CN106280923A - 用于mdf纤维板的低温固化平面涂层材料 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种低温固化平面涂料组合物，其中，包含聚酯类树脂、TGIC、路易斯酸和路易斯碱联合催化剂。通过本发明的低温固化平面涂料组合物，制备的用于中密度纤维板的低温固化平面涂层材料，特别是应用于MDF上，其耐候性优异，QUVB 200hrs以上；且达到高流平性，PCI等级7级以上；在130下、3分钟快速固化；存储稳定性良好，在25℃以内，可储藏一个月以上。

Description

用于MDF纤维板的低温固化平面涂层材料
技术领域
本发明涉及用于MDF纤维板的低温固化平面涂料组合物及用于MDF纤维板的低温固化平面涂层材料，特别是，适用于户外的低温固化新材料领域。
背景技术
长期以来，粉末涂料具有经济、环保、高效、性能卓越的四个优点，但它的一些弱点也是显而易见的。如固化条件比较苛刻，固化温度一般在180～200℃之间。若能降低固化温度可降低能耗，是环保、节能减排的需要。固化温度高，除了导致能耗高外，对一些不能耐高温的基材，如塑料、本材以及MDF纤维板等的涂装受到限制，大大影响了粉末涂料应用领域的扩大。从进一步提高效率的角度来考虑，往往可以低温固化的粉末涂料，在保持温度不变的条件下，大大缩短固化时间，提高生产效率。因此实现粉末涂料的低温固化，已成为粉末涂料业界的发展方向之一。
目前，在市面销售的粉末材料无法做到低温固化的平面材料，只有砂纹效果产品可以做到130℃/15分钟固化。现有的平面粉末涂料来说，可以做到140℃/15分钟固化。并且，现有平面粉末涂料耐黄变和耐候性能差，不能用于户外产品。
实现粉末涂料超低温固化在技术上有较大难度。首先，粉末涂料的固化体系是一种低温潜伏性的固化体系，如果该体系低温反应活性较高，势必影响到粉末制粉挤出与储存稳定性，另一方面粉末涂料所采用的树脂与固化剂均是较高软化点的固体，在低温下熔融粘度较高，在低温固化时，涂膜难以流平，影响表面效果。如果采用软化点较低的树脂与固化剂虽可降低熔融粘度，但粉末的储存稳定性变差，需要低温冷藏保存，给使用带来诸多不便。因此，寻求一种能适合粉末储存既有较高的软化点又有合适的反应活性的树脂与固化剂是制备低温固化粉末涂料的关键。本发明人发现，采用半结晶低温固化聚酯树脂即可获得耐候性优异的MDF用低温固化平面涂料组合物，可以用于户外制品。
发明内容
本发明鉴于上述问题而提出，本发明的目的在于提供一种低温固化平面涂料组合物，其中，包含聚酯类树脂、TGIC、路易斯酸和路易斯碱联合催化剂。
本发明所述的低温固化平面涂料组合物，其中，所述聚酯类树脂与TGIC的质量比为90∶10～93∶7的范围内。
本发明所述的低温固化平面涂料组合物，其中，所述聚酯类树脂为半结晶低温固化聚酯树脂，其酸值在70～100mgKOH/g、结晶度为0～60％、软化点为80～110℃、200℃熔融粘度为400～3000mPa·s。
本发明所述的低温固化平面涂料组合物，其中，所述路易斯酸和路易斯碱联合催化剂的量以摩尔比计为1∶1，且相对于100质量％的组合物，为0.5～3质量％。
本发明所述的低温固化平面涂料组合物，其中，涂料组合物的粒度为，D50在25-50um的范围内。
本发明所述的低温固化平面涂料组合物，其中，还包括颜料和/或助剂。
本发明还一种低温固化平面涂层材料，其特征在于，采用上述的低温固化平面涂料组合物。
本发明所述的低温固化平面涂层材料，其涂层在130℃以下的温度下固化。
本发明进一步提供一种低温固化平面涂层材料的制备方法，采用本发明所述的低温固化平面涂料组合物制备，其包括以下步骤：MDF纤维板的表面预处理步骤、40℃～90℃下进行喷涂的喷涂步骤、在130℃以下的温度下固化的固化步骤。
通过本发明的低温固化平面涂料组合物，制备的用于中密度纤维板的低温固化平面涂层材料，特别是应用于MDF上，其耐候性优异，QUVB 200hrs以上；且达到高流平性，PCI等级7级以上；在130℃下、3分钟快速固化；存储稳定性良好，在25℃以内，可储藏一个月以上。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面，对本发明的具体的实施方式进行详细描述。
如本发明的低温固化粉末涂料组合物的配方设计时，由于生产工艺条件较苛刻，选择配方以及生产工艺尤为关键，不然将导致配方失败。
本发明所述的低温固化平面涂料组合物，其中，所述聚酯类树脂与TGIC的质量比为90∶10～93∶7的范围内。在本发明中聚酯类树脂采用半结晶低温固化聚酯树脂，其酸值在70～100mgKOH/g、结晶度为0～60％、软化点为80～110℃、200℃熔融粘度为400～3000mPa·s。本发明中，通过使用90％以上的聚酯类树脂，可以获得耐候性优异的低温固化平面涂料组合物。
本发明所述的低温固化平面涂料组合物，其中，路易斯酸和路易斯碱联合催化剂的量以摩尔比计为1∶1，且相对于100质量％的组合物，为0.5～3质量％。
本发明中使用路易斯碱催化剂，可以举出：
IMIDAZOLE CATALYST CUREZOL C17Z(四国化成工业制)、2-PHENYL IMIDAZOLECUREZOL 2PZ(四国化成工业制)、IMIDAZOLE CATALYST CUREZOL C11Z(四国化成工业制)、2-METHYLIMIDAZOLE DYHARD MI-C(赢创)、2-ISOPROPYLIMIDA ZOLE CUREZOL 2IZ(四国化成工业制)，但不限于此。
本发明中使用的路易斯酸催化剂，可以举出：
TRIPHENYL PHOSPHINE(ATOFINA)(阿科玛制)、TETRABUTYLAMMONIUM BROMIDE(SHELL)(壳牌化学公司)、ETHYLTRIPHENYLPHOSPHONIUM IODIDE(TECHNO.)(TECHNO CHEMIE制)、ETHYL TRIPHENYLPHOSPHONIUM BROMIDE(TECHNOCHEMIE制)、BENZYLTRIETHYLAMMONIUM CHLORIDE(BTEAC)(美国林道化学品公司制)，但不限于此。
本发明所述的低温固化平面涂料组合物，其中，涂料组合物的粒度为10～120微米，D50在25-50um的范围内。
在本发明中，填料可以使用碳酸钙、高岭土等低吸油量的各种安全环保的矿物质，但不限于此。在本发明中，颜料可以使用任意的有机或无机颜料，只要满足耐温，安全环保，则不做其他限定，例如可以举出如二氧化钛、氧化铁、氧化锌等，金属氢氧化物、金属粉末、硫化物、硫酸盐、碳酸盐、硅酸盐如硅酸铝、炭黑、滑石、瓷土、重晶石、蓝铁矿、有机红、有机褐红等，但不限于此。
所述助剂在粉末涂料配方中用量很小，但其作用却是不可忽视，常用的助剂有流平剂、脱气剂、消光剂、蜡粉、边角覆盖改性剂等。这些助剂通常须稳定存留在粉末涂料中才能发挥其应有的功能，因此使用的助剂要与本发明所述的聚酯树脂有良好的相容性，除此之外，对本发明的助剂，不做特别限定。
在制备低温固化粉末涂料时，流平剂的主要作用是降低粉末涂料的熔融表面张力，使涂料在固化成膜前迅速得以流平，避免橘皮和缩孔等表面缺陷的产生，因此为使少量流平剂充分发挥作用，配方中的流平剂必须充分均匀分散，预先分散到树脂载体中的流平剂分散效果更好，更有利于其在低温熔融固化过程中发挥作用。
选用脱气剂如安息香和蜡粉目的是减少或消除气泡，在低温固化过程中能迅速将气泡从涂层中脱出，防止涂层出现如针孔表观缺陷，合理的脱气剂筛选非常重要，低熔点或低粘度脱气助剂更有利于气泡从涂层中脱出。
在本发明中，选用脱气剂如安息香和蜡粉目的是减少或消除气泡，在低温固化过程中能迅速将气泡从涂层中脱出，防止涂层出现如针孔表观缺陷，合理的脱气剂筛选非常重要，低熔点或低粘度脱气助剂更有利于气泡从涂层中脱出。在本发明中，作为脱气/消泡剂优选使用安息香(江苏启东)，POWDERMATE 542DG(特洛伊化学制)，等，但不限于此。
在本发明中，流平剂可以使用PL-200(美国埃斯特纶制)PV-88(WORLEE-CHEMIE)，等；作为蜡粉：聚乙烯，聚丙烯，聚酰胺，聚四氟乙烯，以及各种改性蜡粉，比如：LICOWAX PE520P(科莱恩化工制)，CERIDUST 9615A(科莱恩化工制)，但不限于此。
本发明还一种低温固化平面涂层材料，其特征在于，采用上述的低温固化平面涂料组合物。本发明所述的低温固化平面涂层材料，其涂层在130℃以下的温度下固化3分钟得以快速完成。
本发明进一步提供一种低温固化平面涂层材料的制备方法，其特征在于，采用本发明所述的低温固化平面涂料组合物制备，其包括以下步骤：表面预处理步骤、喷涂步骤、固化步骤。
所述表面预处理步骤，可以采用常规使用的方法，只要能够达到粉末涂料组合物的可喷涂条件即可，没有特殊的要求。
所述喷涂步骤，在40～90℃喷涂处理；可以采用常规使用的喷涂装置进行，但只要能够得到平坦的涂层，均可使用。
固化步骤，在130℃以下的温度下3分钟快速固化。
实施例
实施例1
首先，分别称取630g聚半结晶聚酯树脂(酸值为70)、70gTGIC、10g作为流平剂的PL-200、3g安息香、5g酸催化剂、2g碱催化剂、10g蜡粉(PE-520)、300g钛白粉放入混料罐中；在40℃下通过挤出机共挤出后，再经过关风机冷却，得到压片料；得到的压片料经两次粉碎研磨得到细粉，在二次研磨过程中使用热交换器输送冷空气冷却，得到细粉；通过旋风分离器分离后，再通过筛网过筛，检测得成品。其次，将对MDF纤维进行预处理、在90℃下预处理的MDF纤维上喷涂涂料组合物，在红外加热-热风循环的固化炉内，在130℃下固化3分钟，从而得到的涂层材料。
按照实施例1的方法得到涂层材料，目测观察外观则表面无缩孔、针眼、颗粒等瑕疵，不黄变，涂膜以TA Q-20、20℃/min的升温速率得到的玻璃化转变温度为83℃、铅笔硬度(ASTM D3363：2005)为1H，流平等级(美国PCI流平等级标准)为7、厚度(ISO 2808)为100um、光泽度为95％。
实施例2
首先，分别称取640g聚半结晶聚酯树脂(酸值为70)、60gTGIC、10g作为流平剂的PL-200、3g安息香、5g酸催化剂、2g碱催化剂、10g蜡粉（PE-520)、300g钛白粉放入混料罐中；在40℃下通过挤出机共挤出后，再经过关风机冷却，得到压片料；得到的压片料经两次粉碎研磨得到细粉，在二次研磨过程中使用热交换器输送冷空气冷却，得到细粉；通过旋风分离器分离后，再通过筛网过筛，检测得成品。其次，将对MDF纤维进行预处理、在90℃下预处理的MDF纤维上喷涂涂料组合物，在红外加热-热风循环的固化炉内，在130℃下固化3分钟，从而得到的涂层材料。
按照实施例2的方法得到涂层材料，目测观察外观则表面无缩孔、针眼、颗粒等瑕疵，不黄变，涂膜以TA Q-20、20℃/min的升温速率得到的玻璃化转变温度为83℃、铅笔硬度(ASTM D3363：2005)为1H，流平等级(美国PCI流平等级标准)为7、厚度(ISO 2808)为100um、光泽度为95％。
实施例3
首先，分别称取650g聚半结晶聚酯树脂(酸值为70)、50gTGIC、10g作为流平剂的PL-200、3g安息香、5g酸催化剂、2g碱催化剂、10g蜡粉(PE-520)、300g钛白粉放入混料罐中；在40℃下通过挤出机共挤出后，再经过关风机冷却，得到压片料；得到的压片料经两次粉碎研磨得到细粉，在二次研磨过程中使用热交换器输送冷空气冷却，得到细粉；通过旋风分离器分离后，再通过筛网过筛，检测得成品。其次，将对MDF纤维进行预处理、在90℃下预处理的MDF纤维上喷涂涂料组合物，在红外加热-热风循环的固化炉内，在130℃下固化3分钟，从而得到的涂层材料。
按照实施例3的方法得到涂层材料，目测观察外观则表面无缩孔、针眼、颗粒等瑕疵，不黄变，涂膜以TA Q-20、20℃/min的升温速率得到的玻璃化转变温度为83℃、铅笔硬度(ASTM D3363：2005)为1H，流平等级(美国PCI流平等级标准)为7、厚度(ISO 2808)为100um、光泽度为95％。
实施例4
首先，分别称取630g聚半结晶聚酯树脂(酸值为70)、70gTGIC、10g作为流平剂的PL-200、3g安息香、15g酸催化剂、6g碱催化剂、10g蜡粉(PE-520)、300g钛白粉放入混料罐中；在40℃下通过挤出机共挤出后，再经过关风机冷却，得到压片料；得到的压片料经两次粉碎研磨得到细粉，在二次研磨过程中使用热交换器输送冷空气冷却，得到细粉；通过旋风分离器分离后，再通过筛网过筛，检测得成品。其次，将对MDF纤维进行预处理、在90℃下预处理的MDF纤维上喷涂涂料组合物，在红外加热-热风循环的固化炉内，在130℃下固化3分钟，从而得到的涂层材料。
按照实施例4的方法得到涂层材料，目测观察外观则表面无缩孔、针眼、颗粒等瑕疵，不黄变，涂膜以TA Q-20、20℃/min的升温速率得到的玻璃化转变温度为83℃、铅笔硬度(ASTM D3363：2005)为1H，流平等级(美国PCI流平等级标准)为7、厚度(ISO 2808)为100um、光泽度为95％。
实施例5
首先，分别称取630g聚半结晶聚酯树脂(酸值为70)、70gTGIC、10g作为流平剂的PL-200、3g安息香、15g酸催化剂、6g碱催化剂、10g蜡粉(PE-520)、300g钛白粉放入混料罐中；在60℃下通过挤出机共挤出后，再经过关风机冷却，得到压片料；得到的压片料经两次粉碎研磨得到细粉，在二次研磨过程中使用热交换器输送冷空气冷却，得到细粉；通过旋风分离器分离后，再通过筛网过筛，检测得成品。其次，将对MDF纤维进行预处理、在90℃下预处理的MDF纤维上喷涂涂料组合物，在红外加热-热风循环的固化炉内，在130℃下固化3分钟，从而得到的涂层材料。
按照实施例5的方法得到涂层材料，目测观察外观则表面无缩孔、针眼、颗粒等瑕疵，不黄变，涂膜以TA Q-20、20℃/min的升温速率得到的玻璃化转变温度为83℃、铅笔硬度(ASTM D3363：2005)为1H，流平等级(美国PCI流平等级标准)为7、厚度(ISO 2808)为100um、光泽度为95％。
实施例6
首先，分别称取630g聚半结晶聚酯树脂(酸值为70)、70gTGIC、10g作为流平剂的PL-200、3g安息香、15g酸催化剂、6g碱催化剂、10g蜡粉(PE-520)、300g钛白粉放入混料罐中；在80℃下通过挤出机共挤出后，再经过关风机冷却，得到压片料；得到的压片料经两次粉碎研磨得到细粉，在二次研磨过程中使用热交换器输送冷空气冷却，得到细粉；通过旋风分离器分离后，再通过筛网过筛，检测得成品。其次，将对MDF纤维进行预处理、在90℃下预处理的MDF纤维上喷涂涂料组合物，在红外加热-热风循环的固化炉内，在130℃下固化3分钟，从而得到的涂层材料。
按照实施例6的方法得到涂层材料，目测观察外观则表面无缩孔、针眼、颗粒等瑕疵，不黄变，涂膜以TA Q-20、20℃/min的升温速率得到的玻璃化转变温度为83℃、铅笔硬度(ASTM D3363：2005)为1H，流平等级(美国PCI流平等级标准)为7、厚度(ISO 2808)为100um、光泽度为95％。
通过本发明的低温固化平面涂料组合物，制备的用于中密度纤维板的低温固化平面涂层材料，特别是应用于MDF上，其耐候性优异，QUVB 200hrs以上；且达到高流平性，PCI等级7级以上；在130下、3分钟快速固化；存储稳定性良好，在25℃以内，可储藏一个月以上。
本技术领域的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (9)

1.一种用于MDF的低温固化平面涂料组合物，其中，包含聚酯类树脂、TGIC、路易斯酸和路易斯碱联合催化剂。
2.根据权利要求1所述的低温固化平面涂料组合物，其中，所述聚酯类树脂与TGIC的质量比为90∶10～93∶7的范围内。
3.根据权利要求1或2所述的低温固化平面涂料组合物，其中，所述聚酯类树脂为半结晶低温固化聚酯树脂，其酸值在70～100mgKOH/g、结晶度为0～60％、软化点为80～110℃、200℃熔融粘度为400～3000mPa·s。
4.根据权利要求1所述的低温固化平面涂料组合物，其中，路易斯酸和路易斯碱联合催化剂的量以摩尔比计为1∶1，且相对于100质量％的组合物，为0.5～3质量％。
5.根据权利要求1所述的低温固化平面涂料组合物，其中，涂料组合物的粒度为，D50在25-50um的范围内。
6.根据根据权利要求1所述的低温固化平面涂料组合物，其中，还包括颜料和/或助剂。
7.一种用于MDF纤维板的低温固化平面涂层材料，其特征在于，采用权利要求1至7中任一项所述的低温固化平面涂料组合物。
8.根据权利要求7所述的低温固化平面涂层材料，其涂层在130℃以下的温度下固化3～5分钟而成。
9.一种MDF纤维板的低温固化平面涂层材料的制备方法，其特征在于，采用权利要求1所述的低温固化平面涂料组合物制备，其包括以下步骤：MDF纤维板的表面预处理步骤、40℃～90℃下进行喷涂的喷涂步骤、在130℃以下的温度下固化的固化步骤。
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