CN107304326A - 粉末涂料及其制备方法和在实木表面喷涂中的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了粉末涂料及其制备方法和在实木表面喷涂中的应用，该粉末涂料由下述原料制成：环氧树脂46.5‑48.7％，聚酯树脂46.5‑48.7％，流平剂0.5‑1.5％，润湿促进剂0.5‑1.0％，脱气剂0.5‑1.5％，催化剂0.3‑1.0％，蜡粉0.3‑1.0％和抗氧剂0.5‑1.0％；其中环氧树脂的环氧当量为600‑700g/Ep，熔融粘度为500‑1500cps；聚酯树脂的酸值为70‑80mg KOH/g，粘度为4500‑5000mpa.s；流平剂为有机酰胺改性聚硅氧烷；脱气剂为二苯乙醇酮、硬脂酸和硬脂酰胺的混合物。本发明的粉末涂料固化温度低，透气性高，可在实木表面喷涂形成致密涂层。

Description

粉末涂料及其制备方法和在实木表面喷涂中的应用
技术领域
本发明涉及环保健康涂料技术领域，具体涉及粉末涂料及其制备方法和在实木表面喷涂中的应用。
背景技术
粉末涂料是一种无毒无味，高效率高利用率的一种表面涂装用涂料，目前广范应用于金属基材，在中密度纤维板(MDF)上也有一些应用。但是，由于实木和MDF在内部结构上有很大差异，实木内含大量的纤维导管，含水量较MDF更易变化，且胀缩性较MDF更大，导致两者所用的粉末涂料在配方上差异较大，不存在借鉴的可能。
一般情况下，若采用MDF用粉末涂料来涂装实木，实木在高温烘烤下容易变形弯曲，并且有大量气体放出，造成涂层表面产生大量气泡，难以形成致密涂层，达到防腐目的。即使降低MDF用粉末涂料的固化温度，其也仍不适合用于实木的涂装。例如CN104497797A公开的一种MDF用超流平低温固化粉末涂料，该粉末涂料明确指明应用于MDF，根据其文献记载虽然一定程度地降低了固化温度，但是鉴于实木和MDF内部结构上的差异之大，其仍不能在实木上涂装形成致密涂层；其次，该粉末涂料配方中使用的β-羟烷基酰胺固化剂会与树脂发生酯化缩合反应生成大量的水，引发气泡，很难形成涂膜流平性佳、饱满度好的涂层，化学反应实质与其在专利文献中提及的效果显著背离；再次，β-羟烷基酰胺固化剂的纯树脂体系耐化学性很差，不符合人们对于粉末涂料的使用要求。因此，目前实木制品还是用液体涂料涂装，但液体涂料涂装会产生大量的有害挥发物，对人的健康极不理想。
再者，现有的MDF用粉末涂料基本都为非透明的，即使忽略上述实木和MDF内部结构上的差异，将其涂装在实木上，也很难体现出实木纹理，影响了实木的装饰效果。例如现有的MDF粉末涂料亮光配方：环氧树脂(GT645025％和GT7072 10％)35％，聚酯树脂(E04347 15％和E38051 20％)35％，颜料(R706)24％，流平剂(BYK3900)1.0％，润湿促进剂(701B)0.6％，脱气剂(DX8001)1.0％，催化剂(XB3086)0.6％，调粘剂(DX8003)2.0％和蜡粉(PTFE1725)0.6％，该配方中颜料、流平剂和调粘剂均为非透明组分，喷涂后很难体现底材的纹理。但如果简单地将该些非透明组分去掉，或者用透明组分替代相应的非透明组分，例如将上述配方中的颜料和调粘剂去掉，用透明的EX486流平剂替代非透明的BYK3900，体系的粘度就会明显增加，粉末涂料的固化温度也会明显升高，固化时间也会加长，而且最终得到的涂膜表面也会出现严重橘皮。
因此，研发一种适用于实木的能在低温下固化、且涂装后涂膜致密性好，能体现实木纹理的固体粉末涂料成为本领域的重要研究课题。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于克服现有的粉末粉料涂装于实木制品时在高温烘烤时容易变形弯曲，涂层表面存在气泡，难以形成致密涂层，防腐效果不佳的缺陷，以及现有的液体涂料涂装于实木制品时会产生大量有害挥发物的缺陷，提供了粉末涂料及其制备方法和在实木表面喷涂中的应用。本发明的粉末涂料固化温度低，透气性高，可在实木表面喷涂形成致密的涂层，防腐蚀效果佳，且能体现实木纹理。
本发明通过下述技术方案解决上述技术问题。
本发明提供了一种粉末涂料，所述粉末涂料由原料制成，所述原料包括下述组分：环氧树脂46.5％-48.7％，聚酯树脂46.5％-48.7％，流平剂0.5％-1.5％，润湿促进剂0.5％-1.0％，脱气剂0.5％-1.5％，催化剂0.3％-1.0％，蜡粉0.3％-1.0％和抗氧剂0.5％-1.0％，所述百分比为各组分质量占原料组分总质量的百分比；
所述环氧树脂的环氧当量为600-700g/Ep，150℃下的熔融粘度为500-1500cps，软化点为70-80℃；
所述聚酯树脂的酸值为70-80mg KOH/g，25℃下的粘度为4500-5000mpa.s，固化温度为120-140℃，玻璃化转变温度(Tg)≥58℃；
所述流平剂为有机酰胺改性聚硅氧烷的固态低聚物；
所述脱气剂为二苯乙醇酮、硬脂酸和硬脂酰胺的混合物。
其中，所述组分较佳地均为无色透明的组分。所述无色透明组分均为本领域常规使用的无色透明组分，本领域技术人员根据公知常识和组分性状，能够常规选择所述环氧树脂、聚酯树脂、流平剂、润湿促进剂、脱气剂、催化剂、蜡粉和抗氧剂的无色透明组分。
其中，所述的粉末涂料较佳地不含有颜填料。所述的颜填料为粉末涂料领域常规所说的颜填料，如光亮粉等。
其中，所述环氧树脂为本领域常规使用的环氧树脂，一般按照两步法生产工艺制备，只要环氧树脂的环氧当量在600-700g/Ep，150℃下的熔融粘度在500-1500cps，软化点在70-80℃范围内即可。所述环氧树脂较佳地为氢化双酚A型环氧树脂，更佳地为亨斯迈公司提供的GT6450环氧树脂。
其中，所述聚酯树脂为本领域常规使用的聚酯树脂，只要聚酯树脂的酸值在70-80mg KOH/g，25℃下的粘度在4500-5000mpa.s，固化温度在120-140℃范围内，玻璃化转变温度(Tg)在58℃以上即可，其中所述聚酯树脂的固化温度较佳地为130℃。所述聚酯树脂较佳地为氰特化工(上海)有限公司提供的E04347聚酯树脂和/或帝斯曼(DSM)公司提供的P3250聚酯树脂。
其中，所述有机酰胺改性聚硅氧烷的固态低聚物本领域技术人员均知晓为按照本领域常规方法用含酰胺基的有机分子对聚硅氧烷分子化学改性而得的在常温下呈固体状的低聚物，只要最终在聚硅氧烷分子上引入了酰胺基团并且所得低聚物在常温下呈固体状即可。所述有机酰胺改性聚硅氧烷的固态低聚物为用于增加体系流动性，防止产生涂抹缺陷如缩孔、鱼眼等，并减少桔皮的助剂。所述流平剂较佳地为特洛伊公司提供的EX486流平剂。
其中，所述润湿促进剂为本领域用于制备粉末涂料时常规使用的润湿促进剂，用于促进涂料中极性组分如颜填料、蜡粉等，及被涂底材如实木、MDF等润湿性的助剂。所述润湿促进剂较佳地为聚丙烯酸酯类润湿促进剂，更佳地为南海药化公司提供的BLC701B或BLC701润湿促进剂。
其中，所述二苯乙醇酮、硬脂酸和硬脂酰胺的混合物为用于调节体系的粘度和延展性进而促进气体从涂膜中逃逸出去的助剂。所述脱气剂较佳地为广东东旭公司提供的DX8001脱气剂。
其中，所述催化剂为本领域用于制备粉末涂料时常规使用的催化剂，用于促进树脂聚合固化的助剂。所述催化剂较佳地为双酚A和2-异丙基咪唑的混合物，更佳地为亨斯迈公司提供的XB3086催化剂。
其中，所述蜡粉为本领域用于制备实木用粉末涂料时常规使用的蜡粉，用于增加各原料组分的润湿分散性，减少对设备的损伤，增加涂层表面硬度的助剂。所述蜡粉较佳地为聚四氟乙烯蜡微粉，更佳地为鲁博润公司提供的PTFE1725蜡粉。
其中，所述抗氧剂为本领域用于制备粉末涂料时常规使用的抗氧剂，用于防止烘烤过程中涂膜黄变的助剂。所述抗氧剂较佳地为双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯，更佳地为台湾奥海公司提供的AT626抗氧剂。
本发明的粉末涂料根据本发明实际结合本领域常识还可以包含其它组分，如用以改善粉末涂料生产、施工或涂膜性能的其它助剂，例如分散剂等。
在本发明一较佳实施例中，所述粉末涂料的原料由下述组分组成：环氧树脂46.5％-48.7％，聚酯树脂46.5％-48.7％，流平剂0.5％-1.5％，润湿促进剂0.5％-1.0％，脱气剂0.5％-1.5％，催化剂0.3％-1.0％，蜡粉0.3％-1.0％和抗氧剂0.5％-1.0％，所述百分比为各组分质量占原料组分总质量的百分比；所述环氧树脂的环氧当量为600-700g/Ep，150℃下的熔融粘度为500-1500cps，软化点为70-80℃；所述聚酯树脂的酸值为70-80mg KOH/g，25℃下的粘度为4500-5000mpa.s，固化温度为120-140℃，玻璃化转变温度(Tg)≥58℃；所述流平剂为有机酰胺改性聚硅氧烷的固态低聚物；所述脱气剂为二苯乙醇酮、硬脂酸和硬脂酰胺的混合物。
本发明中，所述粉末涂料的固化温度低，固化时间短，固化温度仅为130-140℃，固化时间仅为2-10min。所述粉末涂料经固化后，所得涂膜的各项性能指标如下：涂膜外观：平整光滑，无缩孔，无针孔；色差(lab)：≤1.0；光泽(60°)：≥95％；铅笔硬度：2H无划伤；附着力：划百格测试为100/100，无脱落；柔韧性：≤2mm；耐冷热交变性：表面平整，无划痕、鼓泡、失光等缺陷；耐酸碱性：250小时腐蚀力不大于1级；耐盐雾性：1000小时腐蚀力不大于1级。
本发明还提供了一种上述粉末涂料的制备方法，所述制备方法可按照本领域制备粉末涂料的常规方法进行，较佳地按照如下方法进行：按照配比，将各原料组分混合均匀，熔融挤出，压片，冷却，磨粉，过筛，即可。
其中，所述熔融挤出的工艺条件可按照本领域常规的工艺条件进行，所述熔融挤出一般在挤出机中进行。
其中，所述压片、冷却、磨粉和过筛的方法和条件均可按照本领域常规的方法和条件进行。
本发明还提供了一种上述粉末涂料在实木表面喷涂中的应用。
所述应用可按照本领域使用粉末涂料喷涂实木时常规使用的方法进行，一般是将所述粉末涂料喷涂到实木表面，然后经加热固化。其中，所述喷涂的方法和条件可按照本领域常规的方法和条件进行，所述喷涂一般为静电喷涂。所述加热固化可按照本领域常规操作进行，一般采用中波红外脉冲辐射加热固化。较佳地，所述加热固化的温度为130-140℃，时间为2-10min。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明所用试剂和原料均市售可得。
本发明的积极进步效果在于：
①本发明的粉末涂料在较低温度较短时间下就能熔融流平固化，且实木不易变形。
②本发明在配方中加入特定的脱气剂配合其它组分，使得粉末涂料在熔融流平阶段具有很好的透气性，固化后在涂层中不形成气泡。
③本发明进一步选择原料组分为透明组分后，通过各组分的协同配合克服了低粘聚酯反应速率较低、达不到固化工艺要求的缺陷，各组分混合后所得的粉末涂料具有较低的折射率，且能形成透明涂层，体现出实木原有的木纹效果，具有很好的装饰性。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。
下述实施例中，所用GT6450环氧树脂由亨斯迈公司提供，所用E04347聚酯树脂由氰特化工(上海)有限公司提供，所用P3250聚酯树脂由DSM公司提供，所用EX486流平剂由特洛伊公司提供，所用701B润湿促进剂由南海药化公司提供，所用DX8001脱气剂由广东东旭公司提供，所用XB3086催化剂由亨斯迈公司提供，所用PTFE1725蜡粉由鲁博润公司提供，所用AT626抗氧剂由台湾奥海公司提供。
下述实施例中，所用GT6450环氧树脂的环氧当量为600-700g/Ep，150℃下的熔融粘度为500-1500cps，软化点为70-80℃；所用E04347聚酯树脂和P3250聚酯树脂的酸值为70-80mg KOH/g，25℃下的粘度为4500-5000mpa.s，固化温度为130℃，玻璃化转变温度Tg≥58℃。
下述实施例中，如无特殊说明，所用百分比均为质量百分比。
实施例1
一种粉末涂料，该粉末涂料的原料组分及用量如下表所示：
其由下述制备方法制备得到：
按照配比，将各原料组分混合均匀，通过挤出机熔融挤出，压片，冷却，磨粉，过筛，即可。
一种上述粉末涂料在实木表面喷涂中的应用，具体按照如下方式进行：将粉末涂料通过静电喷枪喷涂到实木制品表面，然后经中波红外脉冲辐射加热固化，固化温度为130℃，固化时间为4min，固化后所形成的涂层呈透明，能体现出实木原有的木纹效果。
实施例2
一种粉末涂料，该粉末涂料的原料组分及用量如下表所示：
组分物质 物质型号 用量(％)
环氧树脂 GT6450 46.5
聚酯树脂 P3250 46.5
流平剂 EX486 1.5
润湿促进剂 BLC701B 1.0
脱气剂 DX8001 1.5
催化剂 XB3086 1.0
蜡粉 PTFE1725 1.0
抗氧剂 AT626 1.0
其由下述制备方法制备得到：
按照配比，将各原料组分混合均匀，通过挤出机熔融挤出，压片，冷却，磨粉，过筛，即可。
一种上述粉末涂料在实木表面喷涂中的应用，具体按照如下方式进行：将粉末涂料通过静电喷枪喷涂到实木制品表面，然后经中波红外脉冲辐射加热固化，固化温度为140℃，固化时间为4min，固化后所形成的涂层呈透明，能体现出实木原有的木纹效果。
实施例3
一种粉末涂料，该粉末涂料的原料组分及用量如下表所示：
组分物质 物质型号 用量(％)
环氧树脂 GT6450 47.35
聚酯树脂 E04347 47.35
流平剂 EX486 1.0
润湿促进剂 BLC701 0.6
脱气剂 DX8001 1.5
催化剂 XB3086 0.8
蜡粉 PTFE1725 0.6
抗氧剂 AT626 0.8
其由下述制备方法制备得到：
按照配比，将各原料组分混合均匀，通过挤出机熔融挤出，压片，冷却，磨粉，过筛，即可。
一种上述粉末涂料在实木表面喷涂中的应用，具体按照如下方式进行：将粉末涂料通过静电喷枪喷涂到实木制品表面，然后经中波红外脉冲辐射加热固化，固化温度为130℃，固化时间为2min，固化后所形成的涂层呈透明，能体现出实木原有的木纹效果。
对比例1
一种粉末涂料，该粉末涂料的原料组分及用量如下表所示：
其中，KD213环氧树脂为国都化工有限公司提供，环氧当量为730-840g/eq，150℃下的熔融粘度为3500-7000cps，软化点为88-89℃；
该粉末涂料由下述制备方法制备得到：
按照配比，将各原料组分混合均匀，通过挤出机熔融挤出，压片，冷却，磨粉，过筛，即可。
对比例2
一种粉末涂料，该粉末涂料的原料组分及用量如下表所示：
组分物质 物质型号 用量(％)
环氧树脂 GT6450 47.35
聚酯树脂 E38051 47.35
流平剂 EX486 1.0
润湿促进剂 701B 0.6
脱气剂 DX8001 1.5
催化剂 XB3086 0.8
蜡粉 PTFE1725 0.6
抗氧剂 AT626 0.8
其中，E38051聚酯树脂由氰特化工(上海)有限公司提供，酸值为70-80mgKOH/g，25℃下的粘度为4500-5000mpa.s，固化温度为130℃，玻璃化转变温度<58℃；
该粉末涂料由下述制备方法制备得到：
按照配比，将各原料组分混合均匀，通过挤出机熔融挤出，压片，冷却，磨粉，过筛，即可。
对比例3
一种粉末涂料，该粉末涂料的原料组分及用量如下表所示：
组分物质 物质型号 用量(％)
环氧树脂 GT6450 47.35
聚酯树脂 E04347 47.35
流平剂 EX486 1.0
润湿促进剂 701B 0.6
脱气剂 BYK961 1.5
催化剂 XB3086 0.8
蜡粉 PTFE1725 0.6
抗氧剂 AT626 0.8
其中，BYK961脱气剂由德国毕克化学公司提供，为微粉化改性聚乙烯蜡；
该粉末涂料由下述制备方法制备得到：
按照配比，将各原料组分混合均匀，通过挤出机熔融挤出，压片，冷却，磨粉，过筛，即可。
效果实施例1
对实施例1-3和对比例1-3的粉末涂料及粉末涂料固化后的涂膜性能进行检测，测试结果如下表所示：
由上表可知，本发明实施例1-3的粉末涂料胶化时间短，水平流动性好，固化后所得涂膜的外观平整光滑、无缩孔、无针孔，且涂膜色差、光泽(60°)、冲击强度、铅笔硬度、附着力、柔韧性、耐冷热交变性、耐酸性、耐碱性、耐盐雾性和耐湿性均满足标准要求甚至超过标准要求。
对比例1中采用的KD213环氧树脂的环氧当量、150℃下的熔融粘度和软化点高于本发明限定的范围上限，其所得粉末涂料的胶化时间长、水平流动性差，且固化后涂膜外观出现橘皮、针孔，并且涂膜冲击强度、铅笔硬度、附着力、柔韧性和耐湿性明显下降，达不到标准要求。
对比例2中采用的E38051聚酯树脂的玻璃化转变温度低于本发明限定的范围下限，其所得粉末涂料的胶化时间长，且固化后涂膜冲击强度、铅笔硬度、附着力、柔韧性和耐湿性明显下降，达不到标准要求。
对比例3采用的BYK961脱气剂组分与本发明不同，所得粉末涂料固化后涂膜外观出现橘皮、气泡、针孔，达不到标准要求。
由上可知，本发明的粉末涂料需各组分种类和用量的协同配合，才能实现上述各方面性能均好的效果。

Claims (10)

1.一种粉末涂料，其特征在于，所述粉末涂料由原料制成，所述原料包括下述组分：环氧树脂46.5％-48.7％，聚酯树脂46.5％-48.7％，流平剂0.5％-1.5％，润湿促进剂0.5％-1.0％，脱气剂0.5％-1.5％，催化剂0.3％-1.0％，蜡粉0.3％-1.0％和抗氧剂0.5％-1.0％，所述百分比为各组分质量占原料组分总质量的百分比；
所述环氧树脂的环氧当量为600-700g/Ep，150℃下的熔融粘度为500-1500cps，软化点为70-80℃；
所述聚酯树脂的酸值为70-80mg KOH/g，25℃下的粘度为4500-5000mpa.s，固化温度为120-140℃，玻璃化转变温度≥58℃；
所述流平剂为有机酰胺改性聚硅氧烷的固态低聚物；
所述脱气剂为二苯乙醇酮、硬脂酸和硬脂酰胺的混合物。
2.如权利要求1所述的粉末涂料，其特征在于，所述组分为无色透明的组分。
3.如权利要求1所述的粉末涂料，其特征在于，所述的粉末涂料不含有颜填料。
4.如权利要求1或2所述的粉末涂料，其特征在于，所述环氧树脂为氢化双酚A型环氧树脂；
和/或，所述聚酯树脂的固化温度为130℃；
和/或，所述润湿促进剂为聚丙烯酸酯类润湿促进剂；
和/或，所述催化剂为双酚A和2-异丙基咪唑的混合物；
和/或，所述蜡粉为聚四氟乙烯蜡微粉；
和/或，所述抗氧剂为双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯。
5.如权利要求4所述的粉末涂料，其特征在于，所述环氧树脂为GT6450环氧树脂；
和/或，所述聚酯树脂为E04347聚酯树脂和/或P3250聚酯树脂；
和/或，所述润湿促进剂为BLC701B或BLC701润湿促进剂；
和/或，所述催化剂为XB3086催化剂；
和/或，所述蜡粉为PTFE1725蜡粉；
和/或，所述抗氧剂为AT626抗氧剂。
6.如权利要求1或2所述的粉末涂料，其特征在于，所述流平剂为EX486流平剂；
和/或，所述脱气剂为DX8001脱气剂。
7.一种如权利要求1-6任一项所述粉末涂料的制备方法，其特征在于，所述制备方法按照如下步骤进行：按照配比，将各原料组分混合均匀，熔融挤出，压片，冷却，磨粉，过筛，即可。
8.一种如权利要求1-6任一项所述粉末涂料在实木表面喷涂中的应用。
9.如权利要求8所述的应用，其特征在于，所述应用按照如下方式进行：将所述粉末涂料喷涂到实木表面，然后经加热固化；所述喷涂为静电喷涂；所述加热固化为用中波红外脉冲辐射加热固化。
10.如权利要求9所述的应用，其特征在于，所述加热固化的温度为130-140℃，时间为2-10min。
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