氧化硅、聚乙烯醇缩丁醛树脂和阳离子表面活性剂投入混合器中，混合5～8分钟(优选6分钟)，得部分混合料；再向部分混合料中加入高级脂肪酸，再混合2～5分钟(优选3分钟)，即完成粉末涂料添加剂的制备。

实施例2

实施例2的一种粉末涂料添加剂，包括阳离子表面活性剂250g、聚乙烯醇缩丁醛树脂120g、纳米二氧化硅250g，高级脂肪酸80g和碳酸钙120g。

其中，阳离子表面活性剂采用十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐。纳米二氧化硅采用气相二氧化硅。高级脂肪酸采用碳原子数为17的脂肪酸。碳酸钙采用1250目轻质碳酸钙。

实施例2的一种粉末涂料添加剂采用与实施例1记载的相同的制备方法制备。

实施例3

实施例3的一种粉末涂料添加剂，包括阳离子表面活性剂300g、聚乙烯醇缩丁醛树脂150g、纳米二氧化硅300g，高级脂肪酸100g和碳酸钙150g。

其中，阳离子表面活性剂采用十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐。纳米二氧化硅采用气相二氧化硅。高级脂肪酸采用碳原子数为17的脂肪酸。碳酸钙采用1250目轻质碳酸钙。

实施例3的一种粉末涂料添加剂采用与实施例1记载的相同的制备方法制备。

实施例4

实施例4的一种粉末涂料添加剂，包括阳离子表面活性剂250g、聚乙烯醇缩丁醛树脂120g、纳米二氧化硅250g，脂肪酸金属皂80g和碳酸钙120g。

其中，阳离子表面活性剂采用十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐。纳米二氧化硅采用气相二氧化硅。脂肪酸金属皂采用硬脂酸锌。碳酸钙采用1250目轻质碳酸钙。

实施例4的一种粉末涂料添加剂采用与实施例1记载的相同的制备方法制备。

实施例5应用实例

本发明的一种粉末涂料添加剂作为添加剂加入到配方料中制备粉末涂料的应用。

进一步优选的技术方案是，在应用中，所述粉末涂料添加剂的添加量占粉末涂料总配方重量的0.2％～0.8％。其中，所述总配方重量是指包括了本发明的粉末涂料添加剂重量和现有常规配方料重量的总重量。

优选地，在应用中，所述粉末涂料添加剂的添加量占粉末涂料总配方重量的0.3％～0.6％。

最佳地，在应用中，所述粉末涂料添加剂的添加量占粉末涂料总配方重量的0.5％。

本发明中为了验证粉末涂料添加剂的作用，本发明提供了一种具体的在基础粉末涂料中添加了本发明的实施例1至实施例4的添加剂的改良粉末涂料。其中，按质量百分比，基础粉末涂料由46.5％的聚酯树脂、3.5％的TGIC(异氰尿酸三缩水甘油酯)、0.8％～1.5％的流平剂、1％～1.5％的湿润促进剂、0.3％的消泡剂和47.7％的颜填料组成。将上述组分混合后，依次经过原材料预分散——熔融挤出——压片破碎——磨粉筛分——包装的过程进行加工即可。

则添加本发明添加剂的改良粉末涂料，按质量百分比，由46.5％的聚酯树脂、3.5％的TGIC、0.8％～1.5％的流平剂、1％～1.5％的湿润促进剂、0.3％的消泡剂、46.8％～48％的颜填料和0.2％～0.8％的本发明的添加剂组成。将上述组分混合后，依次经过原材料预分散——熔融挤出——压片破碎——磨粉筛分——包装的过程进行加工即可。

具体地，本实施例5中给出了如下具体组分及含量的基础涂料和改良粉末涂料的配方。含量均为质量百分数。

其中，流平剂、湿润促进剂和颜填料均采用本领域的常规试剂。

性能测试如下：

将上述基础粉末涂料和改良粉末涂料1至6，在相同的流水线中用80KV的静电发生器按相同的方法和条件进行涂装对比，将20kg的上述粉末涂料对同类工件进行静电喷涂，在喷涂厚度一样的情况下，喷涂面积如下表1所示。喷涂对象及喷涂参数为：采用配电柜箱体，长宽高分别是55×40×25㎝，内外表面涂装，外表面平均厚度70μm，内表面40μm。

表1

由表1可见，在喷涂等量的粉末涂料的前提下，改良粉末涂料的喷涂面积比基础粉末涂料的喷涂面积增大了15％以上。改良粉末涂料能够将工件表面电荷及时泄露掉，从而克服静电屏蔽效应，增大工件喷涂面积。

同时观察喷涂后的工件的边角发现，采用基础粉末涂料喷涂的工件的边角不上粉。而采用改良粉末涂料1至6喷涂的工件的边角均上粉，上粉情况改善明显。

同时，对粉末上粉率进行分析，上粉率即工件表面沉积的粉末涂料与使用粉末涂料质量之比。上粉率数值如表2所示。

表2

由表2的数据可知，改良粉末涂料的上粉率明显提高，平均在15％以上。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种粉末涂料添加剂，其特征在于，按重量份，包括阳离子表面活性剂200～300份、聚乙烯醇缩丁醛树脂100～150份、纳米二氧化硅200～300份，高级脂肪酸50～100份和碳酸钙100～150份。

2.根据权利要求1所述的一种粉末涂料添加剂，其特征在于，所述阳离子表面活性剂选用阳离子季铵盐型表面活性剂。

3.根据权利要求1所述的一种粉末涂料添加剂，其特征在于，所述纳米二氧化硅采用比表面积100m²/g以上的纳米二氧化硅。

4.根据权利要求1所述的一种粉末涂料添加剂，其特征在于，所述高级脂肪酸为碳原子数为15～20的脂肪酸。

5.根据权利要求1所述的一种粉末涂料添加剂，其特征在于，所述碳酸钙为轻质碳酸钙。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的一种粉末涂料添加剂，其特征在于，按重量份，所述粉末涂料添加剂包括阳离子表面活性剂250份、聚乙烯醇缩丁醛树脂120份、气相法二氧化硅250份，高级脂肪酸80份和碳酸钙120份。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的一种粉末涂料添加剂，其特征在于，采用脂肪酸金属皂代替高级脂肪酸，所述脂肪酸金属皂重量份为50～100份。

8.如权利要求1至7中任一项所述的一种粉末涂料添加剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、按上述一种粉末涂料添加剂的原料及用量，准备各原料；

步骤二、依次将碳酸钙、纳米二氧化硅、聚乙烯醇缩丁醛和阳离子表面活性剂投入混合器中，混合5～8分钟，得部分混合料；

步骤三、向步骤二的部分混合料中加入高级脂肪酸或者脂肪酸金属皂，再混合2～5分钟，即完成粉末涂料添加剂的制备。

9.如权利要求1至7中任一项所述的一种粉末涂料添加剂作为添加剂加入到配方料中制备粉末涂料的应用。

10.根据权利要求9所述的一种粉末涂料添加剂作为添加剂加入到配方料中制备粉末涂料的应用，所述粉末涂料添加剂的添加量占粉末涂料的总配方重量的0.2％～0.8％。