CN107699037B - 一种粉末涂料用耐冲击复合材料及改性粉末涂料 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种粉末涂料用耐冲击复合材料，包括无机填料和硅烷改性剂，所述的硅烷改性剂的投料质量为所述的耐冲击复合材料总质量的10~20%，所述的无机填料带有羟基且粒径D50≤4微米、粒径D100<15微米，所述的硅烷改性剂为质量比为1.5~3：1的第一硅烷和第二硅烷的混合物，所述的第一硅烷为选自环氧硅烷、氨基硅烷、乙烯基硅烷中的一种或几种，所述的第二硅烷为烷基低聚物。本发明通过对耐冲击复合材料的配比及制备方法的改进，使得粉末涂料的冲击性能提高至80kg.cm及以上，铅笔硬度提升至2H，流平≥4，附着力0。

Description

一种粉末涂料用耐冲击复合材料及改性粉末涂料
技术领域
本发明属于涂料材料领域，涉及一种粉末涂料用耐冲击复合材料及改性粉末涂料。
背景技术
粉末涂料通常在粉末涂料配方中主要使用填料为硫酸钡，它能在涂料中提升漆膜一定的硬度及丰满度，但是由于硫酸钡材料本身莫氏硬度3.5且表面没有羟基，使得它与树脂的结合力很差，从而使冲击力＜30kg.cm，硬度<1H。而当前市场对粉末涂料的冲击性能提出了更高的要求，即冲击性能≥80kg.cm。目前市面没有单独为改善冲击性能开发的粉体材料，若要提高粉末涂料的冲击性能只能通过更换配方树脂得以实现，导致粉末涂料成本上升，缺乏市场竞争力。
针对粉末涂料市场没有专门开发特殊性能的填料公司，我司根据市场迫切需求，研发出申请公布号为CN106675152A、申请公布日为2017-5-17的粉末涂料用消光材料，其改性方式为第一硅烷与第二硅烷双拼后，置于酒精或者其它醇类中稀释搅拌，然后经高速混合机高温高速搅拌完成。该制备工艺存在一大缺陷，即：应用在现有深色或者黑色涂料配方中，表面会出现白丝的不良现象，据分析这是由硅烷处理剂用醇类稀释改性后不稳定导致的析出现象。另外，由于其所使用的第二硅烷为长链的烷基硅烷，虽能较好地改善分散性，但是该长链烷基硅烷不能较好地与树脂体系结合，受冲击时会使涂层出现冲击点断裂，产生裂纹，故机械性能较差，其冲击性能≤50kg.cm，不能满足市场的高要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种涂料膜的冲击性能≥80kg.cm、铅笔硬度≥2H、流平≥4.、附着力0的粉末涂料用耐冲击复合材料及改性粉末涂料。
为解决以上技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明的一个目的是提供一种粉末涂料用耐冲击复合材料，包括无机填料和硅烷改性剂，所述的硅烷改性剂的投料质量为所述的耐冲击复合材料总质量的10～20％，所述的无机填料带有羟基且粒径D50≤4微米、粒径D100<15微米，所述的硅烷改性剂为质量比为1.5～3：1的第一硅烷和第二硅烷的混合物，所述的第一硅烷为选自环氧硅烷、氨基硅烷、乙烯基硅烷中的一种或几种，所述的第二硅烷为烷基低聚物。
本发明中，D50为粒度分布曲线中累积分布为50％时的最大颗粒的等效直径；D100为粒度分布曲线中累积分布为100％时的最大颗粒的等效直径。
优选地，所述的无机填料的粒径D50为3～4微米。当D50<3um时，由于粒径偏细，不易下料、双螺杆挤出困难，会影响板面流平且漆膜硬度不够；当D50>4um时，会导致冲击强度下降。
优选地，所述的无机填料为以下质量分数的组分复配后在1100～1300℃熔融、冷却后，再经过球磨、分级制得：
Figure BDA0001418907010000021
优选地，所述的第一硅烷为环氧硅烷。
进一步优选地，所述的环氧硅烷为CAS号为2530-83-8的环氧硅烷。
优选地，所述的烷基低聚物的结构式为：
Figure BDA0001418907010000022
数均分子量为1200～2500。
本发明中的烷基低聚物能够通过市购获得。
本发明中的烷基低聚物的分子链短且烷基量高，从而能够获得更好的粉体分散性。
优选地，所述的第一硅烷与所述的第二硅烷的质量比为1.5～2.5:1，进一步优选为1.8～2.2：1，更优选为1.9～2.1：1。
优选地，所述的硅烷改性剂的投料质量为所述的耐冲击复合材料总质量的13～17％，进一步优选为14～16％。
本发明的另一个目的是提供一种所述的粉末涂料用耐冲击复合材料的制备方法，其通过将所述的无机填料加热至70～80℃，然后加入所述的第一硅烷，升温至90～120℃反应10～40min，然后加入所述的第二硅烷，在90～120℃反应10～40min制得。
本发明的第三个目的是提供一种所述的粉末涂料用耐冲击复合材料的制备方法，其通过对所述的第一硅烷和所述的第二硅烷的混合物进行水解改性，并将其加入到已加热至70～80℃的所述的无机填料中，升温至90～120℃反应10～40min制得。
本发明的第四个目的是提供一种改性粉末涂料，包括粉末涂料，所述的改性粉末涂料还包括所述的粉末涂料用耐冲击复合材料，所述的耐冲击复合材料与所述的粉末涂料的投料质量比为1：4～6。
本发明中，所述的粉末涂料为本领域中常用的粉末涂料，可市购获得。
本发明的第五个目的是提供一种所述的改性粉末涂料的制备方法，将所述的粉末涂料用耐冲击复合材料加入到所述的粉末涂料中，混合搅拌20min以上，经双螺杆挤出机挤出、冷却压片、分级制得。
由于以上技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有如下优势：
本发明通过对耐冲击复合材料的配比及制备方法的改进，使得改性粉末涂料的冲击性能提高至80kg.cm及以上，铅笔硬度提升至2H，流平≥4，附着力0。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明的基本原理、主要特征和优点，而本发明不受以下实施例的限制。实施例中采用的实施条件可以根据具体要求做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。未经注明，“％”为质量百分数。本发明中的原料均可市购获得。
实施例及对比例：
将61％的SiO2、17％的Al2O3、1％的Fe2O3、8％的CaO、3％的MgO、10％的B2O3复配后在1200℃熔融、冷却后，再经球磨、分级制得不同粒径的无机填料。
将无机填料加热至75℃，加入第一硅烷后，升温至100℃保温20min，然后加入第二硅烷，在100℃保温20min制得耐冲击复合材料。
按表1中的配方配制粉末涂料，配制方法将原料混合搅拌20min，经双螺杆挤出机挤出、冷却压片、分级制得。其中，对比例1为常规配方，实施例1至12、对比例2至11为采用耐冲击复合材料替代部分硫酸钡的改性粉末涂料，实施例1至12、对比例2至11采用的耐冲击复合材料的配方见表2。然后将实施例1至12、对比例1至11制得的粉末涂料按现有方法制成涂料膜，涂料膜的测试数据见表3。
表1
Figure BDA0001418907010000031
Figure BDA0001418907010000041
表2
Figure BDA0001418907010000042
Figure BDA0001418907010000051
表3
Figure BDA0001418907010000052
Figure BDA0001418907010000061
其中，膜厚的测试方法为ISO 2178，检测要求为60～80微米。
流平的测试方法为PCI Scale，检测要求≥5。
光泽的测试方法为ISO 15184，检测要求≤35°。
冲击的测试方法为GB/T 1732，检测要求为30kg.cm(direct)。
硬度的测试方法为采用铅笔硬度仪进行测试，检测要求为1H无划痕。
中性盐雾的测试方法为ADTMB117，检测要求为500H。
附着力的测试方法为GB/T9753，检测要求为100/100。
结论：实施例1-12的各项性能都较好(冲击性能都≥80kg.cm，铅笔硬度2H，流平≥4，盐雾OK，附着力0)。对比例1-2粉体没有进行表面处理，冲击性能、铅笔硬度、流平等性能都很差；对比例3和4的第二硅烷改性剂分别采用了辛基硅烷(碳链较短)和十六硅烷(碳链较长)，冲击性能都较差；对比例5中烷基低聚物添加量较少，材料冲击性能较差；对比例6中烷基低聚物添加量较多，材料冲击性能不好，附着力变差；对比例7的硅烷改性剂仅采用环氧硅烷，材料冲击性能较差，流平也不好；对比例8的硅烷改性剂仅采用烷基低聚物，材料冲击性能较差；对比例9采用分子量较小的烷基低聚物，材料冲击性能不好；对比例10采用分子量较大的烷基低聚物，材料附着力变差；对比例11中粉末粒径偏大，冲击性能不好，附着力变差。

Claims (8)

1.一种粉末涂料用耐冲击复合材料，包括无机填料和硅烷改性剂，其特征在于：所述的硅烷改性剂的投料质量为所述的耐冲击复合材料总质量的10～20％，所述的无机填料带有羟基且粒径D50为3～4微米、粒径D100<15微米，所述的硅烷改性剂为 质量比为1.5～3：1的第一硅烷和第二硅烷的混合物，所述的第一硅烷为选自环氧硅烷、氨基硅烷、乙烯基硅烷中的一种或几种，所述的第二硅烷为烷基低聚物；
所述的烷基低聚物的结构式为：
Figure FDA0002661859880000011
数均分子量为1200～2500。
2.根据权利要求1所述的粉末涂料用耐冲击复合材料，其特征在于：所述的无机填料为以下质量分数的组分复配后在1100～1300℃熔融、冷却后，再经过球磨、分级制得：
Figure FDA0002661859880000012
3.根据权利要求1所述的粉末涂料用耐冲击复合材料，其特征在于：所述的第一硅烷为环氧硅烷。
4.根据权利要求1或3所述的粉末涂料用耐冲击复合材料，其特征在于：所述的第一硅烷与所述的第二硅烷的质量比为1.5～2.5:1。
5.一种如权利要求1至4中任一项所述的粉末涂料用耐冲击复合材料的制备方法，其特征在于：其通过将所述的无机填料加热至70～80℃，然后加入所述的第一硅烷，升温至90～120℃反应10～40min，然后加入所述的第二硅烷，在90～120℃反应10～40min制得。
6.一种如权利要求1至4中任一项所述的粉末涂料用耐冲击复合材料的制备方法，其特征在于：其通过对所述的第一硅烷和所述的第二硅烷的混合物进行水解改性，并将其加入到已加热至70～80℃的所述的无机填料中，升温至90～120℃反应10～40min制得。
7.一种改性粉末涂料，包括粉末涂料，其特征在于：所述的改性粉末涂料还包括权利要求1至4中任一项所述的粉末涂料用耐冲击复合材料，所述的耐冲击复合材料与所述的粉末涂料的投料质量比为1：4～6。
8.一种如权利要求7所述的改性粉末涂料的制备方法，其特征在于：将所述的粉末涂料用耐冲击复合材料加入到所述的粉末涂料中，混合搅拌20min以上，经双螺杆挤出机挤出、冷却压片、分级制得。
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