CN106065260A - 一种高耐磨粉末涂料及其制备方法 - Google Patents

一种高耐磨粉末涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种高耐磨粉末涂料，由下列重量份的组分原料制得：氟碳树脂20‑30、环氧树脂40‑50、顺丁烯二酸酐3‑4、氟碳表面活性剂1‑2、醇酯十二2‑3、刚玉10‑15、高耐磨炭黑10‑15、氟化石墨5‑8、碳化硅微粉2‑3、三氧化二铬2‑3、纳米二氧化硅粉末3‑5、碳酸钙8‑10、有机硅油0.1‑0.3、硅烷偶联剂1‑2、聚环三磷腈 ‑ 砜微球2‑3、双（3，5‑三级丁基‑4‑羟基苯基）硫醚1‑2、改性助剂1‑3。本发明的涂料固化温度低，固化时间短，涂膜流平性好，附着力强、涂膜外观好，耐酸碱，耐磨性好。

Description

一种高耐磨粉末涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于涂料领域，具体说是一种高耐磨粉末涂料及其制备方法。
背景技术
随着现代科学技术的进步以及现代工业的发展，使得环境污染问题变得日益突出，它给人类本身以及人类赖以生存的环境造成了极大的威胁。传统涂料无论是在制造过程中或是在使用施工过程中均会产生大量的有毒有害的废气和废水，它们会对环境、大气以及水资源造成污染，尤其是溶剂型涂料，施工过程中会释放挥发性有机化合物(VOC)到大气中，它的量达到了50％以上造成严重的第二次污染。这一问题引起许多工业国家的重视。
粉末涂料作为一类绿色环保型涂料近年来在众多领域特别是金属涂装方面得到了广泛的应用。粉末涂料常以环氧、聚酯、丙烯酸、聚氨酯等有机树脂作为基体,由于受基体树脂自身结构的影响和限制,这些常用粉末涂料在一些性能上存在着不足之处,导致了应用上的局限性。
与通常的有机树脂相比,有机硅树脂有着更为优良的耐热、耐候、耐水性及电绝缘性能。粉末涂料中使用有机硅树脂,可以改进其耐热性及耐候性,但单纯使用有机硅树脂存在价格昂贵,对基材附着力差等问题。因此,常利用有机硅树脂改性其他有机树脂,可以将有机硅树脂和其他有机树脂的优点结合起来,弥补相互的不足,改善漆膜耐候、耐热等性能,得到性能优异的粉末涂料,这也是发展功能性粉末涂料的一条有效途径。但是由于有机硅树脂与有机树脂的溶度参数相差大,相容性较差,在直接混合的情况下,有机硅有溢出现象,在表面富集,容易发生微相分离。而微相分离的出现,对改性树脂的硬度、稳定性及机械性能都有很大的影响,最终涂膜的整体性能不好。
耐高温粉末涂料可广泛应用于电器、冶金、石油、航空领域、化工、医药、食品等行业各种耐高温设备(例如：烧烤炉、暖风机、大功率灯饰、暖气管道、汽车和摩托车消音器、高温炉、烟囱等)。现有的耐高温粉末涂料虽然较油性涂料环保，但由于其成本太高和需要高温固化(固化条件最低230℃×20分钟)限制了其推广使用。
开发低成本常温固化耐高温粉末涂料能使环保的粉末涂料代替油漆应用于上述的各种耐高温设备，很有市场。
采用常温固化树脂和高温固化树脂相互融合改性，各自既发挥自身的优点可以起到相互协调，取长补短，同时配合适当固化剂、助剂，科学的搭配，可以有效降低固化温度，涂膜的其他性能也能保持很好。
发明内容
本发明提供了一种高耐磨粉末涂料，本发明的涂料具有耐磨性好，同时固化温度低，涂膜流平性好，附着力强、涂膜外观好，耐酸碱，在烘烤固化过程中耐泛黄性好。
本发明的技术方案如下：
一种高耐磨粉末涂料，其特征在于：由下列重量份的组分原料制得：氟碳树脂20-30、环氧树脂40-50、顺丁烯二酸酐3-4、氟碳表面活性剂1-2、醇酯十二2-3、刚玉10-15、高耐磨炭黑10-15、氟化石墨5-8、碳化硅微粉2-3、三氧化二铬2-3、纳米二氧化硅粉末3-5、碳酸钙8-10、有机硅油0.1-0.3、硅烷偶联剂1-2、聚环三磷腈-砜微球2-3、双(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚1-2、改性助剂1-3，
所述的改性助剂由下列重量份的组分制得：聚乙烯醇超细粉末20-30、硼酸锌1-2、氧化铝C5-10、氧化镁3-4、蓖麻油2-3、氮化硼1-2、气相二氧化硅4-6、二甲苯30-40、烷氧基二元醇3-4、烷氧基三元醇3-4、二羟甲基丙酸4-6、聚硅氧烷2-4、对甲苯磺酸0.2-0.4、己内酯5-8、二月桂酸二丁基锡0.2-0.4，改性助剂的制备方法：将聚乙烯醇超细粉末放入热水中搅拌至完全溶解，加入氧化铝C、氧化镁、蓖麻油、氮化硼，研磨10-15分钟，超声波分散于二甲苯中，再加入烷氧基二元醇、烷氧基三元醇、二羟甲基丙酸、对甲苯磺酸一起搅拌30-40分钟，升温至80-90℃，保温3-5小时，将反应产物降温至65-75℃，加入己内酯、二月桂酸二丁基锡，聚硅氧烷，一起搅拌20-30分钟，升温至70-80℃，保温2-3小时，然后抽真空脱除有机溶剂，降温到55-60℃，然后依次加入气相二氧化硅、硼酸锌，在此温度下继续搅拌30-40分钟，将所得到的产物放入烘箱烘干，再经微粉磨粉机磨粉，即可。
所述的高耐磨粉末涂料，其特征在于，由下列重量份的组分原料制得：氟碳树脂25、环氧树脂45、顺丁烯二酸酐3.5、氟碳表面活性剂1.5、醇酯十二2.5、刚玉14、高耐磨炭黑14、氟化石墨7、碳化硅微粉3、三氧化二铬2、纳米二氧化硅粉末4、碳酸钙9、有机硅油0.2、硅烷偶联剂2、聚环三磷腈-砜微球2.5、双(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚1.5、改性助剂2，
所述的改性助剂由下列重量份的组分制得：聚乙烯醇超细粉末25、硼酸锌1.5、氧化铝C6、氧化镁3、蓖麻油3、氮化硼1.5、气相二氧化硅5、二甲苯35、烷氧基二元醇4、烷氧基三元醇4、二羟甲基丙酸5、聚硅氧烷3、对甲苯磺酸0.3、己内酯6、二月桂酸二丁基锡0.3，改性助剂的制备方法：将聚乙烯醇超细粉末放入热水中搅拌至完全溶解，加入氧化铝C、氧化镁、蓖麻油、氮化硼，研磨14分钟，超声波分散于二甲苯中，再加入烷氧基二元醇、烷氧基三元醇、二羟甲基丙酸、对甲苯磺酸一起搅拌35分钟，升温至85℃，保温4小时，将反应产物降温至70℃，加入己内酯、二月桂酸二丁基锡，聚硅氧烷，一起搅拌25分钟，升温至75℃，保温2小时，然后抽真空脱除有机溶剂，降温到58℃，然后依次加入气相二氧化硅、硼酸锌，在此温度下继续搅拌36分钟，将所得到的产物放入烘箱烘干，再经微粉磨粉机磨粉，即可。
所述的高耐磨粉末涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)首先将所用原料在使用前粗粉碎到70目，按配方比例称取各组分原料；
(2)将刚玉、碳化石墨粉放入10％的盐酸溶液中浸泡20-30分钟，然后加入氢氧化钠溶液中和过滤，滤渣先投入煅烧炉中，在450-500℃煅烧1-2小时，取出自然冷却后，再将滤渣总质量5％的硅烷偶联剂加入到滤渣中高速搅拌混合20-30分钟，然后加入双(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚，再高速搅拌混合10-20分钟，干燥，待用；
(3)按配方比例将称取其余原料和步骤(2)获得的混合物料投入高速搅拌机内高速混合均匀；
(4)然后投入挤出机在65-95℃熔融混合24min后,挤出，冷却至室温,再粉碎过筛至180目,即得到成品。
有益效果
本发明采用氟碳树脂和环氧树脂混合树脂作为成膜物质，二者结合将两种树脂的优点结合起来,弥补相互的不足,改善漆膜耐的性能,同时在配方体系中添加聚环三磷腈-砜微球，对复合体系起到增强作用，提高了涂膜抗塑性变形的能力，使钢环摩擦副与树脂之间的粘着作用减弱，起到减摩耐磨的效果，通过添加的改性助剂，有效的降低了粉末涂料的固化温度，助剂中的氧化铝C具有热解金属氧化物的性质，提高上粉率、气相二氧化硅，添加在粉末涂料中可以助流动，硼酸锌、氧化镁以有效防止成膜过程中发烟，再经过有机醇、酸物料对无机材料的改性得到的助剂，可以提高与涂料的相容性，明显低降低了粉末涂料的固化温度，改善热固性粉末涂料的储存稳定性。
在制备时，先将刚玉、碳化石墨粉酸化后，在高温活化，然后用硅烷偶联剂改性，在和二乙基戊二酐充分混合，所得的混合物料在涂料中的分散性好，与树脂等其他成分的相容性增强，促进了各原料成分的反应活性，降低了固化温度，缩短了固化时间。环氧树脂具有优异的耐腐蚀性、化学稳定性和粘接性能，具有高强度、
总之，本发明的粉末涂料耐磨性好，同时固化温度低，涂膜流平性好，附着力强、涂膜外观好，耐酸碱，粘结性好。
具体实施方式：
一种高耐磨粉末涂料，由下列重量(kg)的组分原料制得：氟碳树脂25、环氧树脂45、顺丁烯二酸酐3.5、氟碳表面活性剂1.5、醇酯十二2.5、刚玉14、高耐磨炭黑14、氟化石墨7、碳化硅微粉3、三氧化二铬2、纳米二氧化硅粉末4、碳酸钙9、有机硅油0.2、硅烷偶联剂2、聚环三磷腈-砜微球2.5、双(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚1.5、改性助剂2，
其中改性助剂由下列重量(kg)的组分制得：聚乙烯醇超细粉末25、硼酸锌1.5、氧化铝C6、氧化镁3-4、蓖麻油3、氮化硼1.5、气相二氧化硅5、二甲苯35、烷氧基二元醇4、烷氧基三元醇4、二羟甲基丙酸5、聚硅氧烷3、对甲苯磺酸0.3、己内酯6、二月桂酸二丁基锡0.3，改性助剂的制备方法：将聚乙烯醇超细粉末放入热水中搅拌至完全溶解，加入氧化铝C、氧化镁、蓖麻油、氮化硼，研磨14分钟，超声波分散于二甲苯中，再加入烷氧基二元醇、烷氧基三元醇、二羟甲基丙酸、对甲苯磺酸一起搅拌35分钟，升温至85℃，保温4小时，将反应产物降温至70℃，加入己内酯、二月桂酸二丁基锡，聚硅氧烷，一起搅拌25分钟，升温至75℃，保温2小时，然后抽真空脱除有机溶剂，降温到58℃，然后依次加入气相二氧化硅、硼酸锌，在此温度下继续搅拌36分钟，将所得到的产物放入烘箱烘干，再经微粉磨粉机磨粉，即可。
本发明的高耐磨粉末涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)首先将所用原料在使用前粗粉碎到70目，按配方比例称取各组分原料；
(2)将刚玉、碳化石墨粉放入10％的盐酸溶液中浸泡20-30分钟，然后加入氢氧化钠溶液中和过滤，滤渣先投入煅烧炉中，在450-500℃煅烧1-2小时，取出自然冷却后，再将滤渣总质量5％的硅烷偶联剂加入到滤渣中高速搅拌混合20-30分钟，然后加入双(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚，再高速搅拌混合10-20分钟，干燥，待用；
(3)按配方比例将称取其余原料和步骤(2)获得的混合物料投入高速搅拌机内高速混合均匀；
(4)然后投入挤出机在65-95℃熔融混合24min后,挤出，冷却至室温,再粉碎过筛至180目,即得到成品。
用静电喷涂装置(电压50KV，气压0.05MPa，喷涂距离约15cm)将本发明的粉末涂料均匀喷涂在经过预处理过(砂纸打磨及酒精清洗)的马口铁片(150x20mmx0.28mm)上，马口铁片应处于垂直悬挂状态，便于粉末涂料均匀的喷涂在上面；在烘箱中垂直悬挂在130℃、固化18min成膜，形成膜厚约为75μm的涂膜，自然冷却至室温，取出放置24h后，测定涂膜性能，涂膜性能检测如表1所示：
表1本实施例所得粉末涂料喷涂装置所得涂膜的性能
由表1可看出，在130℃固化18min所得涂膜的各项性能都比较好，说明本粉末涂料的固化温度低，固化时间短。

Claims (3)

1.一种高耐磨粉末涂料，其特征在于：由下列重量份的组分原料制得：氟碳树脂20-30、环氧树脂40-50、顺丁烯二酸酐3-4、氟碳表面活性剂1-2、醇酯十二2-3、刚玉10-15、高耐磨炭黑10-15、氟化石墨5-8、碳化硅微粉2-3、三氧化二铬2-3、纳米二氧化硅粉末3-5、碳酸钙8-10、有机硅油0.1-0.3、硅烷偶联剂1-2、聚环三磷腈 - 砜微球2-3、 双（3，5-三级丁基-4-羟基苯基）硫醚1-2、 改性助剂1-3，
所述的改性助剂由下列重量份的组分制得：聚乙烯醇超细粉末20-30、硼酸锌1-2、氧化铝C5-10、氧化镁3-4、蓖麻油2-3、氮化硼1-2、气相二氧化硅4-6、二甲苯30-40、烷氧基二元醇3-4、烷氧基三元醇3-4、二羟甲基丙酸4-6、聚硅氧烷2-4、对甲苯磺酸0.2-0.4、己内酯5-8、二月桂酸二丁基锡0.2-0.4，改性助剂的制备方法：将聚乙烯醇超细粉末放入热水中搅拌至完全溶解，加入氧化铝C、氧化镁、蓖麻油、氮化硼，研磨 10-15分钟，超声波分散于二甲苯中，再加入烷氧基二元醇、烷氧基三元醇、二羟甲基丙酸、 对甲苯磺酸一起搅拌 30-40分钟，升温至 80-90℃，保温 3-5 小时，将反应产物降温至 65-75℃，加入己内酯、二月桂酸二丁基锡，聚硅氧烷，一起搅拌 20-30分钟，升温至 70-80℃，保温2-3小时，然后抽真空脱除有机溶剂，降温到55-60℃，然后依次加入气相二氧化硅、硼酸锌，在此温度下继续搅拌30-40 分钟，将所得到的产物放入烘箱烘干，再经微粉磨粉机磨粉，即可。
2.根据权利要求1所述的高耐磨粉末涂料，其特征在于，由下列重量份的组分原料制得：氟碳树脂25、环氧树脂45、顺丁烯二酸酐3.5、氟碳表面活性剂1.5、醇酯十二2.5、刚玉14、高耐磨炭黑14、氟化石墨7、碳化硅微粉3、三氧化二铬2、纳米二氧化硅粉末4、碳酸钙9、有机硅油0.2、硅烷偶联剂2、聚环三磷腈 - 砜微球2.5、 双（3，5-三级丁基-4-羟基苯基）硫醚1.5、 改性助剂2，
所述的改性助剂由下列重量份的组分制得：聚乙烯醇超细粉末25、硼酸锌1.5、氧化铝C6、氧化镁3、蓖麻油3、氮化硼1.5、气相二氧化硅5、二甲苯35、烷氧基二元醇4、烷氧基三元醇4、二羟甲基丙酸5、聚硅氧烷3、对甲苯磺酸0.3、己内酯6、二月桂酸二丁基锡0.3，改性助剂的制备方法：将聚乙烯醇超细粉末放入热水中搅拌至完全溶解，加入氧化铝C、氧化镁、蓖麻油、氮化硼，研磨 14分钟，超声波分散于二甲苯中，再加入烷氧基二元醇、烷氧基三元醇、二羟甲基丙酸、 对甲苯磺酸一起搅拌 35分钟，升温至 85℃，保温4 小时，将反应产物降温至 70℃，加入己内酯、二月桂酸二丁基锡，聚硅氧烷，一起搅拌 25分钟，升温至 75℃，保温2小时，然后抽真空脱除有机溶剂，降温到58℃，然后依次加入气相二氧化硅、硼酸锌，在此温度下继续搅拌 36分钟，将所得到的产物放入烘箱烘干，再经微粉磨粉机磨粉，即可。
3.如权利要求1所述的高耐磨粉末涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）首先将所用原料在使用前粗粉碎到70目，按配方比例称取各组分原料；
（2）将刚玉、碳化石墨粉放入10%的盐酸溶液中浸泡20-30分钟，然后加入氢氧化钠溶液中和过滤，滤渣先投入煅烧炉中，在450-500℃煅烧1-2小时，取出自然冷却后，再将滤渣总质量5%的硅烷偶联剂加入到滤渣中高速搅拌混合20-30分钟，然后加入 双（3，5-三级丁基-4-羟基苯基）硫醚，再高速搅拌混合10-20分钟，干燥，待用；
（3）按配方比例将称取其余原料和步骤（2）获得的混合物料投入高速搅拌机内高速混合均匀；
(4)然后投入挤出机在65-95℃ 熔融混合 24min 后, 挤出，冷却至室温, 再粉碎过筛至180 目, 即得到成品。
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