CN107603362B - 一种pvdf氟碳粉末涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种PVDF氟碳粉末涂料及其制备方法，包括：超细PVDF树脂、辅助固体树脂、颜料、助剂；其特征在于：所述超细PVDF树脂与辅助固体树脂的重量比为70:30；所述辅助固体树脂包括丙烯酸树脂、脂环族环氧树脂，所述辅助固体树脂中所述丙烯酸树脂与所述脂环族环氧树脂的重量比例为5:25‑25:5。其制备步骤为：1)将辅助固体树脂、颜料高速分散混合并摩擦生热；2)再加入超细PVDF树脂继续高速分散混合并摩擦生热；3)进行熔融挤出、冷却、干燥、压辊切粒；4)进行液氮喷淋冷冻；5)进行粉碎，粉碎过程使用液氮冷冻；6)粉末进行分级；7)收集合格粉末并加入附着力促进剂、纳米改性剂助剂进行球化疏松处理；8)筛选符合的粉末。本方案避免了PVDF树脂塑化的问题，使得PVDF树脂与丙烯酸树脂混合均匀。

Description

一种PVDF氟碳粉末涂料及其制备方法

技术领域

本发明属于涂料工业领域，尤其涉及一种PVDF氟碳粉末涂料及其制备方法。

背景技术

PVDF氟碳涂料具有优异的耐候性能、抗化学腐蚀性能和优异的机械性能，几乎所有的高级金属建筑使用的都是氟碳涂层。但是目前占主导地位的氟碳涂料为溶剂型涂料，需要在溶液中分散配方原料，因此不可避免的在原料中、生产过程以及使用过程均含有溶剂，不可避免对环境造成污染，随着国家对环保的日益重视，溶剂型氟碳涂料由于其VOC排放问题，其使用日益受到限制。

粉末涂料具有节能环保、无三废污染的优点，因此PVDF氟碳粉末涂料的市场潜力极大，PVDF氟碳粉末涂料的发展，向着粉细、膜薄、耐候优良的方向发展。

现有粉末涂料中采用熔融挤压法生产的很多，其生产过程中将所有的组分混合，然后通过热熔融混炼、压片、粉碎、过筛制成的粉末。

现有技术中至少存在如下问题：PVDF氟碳粉末涂料涂装厚度不均匀性、光泽和流平性较差。同时热塑性PVDF氟碳涂料的制备方法中，如应用现有的方法一次性将PVDF树脂、丙烯酸树脂及颜填料等物料进行熔融挤压成片之后再粉碎，由于PVDF树脂长时间在高温下易于发生塑化导致分子量变大，且其塑化后易于粉碎成粒径较大的颗粒，影响涂料使用后漆膜的性能。尤其，采用全部物料一次性熔融挤压成片后粉碎的方法，PVDF树脂与丙烯酸树脂混合均匀稳定性不理想，且能耗高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种PVDF氟碳粉末涂料及其制备方法，以解决PVDF氟碳粉末涂料涂装厚度不均匀性、光泽和流平性较差的技术问题；同时解决PVDF氟碳粉末涂料传统生产工艺中熔融挤压过程PVDF树脂长时间在高温下发生塑化导致分子量变大及PVDF树脂与丙烯酸树脂混合不均匀的技术问题。

为解决上述问题，本发明提供了一种PVDF氟碳粉末涂料，包括：超细PVDF树脂、辅助固体树脂、颜料、助剂；所述超细PVDF树脂与辅助固体树脂的重量比为70:30；所述辅助固体树脂包括丙烯酸树脂、脂环族环氧树脂，所述辅助固体树脂中所述丙烯酸树脂与所述脂环族环氧树脂的重量比例为5:25-25:5。

优选的，所述丙烯酸树脂中包括羧基丙烯酸树脂和羟基丙烯酸树脂。

进一步的，所述助剂中包括附着力促进剂和纳米改性剂，所述附着力促进剂和纳米改性剂为固体有机硅磷类助剂，锚固基多、活性好。

PVDF树脂中碳氟键能高、固体脂环族环氧树脂含有环氧基团、丙烯酸树脂含有羧基、羟基以及后添加的附着力促进剂、纳米改性剂协同作用基材，相互交叉交联固化形成高度交联的网状结构。

进一步的，一种合成所述PVDF氟碳粉末涂料的制备方法，采用熔融混合挤出法，其工艺步骤为：

1)将所述辅助固体树脂、颜料投入高速混合机进行高速分散混合并摩擦生热；

2)混合完成后再加入超细PVDF树脂至高速混合机中继续高速分散混合并摩擦生热；

3)将所述步骤2)中混合所得的混合物进行熔融挤出、冷却、干燥、压辊切粒；

4)将所述步骤3)中切粒所得的料粒放进储藏仓中进行液氮喷淋冷冻，淋、浸使之脆化；

5)冷冻后的料粒通过密闭管道进入主磨机中粉碎，粉碎过程使用液氮冷冻；

6)将所述步骤5)中粉碎后所得的粉末进行分级；

7)收集分级中合格的粉末并加入所述助剂进行球化疏松处理；

8)筛选得到符合要求的粉末。

所述超细PVDF树脂粒径范围为：0.5-20μm；

进一步的，所述步骤1)摩擦生热的温度范围为：50-70℃。

所述步骤2)摩擦生热的温度范围为：70-120℃。

所述步骤3)熔融挤出的温度范围为：160-210℃。

所述步骤4)、5)中的液氮冷冻温度低于或等于-150℃。

所述步骤7)粉末进行球化疏松处理时的温度不超过12℃。

所述步骤8)中筛选的粉末直径≦25μm。

所述步骤1)-8)都在全封闭的空间里进行，物料在引风机抽力作用下把预冷好的物料喂料至主磨机，主机带动涡轮旋转产生湍流，在超高速湍流体中产生巨大的能量级差，物料被迅速撕、搓、揉等物理行为被粉碎，经静态分级机分出的粗粉被不断地抛向涡流周边，进入湍流体中被再度细碎。达到设定所需尺度的粉体在静态分级机的出口上升气流运动进入球化疏松处理装置，经处理后的PVDF氟碳粉末旋风分离器收集、包装。

用上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点：

1)由于PVDF树脂中碳氟键能高、固体脂环族环氧树脂含有环氧基团、丙烯酸树脂含有羧基、羟基，后添加的附着力促进剂、纳米改性剂协同作用涂料的基材，相互交叉交联固化形成高度交联的网状结构，使得涂膜的硬度与柔韧性平衡、附着力好、耐反冲。而且选用的附着力促进剂、纳米改性剂为固体有机硅磷类助剂，锚固基团多、活性好，增强了氟碳粉末涂膜的耐水煮、耐湿热、耐盐雾，又强化了产品的耐候、耐老化性能。

2)生产步骤改变了传统生产方法中一次性将所有物料熔融的方法，而是将辅助固体树脂、颜料先进行摩擦混合后再加入PVDF树脂，一方面保证物料混合的均匀性，又确保PVDF树脂的受热时间不会过长，避免PVDF树脂发生塑化导致分子量变大影响涂料性能，确保PVDF树脂与丙烯酸树脂混合均匀稳定性，同时在步骤2)后所进行的工艺一致，又节约能耗。

3)所有所述步骤皆在全封闭的空间里进行，使整个过程液氮耗量少、粉碎效果佳、成品率高。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步详细、完整地说明；下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。

本发明的一种实施例提供了一种PVDF氟碳粉末涂料，包括：超细PVDF树脂、辅助固体树脂、颜料、助剂，所述超细PVDF树脂与辅助固体树脂的重量比为70:30；所述辅助固体树脂包括丙烯酸树脂、脂环族环氧树脂，所述辅助固体树脂中所述丙烯酸树脂与所述脂环族环氧树脂的重量比例为5:25-25:5。

所述丙烯酸树脂中包括羧基丙烯酸树脂和羟基丙烯酸树脂。

所述助剂中包括附着力促进剂和纳米改性剂，所述附着力促进剂和纳米改性剂为固体有机硅磷类助剂。

一种合成上面所述PVDF氟碳粉末涂料的制备方法，采用熔融混合挤出法，其工艺步骤为：

将所述辅助固体树脂、颜料投入高速混合机进行高速分散混合并摩擦生热，摩擦生热的温度控制在50-70℃；2)混合完成后再加入超细PVDF树脂至高速混合机中继续高速分散混合并摩擦生热，摩擦生热的温度控制在70-120℃；3)将步骤2)中混合所得的混合物进行熔融挤出、冷却、干燥、压辊切粒，熔融挤出的温度范围为：160-210℃。；4)将步骤3)中切粒所得的料粒放进储藏仓中进行液氮喷淋冷冻，淋、浸使之脆化，液氮冷冻温度低于或等于-150℃；5)冷冻后的料粒通过密闭管道进入主磨机中粉碎，粉碎过程使用液氮冷冻，液氮冷冻温度低于或等于-150℃；6)将步骤5)中粉碎后所得的粉末进行分级；7)收集分级中合格的粉末并加入附着力促进剂、纳米改性剂助剂进行球化疏松处理，进行球化疏松处理时的温度不超过12℃；8)筛选粉末直径≦25μm的粉末。其中所述超细PVDF树脂粒径范围为：0.5-20μm；

实施例1

具体配方参数如下：

钛白28公斤，品牌为美国杜邦R-960；丙烯酸树脂25公斤、脂环族环氧树脂5公斤；PVDF树脂(定制型号)70公斤；固体有机硅磷类助剂类的附着力促进剂1公斤和纳米改性剂助剂0.2公斤。

实施例1的具体制备步骤：

(1)在高速混合机中加入全部的钛白、丙烯酸树脂、脂环族环氧树脂；进行高速分散25分钟，高速分散温度为65℃。

(2)上述步骤完成后，在高速混合机中加入全部的PVDF树脂(定制型号)；再高速分散35分钟，高速分散温度为85℃。

(3)步骤(2)所得的物料混合物进入挤出机进行挤出成条、切割成直径0.5-3mm的料粒，熔融挤出温度为：190℃。

(4)将料粒放进储藏仓中进行液氮喷淋冷冻，淋、浸使之脆化，液氮冷冻温度为-150℃。

(5)冷冻后的料粒通过密闭管道进入主磨机中粉碎，粉碎过程使用液氮冷冻，液氮冷冻温度为-150℃，主磨机中主机带动涡轮旋转产生湍流，在超高速湍流体中产生巨大的能量级差，物料被迅速撕、搓、揉等物理行为被粉碎。

(6)粉碎后的粉末使用静态分级机进行分级，经静态分级机分出的粗粉被不断地抛向涡流周边，进入湍流体中被再度细碎。达到设定所需尺寸的粉体在静态分级机的出口上升气流运动进入球化疏松处理装置。

(7)收集分级中合格的粉末并加入固体有机硅磷类助剂类的附着力促进剂1公斤和纳米改性剂助剂0.2公斤，进行球化疏松处理，球化疏松处理的温度为5℃。

(8)筛选粉末直径≦25μm的颗粒得到成品PVDF氟碳粉末。

上面所述的实施例1的配方比重及条件要求对应如下表格中“实施例1”一列；其他实施例2、3、4以及对比例1、2根据以下表格对应实施例1的实施方式进行。

表1：各实施例和对比例的配方参数和制备条件

以上表格对应的实施例和对比例得到的成品PVDF氟碳粉末采用静电喷枪，分别涂于金属表面，经240度10分钟烘烤，以下为各实施例和对比例的性能试验数据表格：

表2：各实施例和对比例的性能试验数据

各实施例和对比例的粉末涂料在采用静电喷枪，涂于金属表面，经240度10分钟烘烤后，各自所得涂层在耐老化和盐雾试验达4000小时，耐10％盐酸15分钟的条件下，由表2中实施例1-4与对比例1-2的测试结果对比可见，采用本发明的组分和制备方法得到的PVDF氟碳粉末在耐沸水、耐冲击(反冲)、杯突试验、耐盐雾测试、耐人工加速老化试验、耐湿热性等性能试验中获得优良的测试结果，其综合性能明显优越于现有的PVDF氟碳粉末涂料。

应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的保护范围。

Claims (1)

1.一种PVDF氟碳粉末涂料的制备方法，其特征在于：步骤包括：

1)将辅助固体树脂、颜料进行高速分散混合并摩擦生热，且摩擦生热的温度范围为：50-70℃；

2)混合完成后再加入超细PVDF树脂继续高速分散混合并摩擦生热，且摩擦生热的温度范围为：70-120℃；

3)将所述步骤2)中混合所得的混合物进行熔融挤出、冷却、干燥、压辊切粒；且熔融挤出的温度范围为：160-210℃；

4)将所述步骤3)中切粒所得的料粒进行液氮喷淋冷冻，且冷冻温度低于或等于-150℃；

5)冷冻后的料粒进行粉碎，粉碎过程使用液氮冷冻，且液氮冷冻温度低于或等于-150℃；

6)将所述步骤5)中粉碎后所得的粉末进行分级；

7)收集分级中合格的粉末并加入助剂进行球化疏松处理，且所述合格的粉末进行球化疏松处理时的温度不超过12℃；

8)筛选得到符合要求的粉末；

且所述步骤1)-8)都在全封闭的空间里进行，物料在引风机的抽力作用下把预冷好的物料喂料至主磨机，主机带动涡轮旋转产生湍流，在超高速湍流体中产生巨大的能量级差，物料被粉碎，经静态分级机分出的粗粉被不断地抛向涡流周边，进入湍流体中被再度细碎直至达到设定的所需尺度，且达到所需尺度的粉体在静态分级机的出口处并在上升气流的作用下，被送入球化疏松处理装置，经球化疏松处理后的粉体再由旋风分离器进行收集，后包装得到PVDF氟碳粉末；

且所述PVDF氟碳粉末涂料包括：超细PVDF树脂、辅助固体树脂、颜料、助剂；所述超细PVDF树脂与辅助固体树脂的重量比为70:30；所述辅助固体树脂包括丙烯酸树脂、脂环族环氧树脂，所述辅助固体树脂中所述丙烯酸树脂与所述脂环族环氧树脂的重量比例为5:25-25:5；且所述丙烯酸树脂中包括羧基丙烯酸树脂和羟基丙烯酸树脂；所述助剂中包括附着力促进剂和纳米改性剂；

所述附着力促进剂和纳米改性剂为固体有机硅磷类助剂。