CN107722786A - 一种超低温固化耐擦洗粉末涂料及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种超低温固化耐擦洗粉末涂料及其制备工艺，粉末涂料由如下重量百分比成分构成：双酚A型环氧树脂50‑55％，超低温固化剂7.5‑8.5％，抗黄变促进剂1‑1.2％，抗刮蜡0.6‑1％，金红石型纳米钛白粉5‑25％，纳米硫酸钡5‑30％，偶联剂0.8‑1％，流平剂0.8‑1％，增光剂0.8‑1％，抗黄变安息香0.4‑0.6％，消泡剂0.3‑0.5％，电荷调整剂0.3‑0.5％，颜料0.5‑3％。本发明超低温固化耐擦洗粉末涂料扩展了粉末涂料的应用领域，使其能够应用于一些热敏材料的涂装；有效地降低了能源的消耗，达到节能减排的效果；涂层具有易清洁耐擦洗性，可帮助清洁者使用各种家用化学品，更省力，便捷的实现清洁目的，而且长期擦洗不掉色，不失光，不起泡。

Description

一种超低温固化耐擦洗粉末涂料及其制备工艺
技术领域
本发明涉及粉末涂料技术领域，具体涉及一种超低温固化耐擦洗粉末涂料及其制备工艺。
背景技术
粉末涂料是公认的具有高效率，优良涂膜性能，生态环保，高经济效益为一体的“4E”型涂料产品，近年来得到高速发展，也被广泛应用于各行各业，厨电、卫浴、家居、石油、化工等行业的涂层表面常会受到酸、碱、盐、有机溶剂等介质的侵蚀，涂层表面的清洁会使用表面活性剂、洗涤剂等家用化学品擦洗。这就要求涂层表面要有很强的耐酸、碱、盐，耐有机溶剂及耐化学品性，而普通粉末涂层受到这些物质侵蚀后就会出现掉色、起泡、失光、涂层脱落等现象。并且传统粉末的固化条件一般为180-200℃，时间为10-20分钟，从而限制了它们只能涂装金属材质，而无法应用到一些热敏材质的涂装，如木材、塑料、纸张等基材的涂装。
鉴于此，本案发明人对上述问题进行深入研究，并提出一种超低温固化耐擦洗粉末涂料及其制备工艺，本案由此产生。
发明内容
本发明的一目的在于提供一种超低温固化耐擦洗粉末涂料，能够利用普通热风式固化炉进行烘烤，固化温度为100-110℃，烘烤时间为20-25分钟，涂膜物理及化学性能均十分优异。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
一种超低温固化耐擦洗粉末涂料，由如下重量百分比成分构成：
双酚A型环氧树脂50-55％，超低温固化剂7.5-8.5％，抗黄变促进剂1-1.2％，抗刮蜡0.6-1％，金红石型纳米钛白粉5-25％，纳米硫酸钡5-30％，偶联剂0.8-1％，流平剂0.8-1％，增光剂0.8-1％，抗黄变安息香0.4-0.6％，消泡剂0.3-0.5％，电荷调整剂0.3-0.5％，颜料0.5-3％。
所述双酚A型环氧树脂为E-12型环氧树脂。
所述抗刮蜡采用聚四氟乙烯改性蜡。
所述超低温固化剂是由液体环氧树脂、双酚A、季铵盐类催化剂、己二酸、应合成的酚类产物。
所述抗黄变促进剂是是由环烷酸和有机多胺反应合成的的咪唑啉化合物。
所述偶联剂是硅烷偶联剂。
所述超低温固化耐擦洗粉末涂料，由如下重量百分比成分构成：双酚A型环氧树脂53％，超低温固化剂8％，抗黄变促进剂1.1％，抗刮蜡1％，金红石型纳米钛白粉15％，纳米硫酸钡16％，偶联剂1％，流平剂1％，增光剂1％，抗黄变安息香0.5％，消泡剂0.4％，电荷调整剂0.4％，颜料1.6％。
所述超低温固化耐擦洗粉末涂料，由如下重量百分比成分构成：双酚A型环氧树脂52％，超低温固化剂8％，抗黄变促进剂1.1％，抗刮蜡0.8％，金红石型纳米钛白粉15％，纳米硫酸钡18％，偶联剂0.9％，流平剂0.9％，增光剂0.9％，抗黄变安息香0.5％，消泡剂0.4％，电荷调整剂0.4％，颜料1.1％。
本发明的另一目的在于提供一种超低温固化耐擦洗粉末涂料的制备工艺，具有如下步骤：
A)按重量百分比称取双酚A型环氧树脂50-55％，超低温固化剂7.5-8.5％，抗黄变促进剂1-1.2％，抗刮蜡0.6-1％，金红石型纳米钛白粉5-25％，纳米硫酸钡5-30％，偶联剂0.8-1％，流平剂0.8-1％，增光剂0.8-1％，抗黄变安息香0.4-0.6％，消泡剂0.3-0.5％，电荷调整剂0.3-0.5％，颜料0.5-3％；将上述物料投入到高速混料器中充分均匀混合2-3分钟；
B)将混合好的物料加入到I区和II区，温度分别为70-75℃和75-80℃的双螺杆挤出机中，通过挤出机频率为30-40HZ，控制螺杆转速，使物料充分熔融混炼并挤出，然后通过传送带冷却，破碎；
C)将破碎好的片料，投入到ACM磨料斗中，以主磨频率为40-45HZ,副磨频率为20-30HZ,筛网160-200目，进行筛分，制得超低温固化耐擦洗粉末涂料。
所述B)步骤中，将混合好的物料加入到I区和II区，温度分别为70℃和75℃的双螺杆挤出机中，通过挤出机频率为34HZ，控制螺杆转速，使物料充分熔融混炼并挤出，然后通过传送带冷却，破碎；
所述C)将破碎好的片料，投入到ACM磨料斗中，以主磨频率为42HZ,副磨频率为25HZ,筛网180目，进行筛分，制得超低温固化耐擦洗粉末涂料。
采用上述方案后，本发明一种超低温固化耐擦洗粉末涂料及其制备工艺，相对于现有技术的有益效果在于：以双酚A型环氧树脂为涂料主成分，搭配一定特定配比的超低温固化剂、抗黄变促进剂、抗刮蜡、金红石型纳米钛白粉、纳米硫酸钡及偶联剂，通过超低温固化剂的优异反应活性实现与双酚A型环氧树脂的优异交联；抗黄变促进剂起到降低粉末涂料的固化温度及缩短固化时间的作用；抗刮蜡、金红石型纳米钛白粉及纳米硫酸钡的搭配，大大加强了粉末涂料的耐酸、碱、盐及有机化学品性能；一定配比偶联剂的搭配，有效提高纳米材料(金红石型纳米钛白粉及纳米硫酸钡)在环氧树脂中的分散性，利于纳米材料真正有效发挥其功能效果，同时又能提高粉末粒子与被涂材料(如木板)的黏合性。
由此，本发明超低温固化耐擦洗粉末涂料，第一，扩展了粉末涂料的应用领域，使其能够应用于一些热敏材料的涂装；第二，有效地降低了能源的消耗，达到节能减排的效果，固化温度每降低10℃，就能减少10％的能耗；第三涂层具有易清洁耐擦洗性，由于该涂层具有很强的耐酸、碱、盐及有机化学品介质的侵蚀，可帮助清洁者使用各种家用化学品，更省力，便捷的实现清洁目的，而且长期擦洗不掉色，不失光，不起泡。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本案作进一步详细的说明。
本案涉及一种超低温固化耐擦洗粉末涂料，由如下重量百分比成分构成：双酚A型环氧树脂50-55％，超低温固化剂7.5-8.5％，抗黄变促进剂1-1.2％，抗刮蜡0.6-1％，金红石型纳米钛白粉5-25％，纳米硫酸钡5-30％，偶联剂0.8-1％，流平剂0.8-1％，增光剂0.8-1％，抗黄变安息香0.4-0.6％，消泡剂0.3-0.5％，电荷调整剂0.3-0.5％，颜料0.5-3％。
优选的，所述双酚A型环氧树脂为E-12型环氧树脂，软化点92℃-94℃，其分子两端含有活泼的环氧基，与酚类固化剂交联反应而形成不溶、不熔的具有三角网络结构的高聚物，其化学性稳定，具有很强的耐酸、碱、盐，有机溶剂等介质的腐蚀。
优选的，所述超低温固化剂是一种酚类固化剂，它是由液体环氧与双酚A反应生产的固体产物，由于液体环氧具有常温下能够固化的特性，所以由此液体环氧反应生产的固化剂具有很高的反应活性，能够在80℃左右与环氧树脂发生交联反应。
优选的，所述抗黄变促进剂是一种特殊结构的咪唑啉化合物，相对于常规的2-甲基咪唑具有经受高温或过度烘烤不泛黄的特征，配合本发明涂料配方一定配比应用，实现降低粉末涂料的固化温度，缩短固化时间。
优选的，所述抗刮蜡采用聚四氟乙烯改性蜡，其具有优异的抗划伤性和耐磨性，抗金属划痕性好，配合本发明涂料配方一定配比应用，带来耐强酸、强碱、极佳疏水的效果。
所述涂料配方中，采用纳米金红石型钛白粉及纳米硫酸钡结合，二者本身化学性能稳定，常温下不溶于水、酸、碱等物质，不与有机物质发生化学反应，特定所述两种纳米材料的一定配比组合的引入，更能提高涂层的致密性，进一步加强了粉末涂料层的耐酸、碱、盐及有机化学品性能。
优选的，偶联剂是一种具有特殊结构的有机硅化合物，在它的分子中，同时具有能与无机材料结合的反应基团和与有机材料结合的反应基团，因此既能有效提高纳米材料在环氧树脂中的分散性，又能提高粉末粒子与被涂材料(如木板)的黏合性，提升本发明粉末涂料的综合性能。
本发明的另一目的在于提供一种超低温固化耐擦洗粉末涂料的制备工艺，具有如下步骤：
A)按重量百分比称取双酚A型环氧树脂50-55％，超低温固化剂7.5-8.5％，抗黄变促进剂1-1.2％，抗刮蜡0.6-1％，金红石型纳米钛白粉5-25％，纳米硫酸钡5-30％，偶联剂0.8-1％，流平剂0.8-1％，增光剂0.8-1％，抗黄变安息香0.4-0.6％，消泡剂0.3-0.5％，电荷调整剂0.3-0.5％，颜料0.5-3％；将上述物料投入到高速混料器中充分均匀混合2-3分钟；
B)将混合好的物料加入到挤出机的前段(I区)和后段(II区)，湿度分别为70-75℃和75-80℃的双螺杆挤出机中，通过挤出机频率为30-40HZ，控制螺杆转速，使物料充分熔融混炼并挤出，然后通过传送带冷却，破碎；
C)将破碎好的片料，投入到ACM磨料斗中，以主磨频率为40-45HZ,副磨频率为20-30HZ,筛网160-200目，进行筛分，制得超低温固化耐擦洗粉末涂料。
优选的，所述B)步骤中，将混合好的物料加入到I区和II区，温度分别为70℃和75℃的双螺杆挤出机中，通过挤出机频率为34HZ，控制螺杆转速，使物料充分熔融混炼并挤出，然后通过传送带冷却，破碎；
优选的，所述C)将破碎好的片料，投入到ACM磨料斗中，以主磨频率为42HZ,副磨频率为25HZ,筛网180目，进行筛分，制得超低温固化耐擦洗粉末涂料。
本发明超低温固化耐擦洗粉末涂料，原材料来源丰富，制备工艺简单易行，易实行工业化、规模化生产。涂膜物理及化学性能优异，粉末储存稳定性佳。应用中，将所得的超低温固化耐擦洗粉末涂料，采用静电喷涂方式，喷涂到被涂装物上，采用热风固化炉烘烤，经100℃-110℃烘烤20-25分钟可完全固化。
所述超低温固化剂是由液体环氧树脂，双酚A(过量)，季铵盐类催化剂，己二酸在一定温度下反应合成的产物。具体合成步骤是：将一定量的液体环氧树脂、双酚A、季铵盐类催化剂加入到反应器中，逐步升温到105-115℃(优选110℃)，并保温1.5-2.5小时(优选2小时)，然后加入活性改性剂己二酸，升温到125-135℃(优选130℃)，再加入过量的双酚A、季铵盐类催化剂，在125-135℃(优选130℃)的温度下反应1-2小时(优选1.5小时)，然后降温冷却，得到超低温固化剂。用己二酸作为改性剂的酚类固化剂，具有更好的反应活性，其涂层具有极佳的抗弯曲性能和耐水性能。
抗黄变促进剂是一种特殊结构的咪唑啉化合物，是由环烷酸与有机多胺反应合成的，在合成过程中加入过量的抗氧剂及紫外线吸收剂能有效的阻止产品氧化黄变，其结构如下：
其中R为环烷基，R1为有机胺烷基，根据上式可知，此种咪唑啉具有胺基结构，又具有咪唑啉环结构，将其加入环氧树脂中，伯胺基与仲胺基能与环氧树脂中的环氧基发生加成反应，而咪唑啉环上的叔氨原子又能催化树脂中的环氧基发生开环聚合反应或催化固化剂中的官能团与环氧树脂发生聚合反应，有效降低固化温度，缩短固化时间。
偶联剂是一种硅烷偶联剂，是一种有机硅化合物，在它的分子中，同时具有能与无机材料(如玻璃、金属等)结合的反应性基团和有机材料(如合成树脂等)结合的反应性基团，在粉末涂料配方中能有效改善颜填料的分散性，提高涂层与被涂工件的附着力。
电荷调整剂，其主要成分是由表面活性剂、含氮化合物、脂肪酸及一些金属氧化物，添加到粉末涂料中，能增加粉末粒子的带电性能，从而提高上粉率，降低静电屏蔽效应，克服不良导体(如玻璃、木材、塑料)不易喷涂问题。
本案环氧粉末涂料是以环氧树脂与固化剂反应作为主要的成膜物质，以酚类固化剂与环氧树脂反应配制的涂料，因涂膜中含有许多羟基和醚键，故而对金属、陶瓷、玻璃、木材等极性底材具有优良的附着力，此外涂膜中大量芳环和醚键的存在，使涂层具有优异的耐腐蚀性和耐化学品性，在配方中选用适当的助剂及颜填料，能显著提高涂层的表面的硬度，使得环氧粉末涂料具有突出的耐水性及耐擦洗性。
具体实施例一
所述超低温固化耐擦洗粉末涂料，由如下重量百分比成分构成：双酚A型环氧树脂55％，超低温固化剂8.5％，抗黄变促进剂1.2％，抗刮蜡1％，金红石型纳米钛白粉25％，纳米硫酸钡5％，偶联剂0.8％，流平剂0.8％，增光剂0.8％，抗黄变安息香0.4％，消泡剂0.3％，电荷调整剂0.3％，颜料0.9％。
所述超低温固化耐擦洗粉末涂料的制备工艺，具有如下步骤：
A)按重量百分比称取双酚A型环氧树脂55％，超低温固化剂8.5％，抗黄变促进剂1.2％，抗刮蜡1％，金红石型纳米钛白粉25％，纳米硫酸钡5％，偶联剂0.8％，流平剂0.8％，增光剂0.8％，抗黄变安息香0.4％，消泡剂0.3％，电荷调整剂0.3％，颜料0.9％；将上述物料投入到高速混料器中充分均匀混合3分钟；
B)将混合好的物料加入到I区和II区，温度分别为70℃和75℃的双螺杆挤出机中，通过挤出机频率为34HZ，控制螺杆转速，使物料充分熔融混炼并挤出，然后通过传送带冷却，破碎；
C)将破碎好的片料，投入到ACM磨料斗中，以主磨频率为42HZ,副磨频率为25HZ,筛网180目，进行筛分，制得超低温固化耐擦洗粉末涂料。
将所得的超低温固化耐擦洗粉末涂料，采用静电喷涂方式，喷涂到被涂装物上，采用热风固化炉烘烤，经100℃烘烤25分钟，实现完全固化。涂膜的物理及化学性能见下表。
具体实施例二
所述超低温固化耐擦洗粉末涂料，由如下重量百分比成分构成：双酚A型环氧树脂50％，超低温固化剂7.5％，抗黄变促进剂1％，抗刮蜡0.8％，金红石型纳米钛白粉6％，纳米硫酸钡28％，偶联剂1％，流平剂1％，增光剂1％，抗黄变安息香0.6％，消泡剂0.5％，电荷调整剂0.5％，颜料2.1％。
所述超低温固化耐擦洗粉末涂料的制备工艺，具有如下步骤：
A)按重量百分比称取上述物料，投入到高速混料器中充分均匀混合2分钟；
B)将混合好的物料加入到I区和II区，温度分别为70℃和75℃的双螺杆挤出机中，通过挤出机频率为34HZ，控制螺杆转速，使物料充分熔融混炼并挤出，然后通过传送带冷却，破碎；
C)将破碎好的片料，投入到ACM磨料斗中，以主磨频率为42HZ,副磨频率为25HZ,筛网180目，进行筛分，制得超低温固化耐擦洗粉末涂料。
将所得的超低温固化耐擦洗粉末涂料，采用静电喷涂方式，喷涂到被涂装物上，采用热风固化炉烘烤，经110℃烘烤20分钟，实现完全固化。涂膜的物理及化学性能见下表。
具体实施例三
所述超低温固化耐擦洗粉末涂料，由如下重量百分比成分构成：双酚A型环氧树脂53％，超低温固化剂8％，抗黄变促进剂1.1％，抗刮蜡1％，金红石型纳米钛白粉15％，纳米硫酸钡16％，偶联剂1％，流平剂1％，增光剂1％，抗黄变安息香0.5％，消泡剂0.4％，电荷调整剂0.4％，颜料1.6％。
所述超低温固化耐擦洗粉末涂料的制备工艺，具有如下步骤：
A)按重量百分比称取上述物料，投入到高速混料器中充分均匀混合2分钟；
B)将混合好的物料加入到I区和II区，温度分别为70℃和75℃的双螺杆挤出机中，通过挤出机频率为34HZ，控制螺杆转速，使物料充分熔融混炼并挤出，然后通过传送带冷却，破碎；
C)将破碎好的片料，投入到ACM磨料斗中，以主磨频率为42HZ,副磨频率为25HZ,筛网180目，进行筛分，制得超低温固化耐擦洗粉末涂料。
将所得的超低温固化耐擦洗粉末涂料，采用静电喷涂方式，喷涂到被涂装物上，采用热风固化炉烘烤，经105℃烘烤23分钟，实现完全固化。涂膜的物理及化学性能见下表。
以上所述仅为本发明的优选实施例，凡跟本发明权利要求范围所做的均等变化和修饰，均应属于本发明权利要求的范围。

Claims (10)

1.一种超低温固化耐擦洗粉末涂料，其特征在于，由如下重量百分比成分构成：
双酚A型环氧树脂50-55％，超低温固化剂7.5-8.5％，抗黄变促进剂1-1.2％，抗刮蜡0.6-1％，金红石型纳米钛白粉5-25％，纳米硫酸钡5-30％，偶联剂0.8-1％，流平剂0.8-1％，增光剂0.8-1％，抗黄变安息香0.4-0.6％，消泡剂0.3-0.5％，电荷调整剂0.3-0.5％，颜料0.5-3％。
2.如权利要求1所述的一种超低温固化耐擦洗粉末涂料，其特征在于，所述双酚A型环氧树脂为E-12型环氧树脂。
3.如权利要求1所述的一种超低温固化耐擦洗粉末涂料，其特征在于，所述抗刮蜡采用聚四氟乙烯改性蜡。
4.如权利要求1所述的一种超低温固化耐擦洗粉末涂料，其特征在于，所述超低温固化剂是由液体环氧树脂、双酚A、季铵盐类催化剂、己二酸、应合成的酚类产物。
5.如权利要求1所述的一种超低温固化耐擦洗粉末涂料，其特征在于，所述抗黄变促进剂是是由环烷酸和有机多胺反应合成的的咪唑啉化合物。
6.如权利要求1所述的一种超低温固化耐擦洗粉末涂料，其特征在于，所述偶联剂是硅烷偶联剂。
7.如权利要求1所述的一种超低温固化耐擦洗粉末涂料，其特征在于，由如下重量百分比成分构成：双酚A型环氧树脂53％，超低温固化剂8％，抗黄变促进剂1.1％，抗刮蜡1％，金红石型纳米钛白粉15％，纳米硫酸钡16％，偶联剂1％，流平剂1％，增光剂1％，抗黄变安息香0.5％，消泡剂0.4％，电荷调整剂0.4％，颜料1.6％。
8.如权利要求1-7任一项的所述一种超低温固化耐擦洗粉末涂料，其特征在于，其制备工艺具有如下步骤：
A)按重量百分比称取双酚A型环氧树脂50-55％，超低温固化剂7.5-8.5％，抗黄变促进剂1-1.2％，抗刮蜡0.6-1％，金红石型纳米钛白粉5-25％，纳米硫酸钡5-30％，偶联剂0.8-1％，流平剂0.8-1％，增光剂0.8-1％，抗黄变安息香0.4-0.6％，消泡剂0.3-0.5％，电荷调整剂0.3-0.5％，颜料0.5-3％；将上述物料投入到高速混料器中充分均匀混合2-3分钟；
B)将混合好的物料加入到I区和II区，温度分别为70-75℃和75-80℃的双螺杆挤出机中，通过挤出机频率为30-40HZ，控制螺杆转速，使物料充分熔融混炼并挤出，然后通过传送带冷却，破碎；
C)将破碎好的片料，投入到ACM磨料斗中，以主磨频率为40-45HZ,副磨频率为20-30HZ,筛网160-200目，进行筛分，制得超低温固化耐擦洗粉末涂料。
9.如权利要求8所述一种超低温固化耐擦洗粉末涂料，其特征在于，所述B)步骤中，将混合好的物料加入到I区和II区，温度分别为70℃和75℃的双螺杆挤出机中，通过挤出机频率为34HZ，控制螺杆转速，使物料充分熔融混炼并挤出，然后通过传送带冷却，破碎。
10.如权利要求8所述一种超低温固化耐擦洗粉末涂料，其特征在于，所述C)将破碎好的片料，投入到ACM磨料斗中，以主磨频率为42HZ,副磨频率为25HZ,筛网180目，进行筛分，制得超低温固化耐擦洗粉末涂料。
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