CN108531056B - 热敏性基材粉末涂层及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种热敏性基材粉末涂层及其制备方法，所述方法包括以下步骤：(1)将水性隔热树脂组合物涂覆于热敏性基材上，经干燥后形成表面隔热涂层；(2)将粉末涂料涂覆于所述表面隔热涂层上，经固化后形成粉末涂层。由此制得的热敏性基材粉末涂层表面平整度高，具有优异的附着力、表面硬度等。本发明可用于热敏性基材喷涂，对基材起到隔热保护作用，基材热稳定性好，工艺简单。

Description

热敏性基材粉末涂层及其制备方法
技术领域
本发明涉及涂料涂层技术领域，尤其涉及一种热敏性基材粉末涂层及其制备方法。
背景技术
粉末涂料作为无溶剂涂料，符合国际上流行的“四E”原则(经济、环保、高效、性能卓越)，因而得到高速发展。粉末涂料采用静电喷涂方式，通常对金属材料进行涂覆，在家电、建材等领域已经占据主导地位，但家电等常规粉末涂料固化温度大多在180℃以上，远高于木材、纸张、塑料等热敏性材料的耐热温度。目前粉末涂料在热敏性材料通常采用低温热固化或红外固化方式，并取得了一定的效果，但是过高的温度或过长的固化时间仍然会导致热敏性基材受热形变、开裂，并且基材中水分或者有机小分子会溢出，导致表面粉末涂层产生缺陷。
国内报道了一些应用于热敏性基材的粉末涂料及其涂覆方式。CN201210194670.2报道了一种热敏性基材涂覆用粉末涂料组合物及涂覆方法，但其仅采用低温使粉末熔融和流动，并不能保证涂层的流平性和表面性能。CN201410025071.7报道了一种热敏性基材封边用粉末涂料，采用紫外固化方式，但紫外光波长较短，强度高，易于穿透涂层，损坏基材。CN201310717108.8报道了一种应用于热敏基材粉末涂料聚酯树脂的制备方法及应用，其制备了可低温固化粉末涂料，但在其固化温度下，热敏性基材仍存在受热形变。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种热敏性基材粉末涂料涂层及其制备方法，以期解决上述提及的技术问题中的至少之一。
为达到以上目的，本发明采用了以下技术方案：
作为本发明的一个方面，提供一种热敏性基材粉末涂层的制备方法，包括：
将水性隔热树脂组合物涂覆于热敏性基材上，经干燥后形成表面隔热涂层；
将粉末涂料涂覆于所述表面隔热涂层上，经固化后形成粉末涂层。
作为本发明的另一个方面，提供一种如上所述的制备方法制得的热敏性基材粉末涂层，包括：
热敏性基材；
表面隔热涂层，形成于热敏性基材上；以及
粉末涂层，形成于表面隔热涂层上。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)在喷涂粉末涂层之前，利用水性隔热树脂组合物对热敏性基材进行涂覆处理，起到封底和提高附着力的作用，同时在粉末涂料固化时隔绝热量，保护热敏性基材，使基材不形变、不开裂、没有小分子溢出。
(2)在表面隔热涂层上形成的粉末涂层表面平整度高，无针孔缩孔，具有优异的附着力、表面硬度等。
(3)采用水性隔热树脂组合物对环境友好，无溶剂排放，与使用粉末涂料以达到环保的目的相适应。
(4)本发明粉末涂层的制备方法工艺简单。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明作进一步的详细说明。
本发明公开了一种热敏性基材粉末涂层的制备方法，包括：
步骤1：将水性隔热树脂组合物涂覆于热敏性基材上，经干燥后形成表面隔热涂层；
步骤2：将粉末涂料涂覆于该表面隔热涂层上，经固化后形成粉末涂层。
进一步地，按重量份数计，水性隔热树脂组合物包括：单组份水性树脂60～80份；去离子水10～20份；阳离子醚化淀粉2～5份，纳米隔热填料0.1～1份，分散剂1～1.5份，消泡剂0.2～0.5份，成膜助剂1～2份，润湿剂0.2～0.4份，增稠剂0.4～1份。此处“单组份水性树脂”在本领域中有其固有含义，一般指无需加入固化剂的自干性水性树脂，此时由于没有小分子固化剂的存在，在后续粉末涂层固化时不容易产生气孔。
阳离子醚化淀粉由于其多羟基结构，与热敏性基材和粉末涂层均具有较好的粘结性，其与单组份水性树脂复合可以起到封底和提高附着力的作用。
将单组份水性树脂、去离子水、阳离子醚化淀粉、分散剂、消泡剂、成膜助剂、润湿剂和增稠剂在室温经VMA～Getzmann公司的高速混合机DISPERMAT(1000～2000r/min)混合均匀，并加热升温至70～85℃，继续搅拌1小时，再将纳米隔热填料加入上述混合物中，高速搅拌均匀得到纳米水性隔热组合物，通过调整各组分配比来调节其粘度为200～800mpa.s。
进一步地，单组份水性树脂选自水性聚氨酯、水性丙烯酸酯或水性环氧树脂中的一种或至少两种；纳米隔热填料为纳米中空SiO2颗粒。
进一步地，纳米中空SiO2颗粒的中空内径为30～100nm，优选60～100nm，外径为10～30nm，优选10～20nm。
进一步地，纳米中空SiO2颗粒的堆积密度为65～126Kg/m3，优选为65～98Kg/m3。
进一步地，水性隔热树脂组合物的热导率≤0.04W/m·K，粘度为200～800mpa.s。
进一步地，表面隔热涂层的厚度为10～50μm，优选10～30μm。
进一步地，热敏性基材选自木材、塑料和纸张中的任意一种，优选木材。
进一步地，粉末涂料选自环氧粉末涂料、环氧-聚酯粉末涂料、聚酯粉末涂料、聚氨酯粉末涂料和丙烯酸粉末涂料中的一种或至少两种。
进一步地，粉末涂层和表面隔热涂层的总厚度为30～150μm，优选30～80μm。
进一步地，粉末涂料的固化温度低于140℃。
进一步地，环氧粉末涂料、环氧-聚酯粉末涂料中的环氧树脂为双酚A型环氧树脂。
进一步地，环氧-聚酯粉末涂料、聚酯粉末涂料中的聚酯为端羧基聚酯。
进一步地，丙烯酸粉末涂料中的丙烯酸树脂为GMA树脂。
进一步地，干燥的步骤采用中波红外干燥；固化的步骤采用中波红外固化，其中中波红外介于3～25μm之间。
本发明还公开了一种如上所述的制备方法制得的热敏性基材粉末涂层，包括：热敏性基材；表面隔热涂层，形成于热敏性基材上；以及粉末涂层，形成于表面隔热涂层上。
以下列举具体实施例以对本发明的技术方案作进一步的解释说明，下述实施例中所用的试剂、材料等，如无特殊说明，均可从商业途径得到：
实施例1
对30cm*30cm刨花板进行表面预处理，清理表面灰尘和污物，将导热率为0.04W/mk、粘度为300mpa.s的水性隔热树脂组合物(其组成见表1所示)喷涂于刨花板上，放入红外炉干燥，干燥温度80℃，干燥时间10min，形成厚度30μm的表面隔热涂层。使用喷枪将环氧-聚酯粉末涂料(其组成见表2所示)喷涂于表面隔热涂层上，放入功率为10KW/m2中波红外固化炉中固化5min，形成粉末涂层，粉末涂层和表面隔热涂层的总厚度约80μm，固化过程中由红外热像仪测得涂层表面温度为130℃，刨花板温度为105℃。
上述涂层的厚度按照GB/T13452.2-2008测得，由电子显微镜所拍摄涂层表面的算术平均高度获得表面平整度为2.8μm，无针孔气孔，无橘皮现象，按照GB/T9286-1998测得涂膜附着力为0级，按照GB/T6739-2006测得硬度为2H，按照GB/T 3324-2008测得抗冲击性(冲击高度50cm)为1级，耐湿热、耐干热为1级，耐冷热温差通过，未出现鼓泡、裂缝和明显失光现象。
表1
Figure BDA0001616972560000041
Figure BDA0001616972560000051
表2
组分 含量(重量份)
环氧树脂E12 100
聚酯树脂1581 100
二甲基咪唑 2
流平剂GLP588 2
钛白粉 50
安息香 1
实施例2
对30cm*30cm聚丙烯塑料板进行表面预处理，清理表面灰尘和污物，将导热率为0.03W/mk、粘度为200mpa.s的水性隔热树脂组合物(其组成见表3所示)喷涂于聚丙烯塑料板上，放入红外炉干燥，干燥温度90℃，干燥时间5min，形成厚度50μm的表面隔热涂层。使用喷枪将环氧丙烯酸粉末涂料(其组成见表4所示)喷涂于表面隔热涂层上，放入功率为15KW/m2中波红外固化炉中固化3min，形成粉末涂层，粉末涂层和表面隔热涂层的总厚度为150μm，固化过程中涂层表面温度为138℃，聚丙烯塑料板为116℃。
采用和实施例1中相同的测量方法，得到的涂层表面平整度为2.6μm，无针孔气孔，无橘皮现象，涂层附着力为0级，硬度为3H，抗冲击性(冲击高度50cm)为1级，耐湿热、耐干热为1级，耐冷热温差通过，未出现鼓泡、裂缝和明显失光现象。
表3
Figure BDA0001616972560000061
表4
组分 含量(重量份)
环氧丙烯酸树脂 100
封闭型多异氰酸酯 9
二月桂酸二丁基锡 1
流平剂GLP588 1.3
硫酸钡 30
安息香 0.5
对比例1
对30cm*30cm刨花板进行表面预处理，清理表面灰尘和污物。使用喷枪将环氧-聚酯粉末涂料(其组成见表5所示)喷涂于刨花板上，放入功率为10KW/m2中波红外固化炉中固化5min，形成粉末涂层，固化过程中涂层表面温度为130℃，刨花板温度为130℃。
采用和实施例1相同的测量方法，测得固化后得到的涂层厚度约为80μm，表面平整度为4.5μm，涂膜附着力为2级，硬度为H，涂层表面产生针孔和气孔，抗冲击性(冲击高度50cm)为3级，耐湿热、耐干热为3级，耐冷热温差未通过，现鼓泡、裂缝和明显失光现象。
表5
组分 含量(重量份)
环氧树脂E12 100
聚酯树脂1537 100
二甲基咪唑 2
流平剂GLP588 2
钛白粉 50
安息香 1
对比例2
对30cm*30cm刨花板进行表面预处理，清理表面灰尘和污物，将导热率为0.04W/mk、粘度为300mpa.s的水性隔热树脂组合物(其组成见表6所示)喷涂于刨花板上，放入红外炉干燥，干燥温度80℃，干燥时间10min，形成厚度30μm的表面隔热涂层。使用喷枪将环氧-聚酯粉末涂料(其组成见表2所示)喷涂于表面隔热涂层上，放入功率为10KW/m2中波红外固化炉中固化5min，形成粉末涂层，粉末涂层和表面隔热涂层的总厚度约80μm，固化过程中由红外热像仪测得涂层表面温度为130℃，刨花板温度为105℃。
上述涂层的厚度按照GB/T13452.2-2008测得，由电子显微镜所拍摄涂层表面的算术平均高度获得表面平整度为3.0μm，无针孔气孔，无橘皮现象，按照GB/T9286-1998测得涂膜附着力为1级，按照GB/T6739-2006测得硬度为2H，按照GB/T 3324-2008测得抗冲击性(冲击高度50cm)为2级，耐湿热、耐干热为2级，耐冷热温差通过，未出现鼓泡、裂缝和明显失光现象。
表6
Figure BDA0001616972560000071
Figure BDA0001616972560000081
实施例3
对30cm*30cm实木板进行表面预处理，清理表面灰尘和污物，用喷枪将导热率为0.03W/mk、粘度为800mpa.s的水性隔热树脂组合物(其组成见表7所示)喷涂于厚纸板上，放入红外炉干燥，干燥温度60℃，干燥时间15min，形成厚度10μm的表面隔热涂层。使用喷枪将环氧粉末涂料(其组成见表8所示)喷涂于涂覆于表面隔热涂层上，放入功率为5KW/m2中波红外固化炉中固化8min，形成粉末涂层，粉末涂层和表面隔热涂层的总厚度约80μm，固化过程中表面涂层温度为130℃，厚纸板为108℃。
采用和实施例1相同的测量方法，得到的涂膜表面平整度为2.5μm，无针孔气孔，涂膜附着力为0级，硬度为2H，抗冲击性(冲击高度50cm)为1级，耐湿热、耐干热为1级，耐冷热温差通过，未出现鼓泡、裂缝和明显失光现象。
表7
Figure BDA0001616972560000082
Figure BDA0001616972560000091
表8
组分 含量(重量份)
环氧树脂E211H 200
固化剂HB322 50
二甲基咪唑 3
流平剂GLP588 2
钛白粉 120
安息香 1
实施例4
对30cm*30cm中密度纤维板进行表面预处理，清理表面灰尘和污物，将导热率为0.04W/mk、粘度为400mpa.s的水性隔热树脂组合物(其组成见表9所示)喷涂于中密度纤维板上，放入红外炉干燥，干燥温度为85℃，干燥时间15min，形成厚度35μm的表面隔热涂层。使用喷枪将环氧粉末涂料(其组成见表10所示)喷涂于涂覆于水性聚氨酯组合物的中密度纤维板上，放入功率为10KW/m2中波红外固化炉中5min，形成粉末涂层，粉末涂层和表面隔热涂层的总厚度为100μm，固化过程中涂层表面温度为120℃，中密度纤维板温度为80℃。
采用和实施例1中相同的测量方法，得到的涂层表面平整度为2.9μm，无针孔气孔，涂层附着力为0级，硬度为2H，抗冲击性(冲击高度50cm)为1级，耐湿热、耐干热为1级，耐冷热温差通过，未出现鼓泡、裂缝和明显失光现象。
表9
Figure BDA0001616972560000092
Figure BDA0001616972560000101
表10
组分 含量(重量份)
环氧树脂E211H 200
固化剂HB322 50
二甲基咪唑 3
流平剂GLP588 4
钛白粉 120
安息香 2
综上所述，本发明热敏性基材粉末涂料涂层及其制备方法，利用水性隔热树脂组合物对热敏性基材进行涂覆处理之后再喷涂粉末涂层，起到封底和提高附着力的作用，在粉末涂料固化时隔绝热量，保护热敏性基材，使基材不形变、不开裂、没有小分子溢出。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种热敏性基材粉末涂层的制备方法，包括：
将水性隔热树脂组合物涂覆于热敏性基材上，经干燥后形成表面隔热涂层；
将粉末涂料涂覆于所述表面隔热涂层上，经固化后形成粉末涂层；
其中，按重量份数计，所述水性隔热树脂组合物包括：单组份水性树脂60~80份；去离子水10~20份；阳离子醚化淀粉2~5份；纳米中空SiO2颗粒0.1~1份，分散剂1~1.5份，消泡剂0.2~0.5份，成膜助剂1~2份，润湿剂0.2~0.4份，增稠剂0.4~1份。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：
所述单组份水性树脂选自水性聚氨酯、水性丙烯酸酯或水性环氧树脂中的一种或至少两种；
所述水性隔热树脂组合物通过以下步骤制备得到：
将单组份水性树脂、去离子水、阳离子醚化淀粉、分散剂、消泡剂、成膜助剂、润湿剂和增稠剂混合均匀，升温至70~85℃并搅拌1小时，然后加入纳米中空SiO2颗粒并搅拌均匀得到水性隔热树脂组合物。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：
所述纳米中空SiO2颗粒的中空内径为30~100 nm，外径为10~30 nm；和/或
所述纳米中空SiO2颗粒的堆积密度为65~126Kg/m3。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：
所述纳米中空SiO2颗粒的中空内径为60~100 nm，外径为10~20 nm；和/或
所述纳米中空SiO2颗粒的堆积密度为65~98 Kg/m3。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：
所述水性隔热树脂组合物的热导率≤0.04 W/m·K，粘度为200~800mpa.s；和/或
所述表面隔热涂层的厚度为10~50 μm。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述表面隔热涂层的厚度为10~30μm。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述热敏性基材选自木材、塑料和纸张中的任意一种。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：
所述粉末涂料选自环氧粉末涂料、环氧-聚酯粉末涂料、聚酯粉末涂料、聚氨酯粉末涂料和丙烯酸粉末涂料中的一种或至少两种；和/或
所述粉末涂层和表面隔热涂层的总厚度为30~150μm。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述粉末涂层和表面隔热涂层的总厚度为30~80μm。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：
所述粉末涂料的固化温度低于140℃；和/或
所述环氧粉末涂料和环氧-聚酯粉末涂料中的环氧树脂为双酚A型环氧树脂；和/或
所述环氧-聚酯粉末涂料和聚酯粉末涂料中的聚酯为端羧基聚酯；和/或
所述丙烯酸粉末涂料中的丙烯酸树脂为GMA树脂。
11.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：
所述干燥的步骤采用中波红外干燥；
所述固化的步骤采用中波红外固化；
其中，所述中波红外的波长介于3~25 μm之间。
12.一种如权利要求1至11任意一项所述的制备方法制得的热敏性基材粉末涂层。
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