CN108504151A - 一种白板粉末涂料及其制备方法与应用 - Google Patents

一种白板粉末涂料及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及白板制品制造领域，公开了一种白板粉末涂料及其制备方法与应用，解决了现有白板环氧涂料耐候性差，白板面板不耐用的问题，其技术方案要点是一种白板粉末涂料，包括粉料A和粉料B混合而成，粉料A按质量份数计包括，改性环氧树脂50‑60份、钛白粉15‑20份、贝壳粉5‑8份，粉料B按质量份数计包括，纳米二氧化硅20‑25份、丙烯酸15‑20份、助剂20‑25份，助剂为9，10‑二氢‑9‑氧杂‑10‑磷杂菲‑10‑氧化物及其衍生物的混合物或为9，10‑二氢‑9‑氧杂‑10‑磷杂菲‑10‑氧化物，粉料A与粉料B的质量比为1‑1.5，提高了白板粉末涂料制成的涂膜的耐候性，减缓涂膜的老化，避免白板面板表面粉化，提高该白板粉末涂料制得的白板的耐擦写性和耐用性。

Description

一种白板粉末涂料及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及白板制品制造领域，特别涉及一种白板粉末涂料及其制备方法与应用。
背景技术
白板是通常白色的金属板材料制的书写平面。白板的作用与黑板类似，是一种可反复擦写的书写工具。通常用于教学，会议讨论，或个人与家庭记事。按白板材质分类主要包括金属烤漆白板、搪瓷白板、PET白板、玻璃白板和木制白板。其中金属烤漆白板最为常用，其板面由白板涂料涂布在基板烘烤得到。先有申请公布号为CN106349875A的中国专利“一种白板粉末涂料及其制备方法”，其公开了一种白板粉末涂料，其配方按以下重量份配比组成：改性环氧树脂60-80份，丙烯酸单体30-40份，醇酸树脂20-30份，二氧化钛10-20份。按以下步骤生产：原料称量-投料-预混合-下料-熔融挤出-压片-破碎-粉碎-筛分包装-成品。用高压静电法或流化床法涂装于经过处理的基材上，固化温度160-190℃，固化时间5-15min，可采用热烘烤箱或者红外固化炉进行固化。
其不足之处在于涂料中环氧树脂组成本身耐候性不佳，导致以涂料形成的涂膜作为面板表面在大气环境中，易受到紫外线、水、氧气等的作用老化黄化，使面板表面的树脂被破坏游离出来而发生粉化，故有待改进。
发明内容
本发明的第一目的是针对现有技术的不足，提供一种白板粉末涂料，其改善了耐候性。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种白板粉末涂料，包括粉料A和粉料B混合而成，
所述粉料A按质量份数计包括，改性环氧树脂50-60份、钛白粉15-20份、贝壳粉5-8份，所述粉料B按质量份数计包括，纳米二氧化硅20-25份、丙烯酸15-20份、助剂20-25份，所述助剂为9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物及其衍生物的混合物或为9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物，
所述粉料A与粉料B的质量比为1-1.5。
通过采用上述技术方案，环氧树脂较其他常用树脂而言其玻璃化温度较低，涂料在喷涂或涂布后经加热冷却后形成树脂材料的涂膜，涂膜表面作为面板表面使用，
钛白粉和纳米二氧作为填充剂，提高涂膜的耐磨耐擦性能的同时，还作为光稳定剂，其能够对紫外线起到一定的反射作用，从而有利于降低太阳光中的紫外线涂膜的老化损失，
涂料在加热过程中发生玻璃化，丙烯酸作为流平剂，使得涂膜表面平整，减少填充剂的影响，玻璃化状态时，改性环氧树脂中的环氧键与9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物中的P-H键发生反应，降低环氧当量，使得涂料在玻璃化冷却后形成的涂膜的玻璃化温度较改性环氧树脂原有的玻璃化温度高，提高涂膜的耐高温性能；
同时改性环氧树脂中的环氧键与9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物中的P-H键发生反应打开后，涂膜不易于氧气和水发生反应，增强涂膜的耐候性，
9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物和其衍生物的侧磷基团受到高温加热下分解产生磷酸与涂膜反应生成致密的炭层，提高涂膜的阻燃性能，
由此提高了涂膜的耐候性，减缓涂膜的老化，避免白板面板表面粉化，提高白板耐擦写性和耐用性。
作为优选地，所述改性环氧树脂为缩水甘油酯型环氧树脂和丙烯酸甲酯组成，所述缩水甘油酯型环氧树脂和丙烯酸甲酯的质量比为3.5。
通过采用上述技术方案，丙烯酸甲酯热膨胀效率大，粉料A在制备过程中经加热熔融、挤出冷却、破碎得到，在加热熔融过程中丙烯酸甲酯膨胀形成胶化薄膜混合在熔融的混合物内，混合物挤出时丙烯酸甲酯膨胀形成胶化薄膜混合在混合物内，促使混合物中环氧树脂出现“假固化”的状态硬化，即再次加热丙烯酸甲酯熔融时假固化”的状态接触并软化，由此可获得颗粒细腻的粉料A，便于粉料A与粉料B的均匀混合，提高涂膜成品率。
作为优选地，所述助剂包括9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物与10-(2’，5’-二羟基苯基)-9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物的混合物，9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物与10-(2’，5’-二羟基苯基)-9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物的质量比为3。
通过采用上述技术方案，10-(2’，5’-二羟基苯基)-9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物由9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物与苯醌反应得到，其可与改性环氧树脂中环氧键反应发生交联，降低环氧当量，升高涂膜中树脂成分的玻璃化温度，
同时10-(2’，5’-二羟基苯基)-9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物与丙酮等有机溶剂相溶性差，作为粉末涂料的成分时，其使用过程中无需溶剂参与，待形成涂膜后，10-(2’，5’-二羟基苯基)-9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物提高白板面板的耐溶剂擦拭性。
作为优选地，所述粉料B中的丙烯酸吸附于纳米二氧化硅表面。
通过采用上述技术方案，丙烯酸位于粉料B内，作为流平剂，其利用丙烯酸在改性环氧树脂体系内有限的相容性，使丙烯酸位于玻璃化的涂膜表面，减小涂膜表面张力，进而促进涂膜流动，丙烯酸作为粉料B的组分添加于粉料内，避免其在粉料A中分散不均，且其可随纳米二氧化硅均匀分散在混合后的涂料内，增强流平剂效果，避免白板的面板表面产生针孔或桔皮。
作为优选地，所述贝壳粉经碱性蛋白酶处理晾干后再次研磨后使用。
通过采用上述技术方案，贝壳粉经碱性蛋白酶除去其内的蛋白质后，结构疏松，再经研磨后可得到颗粒更小的贝壳粉，便于贝壳粉在改性环氧树脂内分散，同时贝壳粉经碱性蛋白酶处理后其内的甲壳素含量增加，甲壳素具有较强的粘性，涂膜与面板的基板之间的粘结，甲壳素还是良好的抑菌剂，抑制涂膜表面微生物滋生，减少微生物活动对面板的腐蚀破坏。
作为优选地，所述粉料A和粉料B的粒径均为25-35μm。
通过采用上述技术方案，涂料混合均匀且各组分分散情况好，形成的涂膜表面均匀，无针孔或桔皮。
本发明的第二目的是针对现有技术的不足，提供所述白板粉末涂料的制备方法，避免改性环氧树脂在使用前与助剂直接反应固化。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
S1：粉料A的制备，按照质量份数称取改性环氧树脂、钛白粉和贝壳粉并使用高混机混合，再将混合得到的混合物料双螺杆挤出机中进行熔融挤出，得到塑料粒子，在塑料粒子经压片、破碎、粉碎和筛分后获得所需粒径的粉料A；
S2：粉料B的制备，按照质量份数称取纳米二氧化硅和丙烯酸，将纳米二氧化硅和丙烯酸混合均匀后，再加入质量份数称取的助剂粉剂，经研磨和混合后得到粉料B；
S3：混合，将粉料A和粉料B在质量比控制范围内进行混合，得到涂料。
通过采用上述技术方案，改性环氧树脂在粉料A中与钛白粉和贝壳粉混合，助剂在粉料B内与纳米二氧化硅和丙烯酸混合，两种成分在涂料中以粉料A固态颗粒和粉料B固态颗粒的形式混合，避免两者在使用前以液态或熔融态下混合，避免改性环氧树脂在使用前与助剂直接反应固化。
本发明的第三目的是针对现有技术的不足，提供所述白板粉末涂在制备白板制品中的应用。
本发明的第四目的是针对现有技术的不足，提供所述一种白板制品，面板的耐候性好。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种白板制品，其包括面板，所述面板由上述白板粉末涂料涂布在基板表面制备得到。
通过采用上述技术方案，白板粉末涂料在基板表面形成耐候性良好的涂膜并作为面板表面使用，提高面板的耐候性。
作为优选地，白板制品通过如下步骤制备得到：
X1：对基板进行表面前处理；
X2：在经过步骤X1处理的基板上用高压静电法或流化床法涂装于均匀涂布上述白板粉末涂料，可采用热烘烤箱或者红外固化炉进行固化，固化温度160-180℃，固化时间5-15min，烘烤，冷却，切除毛边，得到面板；
X3：将面板与其他部件组装，得到白板制品。
通过采用上述技术方案，白板粉末涂料在基板表面涂布均匀，避免面板表面产生针孔或桔皮。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1.使用粉料涂料，钛白粉和纳米二氧作为光稳定剂，其能够对紫外线起到一定的反射作用，从而有利于降低太阳光中的紫外线涂膜的老化损失；玻璃化状态时，改性环氧树脂中的环氧键与9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物中的P-H键发生反应，降低环氧当量，使得涂料在玻璃化冷却后形成的涂膜的玻璃化温度较改性环氧树脂原有的玻璃化温度高，提高涂膜的耐高温性能；同时改性环氧树脂中的环氧键打开后，涂膜不易于氧气和水发生反应，另一方面提高了交联密度，使得所得的涂膜硬度提高，增强涂膜表面耐擦写性；9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物和其衍生物的侧磷基团受到高温加热下分解产生磷酸与涂膜反应生成致密的炭层，提高涂膜的阻燃性能，由此提高了涂膜的耐候性，减缓涂膜的老化，避免白板面板表面粉化，提高白板耐擦写性和耐用性；
2.助剂中包含10-(2’，5’-二羟基苯基)-9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物，使改性环氧树脂中的环氧键开环的同时，还可提高白板面板的耐溶剂擦拭性；
3.改性环氧树脂为缩水甘油酯型环氧树脂和丙烯酸甲酯组成，粉料A在制备过程中促使混合物中环氧树脂出现“假固化”的状态硬化，由此可获得颗粒细腻的粉料A，便于粉料A与粉料B的均匀混合，提高涂膜成品率；
4.丙烯酸吸附于纳米二氧化硅表面，可随纳米二氧化硅均匀分散在混合后的涂料内，增强流平剂效果，避免白板的面板表面产生针孔或桔皮；
5.贝壳粉经碱性蛋白酶处理晾干后再次研磨后使用，可得到颗粒更小的贝壳粉，便于贝壳粉在改性环氧树脂内分散，同时贝壳粉经碱性蛋白酶处理后其内的甲壳素含量增加，甲壳素具有较强的粘性，涂膜与面板的基板之间的粘结，甲壳素还是良好的抑菌剂，抑制涂膜表面微生物滋生，减少微生物活动对面板的腐蚀破坏；
6.提供一种所述涂料粉末的制备方法，避免改性环氧树脂和助剂在使用前以液态或熔融态下混合，避免改性环氧树脂在使用前与助剂直接反应固化；
7.提供一种白板粉末涂在制备白板制品中的应用；
8.提供一种白板制品，面板的耐候性好。
附图说明
图1为一种白板制品的结构示意图；
图2为面板的剖视图。
附图说明：1、支撑架；11、万向轮；2、面板；3、连接臂；21、基板；22、涂膜。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
附图1和附图2所示，一种白板制品，其包括支撑架1和白板，其中支撑架1包括两支撑座和连接两支撑座的连杆。支撑座的底部为横梁，横梁的两端底面均安装有万向轮11。支撑座的上端为安装臂，安装臂与白板的两侧连接。
白板包括面板2和包围在面板2外沿的外框，面板2包括基板21和固定与基板21一侧表面上的涂膜22，涂膜22朝向白板制品的正面用于涂写。
白板制品通过如下步骤制备得到：
X1：对基板21进行表面前处理；
X2：在经过步骤X1处理的基板21上用高压静电法或流化床法涂装于均匀涂布白板粉末涂料，可采用热烘烤箱或者红外固化炉进行固化，固化温度168℃，固化时间10min，烘烤，冷却，切除毛边，得到面板2；
X3：将面板2与其他部件组装，得到白板制品。
涂膜22由白板粉末涂料在高温下发生玻璃化，待温度下降后固化而形成。
白板粉末涂料本通过以下如下步骤制备得到：
S1：改性环氧树脂的制备，按缩水甘油酯型环氧树脂和丙烯酸甲酯的质量比为3.5称取混合后并加入双螺杆挤出机中进行熔融挤出，获得改性环氧树脂粒子；
S2：粉料A的制备，按质量份数计称取改性环氧树脂50-60份、钛白粉15-20份、贝壳粉5-8份并使用高混机混合，再将混合得到的混合物料双螺杆挤出机中进行熔融挤出，得到塑料粒子，在塑料粒子经压片、破碎、粉碎和筛分后获得所需粒径的粉料A；
S3：粉料B的制备，按质量份数计称取纳米二氧化硅20-25份、丙烯酸15-20份和助剂20-25份混合均匀后，再加入质量份数称取的助剂粉剂，经研磨和混合后得到粉料B；所述助剂为9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物及其衍生物的混合物或为9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物；
S4：混合，将粉料A和粉料B进行质量比为1-1.5混合，得到涂料。
根据上述白板粉末涂料的制备方法设计了实施例A1-A6，具体参数如下表所示。
表中DOPO为9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物，DOPO-BQ为10-(2’，5’-二羟基苯基)-9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物；DOPO-MA为10-(1’，4’-二羧基乙基)-9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物，其由9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物和马来酸合成得到。
在实施例1的基础上不添加助剂作为对比例A7，对实施例A1-A6和对比例A7所得的白板粉末涂料和白板粉末涂料形成的涂膜22进行玻璃化温度和对涂膜22进行防火UL94等级测试，结果如下表所示。
实施例 涂料玻璃化温度/℃ 涂膜玻璃化温度/℃ 防火UL94等级
A1 121 155 V-0
A2 122 168 V-0
A3 124 160 V-0
A4 123 173 V-0
A5 122 157 V-0
A6 120 169 V-0
对比例A7 122 120 V-2
涂料玻璃化过程中助剂内成分与改性环氧树脂中环氧键反应，降低环氧当量，使得涂料在玻璃化冷却后形成的涂膜22的玻璃化温度较改性环氧树脂原有的玻璃化温度高，提高面板的耐高温性能。
对实施例A1-A6和对比例A7所得白板粉末涂料制成的涂膜22进行抗UV老化实验。将涂膜22在0.85～0.9W/m2，350nm的紫外线照射环境中72小时，每个12小时观察隔离条的颜色变化得到，如下表所示结果。
从上表可以看出，本白板粉末涂料制成的涂膜22具有较强的抗UV老化性能。
实施例B1，
在实施例A1的基础上，对贝壳粉使用前进行预处理，预处理方式为将贝壳粉使用碱性蛋白酶处理，除去其中的蛋白质，在晾干后研磨后使用。
实施例B2，
在实施例A3的基础上，对贝壳粉使用前进行预处理。
实施例B3，
在实施例A4的基础上，对贝壳粉使用前进行预处理。
实施例B4，
在实施例A5的基础上，对贝壳粉使用前进行预处理。
实施例B5，
在实施例A6的基础上，对贝壳粉使用前进行预处理。
对实施例A1和实施例B1-B5所得白板粉末涂料制成的涂膜22进行抑菌实验。将放置于带有培养液的培养皿中，然后在培养皿中加入10cfu的杂菌培养2小时，之后对菌落进行检测，得到如下表所示。
从上表可知，本所得白板粉末涂料制成的涂膜22具有较强的抑菌作用，可抑制涂膜22表面上微生物滋生，减少微生物涂膜22的腐蚀破坏，提高面板耐候性。
对实施例A1和实施例B1-B5进行耐溶剂擦拭性实验，耐溶剂擦拭性实验根据标准《JG/T 304-2011建筑用防涂鸦抗粘贴涂料》中实验方法进行，实验结果如下表。
实施例 耐溶剂擦拭性(丙酮)/次
A1 700不露底
B1 850次不露底
B2 950次不露底
B3 1100次不露底
B4 800次不露底
B5 800次不露底
由上表可知，处理后贝壳粉和10-(2’，5’-二羟基苯基)-9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物可提高涂膜22的耐溶剂擦拭性，提高白板面板的耐擦写性。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种白板粉末涂料，其特征在于，包括粉料A和粉料B混合而成，
所述粉料A按质量份数计包括，改性环氧树脂50-60份、钛白粉15-20份、贝壳粉5-8份，
所述粉料B按质量份数计包括，纳米二氧化硅20-25份、丙烯酸15-20份、助剂20-25份，所述助剂为9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物及其衍生物的混合物或为9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物，
所述粉料A与粉料B的质量比为1-1.5。
2.根据权利要求1所述的一种白板粉末涂料，其特征在于，所述改性环氧树脂为缩水甘油酯型环氧树脂和丙烯酸甲酯组成，所述缩水甘油酯型环氧树脂和丙烯酸甲酯的质量比为3.5。
3.根据权利要求2所述的一种白板粉末涂料，其特征在于，所述助剂包括9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物与10-（2’，5’-二羟基苯基）-9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物的混合物，9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物与10-（2’，5’-二羟基苯基）-9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物的质量比为3。
4.根据权利要求2所述的一种白板粉末涂料，其特征在于，所述粉料B中的丙烯酸吸附于纳米二氧化硅表面。
5.根据权利要求2所述的一种白板粉末涂料，其特征在于，所述贝壳粉经碱性蛋白酶处理晾干后再次研磨后使用。
6.根据权利要求5所述的一种白板粉末涂料，其特征在于，所述粉料A和粉料B的粒径均为25-35μm。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的一种白板粉末涂料的制备方法，其特征在于，
S1：粉料A的制备，按照质量份数称取改性环氧树脂、钛白粉和贝壳粉并使用高混机混合，再将混合得到的混合物料双螺杆挤出机中进行熔融挤出，得到塑料粒子，在塑料粒子经压片、破碎、粉碎和筛分后获得所需粒径的粉料A；
S2：粉料B的制备，按照质量份数称取纳米二氧化硅和丙烯酸，将纳米二氧化硅和丙烯酸混合均匀后，再加入质量份数称取的助剂粉剂，经研磨和混合后得到粉料B；
S3：混合，将粉料A和粉料B在质量比控制范围内进行混合，得到涂料。
8.权利要求1-6任一项所述的白板粉末涂料在制备白板制品中的应用。
9.一种白板制品，其特征在于，包括面板（2），所述面板（2）由权利要求1-6任一项所述的白板粉末涂料涂布在面板（2）表面制备得到。
10.根据权利要求9所述的白板制品，其特征在于，所述白板制品通过如下步骤制备得到：
X1：对基板（21）进行表面前处理；
X2：在经过步骤X1处理的基板（21）上用高压静电法或流化床法涂装于均匀涂布上述白板粉末涂料，可采用热烘烤箱或者红外固化炉进行固化，固化温度160-180℃，固化时间5-15min，烘烤，冷却，切除毛边，得到面板（2）；
X3：将面板（2）与其他部件组装，得到白板制品。
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