CN108641544B - 一种用于彩涂板表面的抗氧化涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于彩涂板表面的抗氧化涂料及其制备方法，该涂料各原料重量百分比为：环氧树脂50‑70％、尿醛三聚氰胺树脂10‑15％、聚四氟乙烯5‑10％、辉绿岩粉3‑6％、瓷粉2‑5％、金刚砂1‑3％、复合固化剂4‑6％、固化促进剂0.5‑1.3％、抗氧化剂4‑8％、丙三醇5‑10％、二环氧丙烷乙基醚5‑10％；通过尿醛三聚氰胺树脂和聚四氟乙烯在复合固化剂和固化促进剂的作用下对环氧树脂进行改性并固化，增加了环氧树脂的抗化学性能、强度以及抗氧化性；涂料组份中的抗氧化剂可有效的捕捉由于紫外线照射下的降解氧化产生的自由基，阻止自由基的链式反应，大大提高了涂料的抗氧化性能；该方法操作方便，适宜商业化生产。

Description

一种用于彩涂板表面的抗氧化涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种用于彩涂板表面的抗氧化涂料及其制备方法。
背景技术
彩涂板，又称为彩板或预涂层板，是一种带有有机涂层的复合材料，是以冷轧钢板和镀锌钢板为基板，经过表面预处理(脱脂、清洗、化学转化处理)，以连续的方法涂上涂料(辊涂法)，经过烘烤和冷却而制成的产品。因其具有良好的装饰性、节能环保、易于成形、成本低等优点，近年来的应用逐渐由建筑领域向家电领域扩展，常用于电视机、电冰箱后背板等。
在高湿、高温的地区，特别是室外高强度阳光照射下，一些彩涂钢板涂层因吸收紫外线引发自我氧化，导致聚合物降解，另外一些添加了光稳定剂的涂料，由于各组分混合不均匀或者熔融不完全时，涂层经紫外线照射后均会出现褪色，严重老化的彩涂板涂层开始出现开裂、起包最后脱落，这样金属板就会裸露出来，腐蚀生锈，使用寿命大大降低，裸露的金属板还有可能连电，带来严重的安全隐患。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于彩涂板表面的抗氧化涂料及其制备方法，大大提高了涂料的抗氧化性，延长了彩涂板的使用寿命。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种用于彩涂板表面的抗氧化涂料，各原料重量百分比为：环氧树脂50-70％、尿醛三聚氰胺树脂10-15％、聚四氟乙烯5-10％、辉绿岩粉3-6％、瓷粉2-5％、金刚砂1-3％、复合固化剂4-6％、固化促进剂0.5-1.3％、抗氧化剂4-8％、丙三醇5-10％、二环氧丙烷乙基醚5-10％；
该抗氧化涂料的制备方法为：
S1、分散研磨
将环氧树脂、辉绿岩粉、瓷粉、金刚砂、抗氧化剂和丙三醇加入到高速分散机中进行分散，接着通入球磨机中进行研磨过筛；
S2、熔融固化
将过筛后的混合物加入到螺杆挤出机中，接着再加入尿醛三聚氰胺树脂、聚四氟乙烯、复合固化剂和固化促进剂，加热熔融挤出，反应熔融挤出后经压片机压片，室温下固化2-4天后，粉碎、经研磨机研粉过250目筛即得到抗氧化涂料。
进一步，所述的复合固化剂是由芳胺固化剂和酸酐固化剂复合制成，所述的芳胺固化剂和酸酐固化剂质量比为1:1.5。
进一步，所述的芳胺固化剂的合成方法为：将双(2-氨基苯基)二硫、4-二甲氨基吡啶和溶剂四氢呋喃中加入到反应瓶中，室温下搅拌至原料溶解完全，在冰浴下滴加2-吡啶甲酰氯，滴加完毕后，室温反应70-85min，旋转蒸发除去溶剂，采用柱层析法，以二氯甲烷：石油醚＝2:5为层析液，得到式a结构的芳胺固化剂的：
Figure BDA0001656106580000031
进一步，所述的酸酐固化剂为马来酸酐、苯甲酸酐中的一种。
进一步，所述的固化促进剂为甲基二乙醇胺。
进一步，所述的抗氧化剂是由类花青素2、对苯二甲酸和对苯二胺加成得到，所述的类花青素、对苯二甲酸和对苯二胺的摩尔比为2:2.5-3:1。
进一步，所述的抗氧化剂的合成方法为：将对苯二甲酸、对苯二胺、溶剂甲苯加入到反应瓶中，在95-105℃下回流反应2-4h，蒸馏除去水和甲苯的共沸物以及多余的苯胺，得到酰胺化合物1粗品，继续往反应瓶中加入磷酸和无水乙醇，室温搅拌待酰胺化合物1粗品全部溶解后，在氮气保护下加入类花青素2，在70-75℃下迈克尔加成反应2h后，采用薄层层析法，展开剂为乙酸乙酯:正己烷＝3:1，在紫外灯下观察薄层色谱板，待类花青素2点小时后，继续反应40-55min，保证迈克尔加成反应完全，反应结束后，除去溶剂，得到的出产物在乙醇中进行重结晶，即得到抗氧化剂3；反应式如下：
Figure BDA0001656106580000041
一种用于彩涂板表面的抗氧化涂料的制备方法，具体包括以下步骤：
S1、分散研磨
将环氧树脂、辉绿岩粉、瓷粉、金刚砂、抗氧化剂和丙三醇加入到高速分散机中进行分散，接着通入球磨机中进行研磨过筛；
S2、熔融固化
将过筛后的混合物加入到螺杆挤出机中，接着再加入尿醛三聚氰胺树脂、聚四氟乙烯、复合固化剂和固化促进剂，加热熔融挤出，尿醛三聚氰胺树脂和聚四氟乙烯在复合固化剂和固化促进剂的作用下对环氧树脂进行改性并固化，反应熔融挤出后经压片机压片，室温下固化2-4天后，粉碎、经研磨机研粉过250目筛即得到抗氧化涂料。
进一步，所述的螺杆挤出机主机转速40-50Hz，喂料转速22-30Hz，螺杆挤出机挤出温度一区为85-95℃，二区为160-190℃。
进一步，所述的反应熔融时间为30-35min。
本发明的有益效果：
(1)本发明提供的一种用于彩涂板表面的抗氧化涂料及其制备方法，通过尿醛三聚氰胺树脂和聚四氟乙烯在复合固化剂和固化促进剂的作用下对环氧树脂进行改性并固化，增加了环氧树脂的抗化学性能、强度以及抗氧化性；
(2)涂料组份中的抗氧化剂通过类花青素2、对苯二甲酸和对苯二胺加成等得到了多酚环氧结构的抗氧化剂，可有效的捕捉由于紫外线照射下的降解氧化产生的自由基，阻止自由基的链式反应，有效的保护聚合物中的化学键不被破坏，对涂料中聚合物的光氧降解反应有着良好的抑制作用，大大提高了涂料的抗氧化性能；
(3)由芳胺固化剂和酸酐固化剂复合的复合固化剂，加快了环氧树脂的改性固化速率，减少了固化时间，提高了反应效率；
(4)本发明提供的一种用于彩涂板表面的抗氧化涂料及其制备方法，该方法操作方便，适宜商业化生产。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
芳胺固化剂的合成方法为：将1mol双(2-氨基苯基)二硫、0.01mol 4-二甲氨基吡啶和5ml溶剂四氢呋喃中加入到反应瓶中，室温下搅拌至原料溶解完全，在冰浴下滴加1mol2-吡啶甲酰氯，滴加完毕后，室温反应80min，旋转蒸发除去溶剂，采用柱层析法，以二氯甲烷：石油醚＝2:5为层析液，得到式a结构的芳胺固化剂的：
Figure BDA0001656106580000061
经GC-MS检测得到：芳胺固化剂a(C18H15N3OS2)的分子量为352.962；
抗氧化剂是由类花青素2和对苯二甲酸和对苯二胺加成得到，所述的类花青素和对苯二甲酸和对苯二胺的摩尔比为2:2.5-3:1；抗氧化剂的合成方法为：将2.8mol对苯二甲酸、1mol对苯二胺、5ml甲苯加入到反应瓶中，在100℃下回流反应3h，蒸馏除去水和甲苯的共沸物以及多余的苯胺，得到酰胺化合物1粗品，继续往反应瓶中加入磷酸和无水乙醇，室温搅拌待酰胺化合物1粗品全部溶解后，在氮气保护下加入2mol类花青素2，在70℃下迈克尔加成反应2h后，采用薄层层析法，展开剂为乙酸乙酯:正己烷＝3:1，在紫外灯下观察薄层色谱板，待类花青素2点小时后，继续反应45min，保证迈克尔加成反应完全，反应结束后，除去溶剂，得到的出产物在乙醇中进行重结晶，即得到抗氧化剂3；反应式如下：
Figure BDA0001656106580000071
经GC-MS检测得到：抗氧化剂3(C50H42N4O10)的分子量为858.276。
实施例2
不添加抗氧剂：
抗氧化涂料各原料重量为：环氧树脂60g、尿醛三聚氰胺树脂10g、聚四氟乙烯6g、辉绿岩粉4g、瓷粉3g、金刚砂1g、复合固化剂4g、固化促进剂0.5g、丙三醇5.5g、二环氧丙烷乙基醚6g；
一种用于彩涂板表面的抗氧化涂料的制备方法，具体包括以下步骤：
S1、分散研磨
将环氧树脂、辉绿岩粉、瓷粉、金刚砂和丙三醇加入到高速分散机中进行分散，接着通入球磨机中进行研磨过80目筛；
S2、熔融固化
将过筛后的混合物加入到螺杆挤出机中，接着再加入尿醛三聚氰胺树脂、聚四氟乙烯、复合固化剂和固化促进剂，螺杆挤出机主机转速45Hz，喂料转速25Hz，挤出温度一区为90℃，二区为170℃，加热熔融挤出，尿醛三聚氰胺树脂和聚四氟乙烯在复合固化剂和固化促进剂的作用下对环氧树脂进行改性并固化，反应熔融30min后挤出,经压片机压片，室温下固化1天后，粉碎、经研磨机研粉过250目筛即得到抗氧化涂料。
实施例3
不对环氧树脂改性，且不添加抗氧剂：
抗氧化涂料各原料重量为：环氧树脂70g、辉绿岩粉5g、瓷粉5g、金刚砂2g、丙三醇10g、二环氧丙烷乙基醚8g；
一种用于彩涂板表面的抗氧化涂料的制备方法，具体包括以下步骤：
S1、分散研磨
将环氧树脂、辉绿岩粉、瓷粉、金刚砂和丙三醇加入到高速分散机中进行分散，接着通入球磨机中进行研磨过80目筛；
S2、熔融固化
将过筛后的混合物加入到螺杆挤出机中，接着再加入尿醛三聚氰胺树脂、聚四氟乙烯、复合固化剂和固化促进剂，螺杆挤出机主机转速40Hz，喂料转速30Hz，挤出温度一区为85℃，二区为160℃，加热熔融挤出，尿醛三聚氰胺树脂和聚四氟乙烯在复合固化剂和固化促进剂的作用下对环氧树脂进行改性并固化，反应熔融30min后挤出,经压片机压片，粉碎、经研磨机研粉过250目筛即得到抗氧化涂料。
实施例4
不对环氧树脂改性：
抗氧化涂料各原料重量为：环氧树脂68g、辉绿岩粉5g、瓷粉5g、金刚砂2g、抗氧化剂6g、丙三醇7g、二环氧丙烷乙基醚7g；
一种用于彩涂板表面的抗氧化涂料的制备方法，具体包括以下步骤：
S1、分散研磨
将环氧树脂、辉绿岩粉、瓷粉、金刚砂、抗氧化剂和丙三醇加入到高速分散机中进行分散，接着通入球磨机中进行研磨过80目筛；
S2、熔融固化
将过筛后的混合物加入到螺杆挤出机中，接着再加入尿醛三聚氰胺树脂、聚四氟乙烯、复合固化剂和固化促进剂，螺杆挤出机主机转速50Hz，喂料转速/26Hz，挤出温度一区为98℃，二区为180℃，加热熔融挤出，尿醛三聚氰胺树脂和聚四氟乙烯在复合固化剂和固化促进剂的作用下对环氧树脂进行改性并固化，反应熔融35min后挤出,经压片机压片，粉碎、经研磨机研粉过250目筛即得到抗氧化涂料。
实施例5
抗氧化涂料各原料重量为：环氧树脂55g、尿醛三聚氰胺树脂10g、聚四氟乙烯6g、辉绿岩粉4g、瓷粉3g、金刚砂1g、复合固化剂4g、固化促进剂0.5g、抗氧化剂5g、丙三醇5.5g、二环氧丙烷乙基醚6g；
一种用于彩涂板表面的抗氧化涂料的制备方法，具体包括以下步骤：
S1、分散研磨
将环氧树脂、辉绿岩粉、瓷粉、金刚砂和丙三醇加入到高速分散机中进行分散，接着通入球磨机中进行研磨过80目筛；
S2、熔融固化
将过筛后的混合物加入到螺杆挤出机中，接着再加入尿醛三聚氰胺树脂、聚四氟乙烯、复合固化剂和固化促进剂，螺杆挤出机主机转速45Hz，喂料转速25Hz，挤出温度一区为90℃，二区为190℃，加热熔融挤出，尿醛三聚氰胺树脂和聚四氟乙烯在复合固化剂和固化促进剂的作用下对环氧树脂进行改性并固化，反应熔融30min后挤出,经压片机压片，室温下固化1天后，粉碎、经研磨机研粉过250目筛即得到抗氧化涂料。
抗氧化涂料的性能测试：
(1)取3块金属钢板，在3块金属钢板正反面对应涂覆一层实施例2、实施例3、实施例4的抗氧化涂料，涂膜的性能测试方法和评价标准如下：
涂膜的流平性评价标准根据美国PCI的流平效果评级标准板进行流平评级，1为差，10为优异；
涂膜的光泽度测试参照国家标准GB/T 9754；
涂膜的耐冲击强度参照国家标准GB/T 1732；
涂膜的铅笔硬度参照国家标准GB/T 6739；
涂料的透明度参照国家标准GB/T 1721，82-100为透明，52-81为微浑，51以下为浑浊；
涂膜的柔韧性参照国家标准GB/T 1731；
涂膜的抗UV老化性测试参照GB/T 1865-2009；
表1：实施例1-3所得涂膜的各种性能指标
Figure BDA0001656106580000111
(2)耐酒精测试：取4块金属钢板，在4块金属钢板表面对应涂覆一层实施例2、实施例3、实施例4、实施例5的抗氧化涂料，用800N的力作用于99％酒精泡过的海绵在金属板表面擦拭1000个来回，保持海绵湿润，实施例4、实施例5的金属钢板表面无明显变化，实施例2、实施例3的金属钢板表面光泽度下降,表面暗沉；
由上述测试得到，本发明的抗氧化剂和改性的环氧树脂具有良好的抗氧化作用。
以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于彩涂板表面的抗氧化涂料，其特征在于：各原料重量百分比为：环氧树脂50-70％、尿醛三聚氰胺树脂10-15％、聚四氟乙烯5-10％、辉绿岩粉3-6％、瓷粉2-5％、金刚砂1-3％、复合固化剂4-6％、固化促进剂0.5-1.3％、抗氧化剂4-8％、丙三醇5-10％、二环氧丙烷乙基醚5-10％；
该抗氧化涂料的制备方法为：
S1、分散研磨
将环氧树脂、辉绿岩粉、瓷粉、金刚砂、抗氧化剂和丙三醇加入到高速分散机中进行分散，接着通入球磨机中进行研磨过筛；
S2、熔融固化
将过筛后的混合物加入到螺杆挤出机中，接着再加入尿醛三聚氰胺树脂、聚四氟乙烯、复合固化剂和固化促进剂，加热熔融挤出，反应熔融挤出后经压片机压片，室温下固化2-4天后，粉碎、经研磨机研粉过250目筛即得到抗氧化涂料。
2.根据权利要求1所述的一种用于彩涂板表面的抗氧化涂料，其特征在于：所述的复合固化剂是由芳胺固化剂和酸酐固化剂复合制成，所述的芳胺固化剂和酸酐固化剂质量比为1:1.5。
3.根据权利要求2所述的一种用于彩涂板表面的抗氧化涂料，其特征在于：所述的芳胺固化剂的合成方法为：将双(2-氨基苯基)二硫、4-二甲氨基吡啶和溶剂四氢呋喃中加入到反应瓶中，室温下搅拌至原料溶解完全，在冰浴下滴加2-吡啶甲酰氯，滴加完毕后，室温反应70-85min，旋转蒸发除去溶剂，采用柱层析法，以二氯甲烷：石油醚＝2:5为层析液，得到式a结构的芳胺固化剂：
Figure FDA0002308361600000021
4.根据权利要求2所述的一种用于彩涂板表面的抗氧化涂料，其特征在于：所述的酸酐固化剂为马来酸酐、苯甲酸酐中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种用于彩涂板表面的抗氧化涂料，其特征在于：所述的固化促进剂为甲基二乙醇胺。
6.根据权利要求1所述的一种用于彩涂板表面的抗氧化涂料，其特征在于：所述的抗氧化剂是由类花青素2、对苯二甲酸和对苯二胺加成得到，所述的类花青素、对苯二甲酸和对苯二胺的摩尔比为2:2.5-3:1。
7.根据权利要求6所述的一种用于彩涂板表面的抗氧化涂料，其特征在于：所述的抗氧化剂的合成方法为：将对苯二甲酸、对苯二胺、溶剂甲苯加入到反应瓶中，在95-105℃下回流反应2-4h，蒸馏除去水和甲苯的共沸物以及多余的苯胺，得到酰胺化合物1粗品，继续往反应瓶中加入磷酸和无水乙醇，室温搅拌待酰胺化合物1粗品全部溶解后，在氮气保护下加入类花青素2，在70-75℃下迈克尔加成反应2h后，采用薄层层析法，展开剂为乙酸乙酯:正己烷＝3:1，在紫外灯下观察薄层色谱板，待类花青素2点小时后，继续反应40-55min，保证迈克尔加成反应完全，反应结束后，除去溶剂，得到的出产物在乙醇中进行重结晶，即得到抗氧化剂3；反应式如下：
Figure FDA0002308361600000031
8.一种用于彩涂板表面的抗氧化涂料的制备方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
S1、分散研磨
将环氧树脂、辉绿岩粉、瓷粉、金刚砂、抗氧化剂和丙三醇加入到高速分散机中进行分散，接着通入球磨机中进行研磨过筛；
S2、熔融固化
将过筛后的混合物加入到螺杆挤出机中，接着再加入尿醛三聚氰胺树脂、聚四氟乙烯、复合固化剂和固化促进剂，加热熔融挤出，尿醛三聚氰胺树脂和聚四氟乙烯在复合固化剂和固化促进剂的作用下对环氧树脂进行改性并固化，反应熔融挤出后经压片机压片，室温下固化1天后，粉碎、经研磨机研粉过250目筛即得到抗氧化涂料；
其中制备过程所用各原料重量百分比为：环氧树脂50-70％、尿醛三聚氰胺树脂10-15％、聚四氟乙烯5-10％、辉绿岩粉3-6％、瓷粉2-5％、金刚砂1-3％、复合固化剂4-6％、固化促进剂0.5-1.3％、抗氧化剂4-8％、丙三醇5-10％、二环氧丙烷乙基醚5-10％。
9.根据权利要求8所述的一种用于彩涂板表面的抗氧化涂料的制备方法，其特征在于：所述的螺杆挤出机主机转速40-50Hz，喂料转速22-30Hz，螺杆挤出机挤出温度一区为85-95℃，二区为160-190℃。
10.根据权利要求8所述的一种用于彩涂板表面的抗氧化涂料的制备方法，其特征在于：所述的反应熔融时间为30-35min。
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