CN109486296A - 一种pvc纳米粉末涂料及其加工装置 - Google Patents

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Abstract

一种PVC纳米粉末涂料及其加工装置，粉末涂料组成包括主料：PVC树脂；添加剂：增塑剂、稳定剂；其余辅料包括有：硅藻土、纳米分子筛、纳米轻质碳酸钙、ZnO/Ag纳米抗菌剂。制备步骤为：（1）将PVC树脂、增塑剂、稳定剂、纳米轻质碳酸钙投入高速混合机混合均匀；（2）熔融：将混合物继续搅拌并加热；（3）冷却并压片制成半成品；（4）将步骤（3）半成品进行破碎成颗粒；（5）将纳米分子筛、ZnO/Ag纳米抗菌剂投入高速混合机，按比例加入钛酸酯偶联剂和聚乙烯蜡，边混合边加热，过筛；（6）将步骤（4）和步骤（5）所得颗粒和硅藻土放入搅拌装置中搅拌，边搅拌边加热出料，过筛，即得PVC纳米粉末涂料。制备所得的涂料表面光滑平整观赏性好，并且抗菌性、吸附有害气体俱佳。

Description

一种PVC纳米粉末涂料及其加工装置
技术领域
本发明具体涉及一种PVC纳米粉末涂料及其加工装置，属于PVC粉末涂料技术领域。
背景技术
涂料是国民经济各部门不可缺少的配套材料，广泛应用于各类建筑物、各种工业制品和交通工具的装饰，广泛应用于各类建筑物、各种工业制品和交通工具的装饰与保护以及各类钢铁设施如码头、海洋石油钻井平台、输变电塔等的防腐保护。随着科技的发展，涂料的功能和应用领域正在逐渐完善和扩大，涂料的消费水平也已经成为衡量一个国家经济发展水平的重要指标。
PVC粉末涂料不含溶剂，具有使用安全、施工方便、性能优良、价格便宜等优点，是一种值得开发的PVC产品。PVC粉末涂料是热塑性粉末涂料，具有良好的装饰性、阻燃性、耐候性、耐化学药品性和电绝缘性，广泛用于金属制品、陶瓷制品内外壁的保护与装饰涂覆。与其他热塑性粉末涂料相比，PVC粉末涂料具有颜色配置范围宽、耐候性能好、涂膜耐腐蚀性能良等优点。
由于PVC材料的耐油性能良好，耐环境开裂性能优于聚乙烯、聚丙烯等材料，而且PVC本身环保无毒，所以可用于洗碗机搁架、冰箱搁架等产品的防腐保护。
但是对于传统PVC粉末材料来说，粉末粒径越小，涂料固化时平整性越好；在相同的喷涂厚度下，粒径小的粉末更不容易出现质点，涂膜的外观越平整、光滑。但粉末粒度太小会影响涂料的其他品质，例如粉末粒度小于10μm的粉容易成团及吸潮，影响喷涂。
此外，由于PVC纳米粉末涂料颗粒粒径极小、重量极轻，在加工过程中容易出现结块、飞粉、粘附在设备上等问题，因此，选用适用于PVC纳米粉末涂料的加工装置也是极其重要的。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种PVC纳米粉末涂料，该涂料除了具备PVC涂料的优点之外，涂料粒径更小，为纳米级，涂层更光滑平整，美观性更好,并且还具有环保性、抗菌性、吸附室内有害气体的作用。加工装置能有效解决粉末颗粒结块、粘附的问题，且易清理、工作效率高、操作简便，具有优秀的实用价值。
本发明的技术方案为：一种PVC纳米粉末涂料，其特征在于，包括主料：PVC树脂80-100份；添加剂：增塑剂30-70份、稳定剂1-5份；辅料包括有：（i）硅藻土、（ii）纳米分子筛、（iii）纳米轻质碳酸钙、（iv）ZnO/Ag纳米抗菌剂；其中（i）+（ii）+（iii）+（iv）=10-30份且（iii）为5-10份。
优选地，所述纳米分子筛为A型、Y型中的一种或两种。
所述增塑剂为邻苯二甲酸酯。
所述稳定剂为有机锡稳定剂。
优选地，所述纳米分子筛的粒径为2-50nm。
优选地，所述PVC树脂聚合度为500-900。
所述添加剂还包括色浆1-3份。
PVC纳米粉末涂料的加工步骤为：（1）将PVC树脂、增塑剂、稳定剂、纳米轻质碳酸钙投入高速混合机混合均匀；（2）熔融：将混合物继续搅拌并加热至110-130℃保持10-30分钟；（3）冷却至温度为30-50℃时进行压片制成半成品；（4）将步骤（3）半成品进行破碎成颗粒，进一步粉碎至颗粒大小为1-100nm；（5）将纳米分子筛、ZnO/Ag纳米抗菌剂投入高速混合机，按比例加入钛酸酯偶联剂和聚乙烯蜡，边混合边加热至110-130℃保持10-20分钟，停止加热将颗粒过筛，得到粒径小于或等于50nm的颗粒；（6）将步骤（4）和步骤（5）所得颗粒和高岭土、硅藻土放入混合机中搅拌，边搅拌边加热至温度110-130℃保持10-30分钟，当温度为30-50℃时出料，过筛，即得PVC纳米粉末涂料。
一种PVC纳米粉末涂料的加工装置，包括搅拌仓、保护仓，所述搅拌仓和所述保护仓通过转轴连接；所述搅拌仓上设置有输料口；所述搅拌仓内壁上设置有喷气管，喷嘴与所述喷气管相连；所述喷气管和设置在保护仓内部的储气装置连通；所述喷气管与储气装置连接处设置有脉冲阀，所述脉冲阀与置于所述保护仓外壁上的控制面板电连接。所述转轴外表面套接有轴承，所述转轴端连接有齿轮，所述齿轮与驱动装置相啮合。
优选地，所述驱动装置包括固定板，所述固定板上固定连接有齿杆，所述齿杆与所述齿轮相啮合。
进一步地，所述搅拌仓内还设置有搅拌装置，所述搅拌装置包括有搅拌轴、搅拌叶。
优选地，所述搅拌叶为圆盘涡轮式或旋桨式。
优选地，所述保护仓壳体上设置有降噪层，降噪层采用填充消音棉或采用波浪海绵或者其他消音材料。
优选地，所述输料口上设置有密封盖。
优选地，设置了支撑架用于支撑搅拌装置。
本发明的有益效果如下：
PVC粉末涂料的粒径大小影响涂料的品质，粉末粒径越小，涂料固化时平整性越好；在相同的喷涂厚度下，粒径小的粉末更不容易出现质点，涂膜的外观越平整、光滑。但粉末粒度太小会影响涂料的其他品质，例如粉末粒度小于10μm的粉容易成团及吸潮，影响喷涂。本发明将PVC粉末加工至纳米颗粒大小，具有更好的平整度和美观性，且为了防止粉成团吸潮，加入了硅藻土粉末，硅藻土具有良好的吸湿性，能防止粉末成团，且硅藻土还能吸附室内有害气体；
PVC粉末涂料材料中往往要加入TiO2,钛白的粘附力强，不易起化学变化，但是TiO2需要大量能量才能从地面中提取然后提纯。能量含量是指提取、精制和制造所需的能量，由于大部分能量通过化石燃料的燃料生成，高能量含量通常造成高的二氧化碳排放，不利于环境的绿色发展。但是，降低TiO2会降低干燥涂层的不透明度，影响美观。
本发明未采用加工耗能大的TiO2，而是采用纳米轻质碳酸钙代替填充剂的作用，绿色环保；
加入纳米分子筛，纳米分子筛具有大的比表面积和活性，可得到更均匀光滑的涂层表面，纳米分子筛也具有优秀的吸附性并且具有能容纳水分子通过的通道，可与硅藻土共同干燥粉末，也进一步加强了涂料的对有害气体的吸附性能，且纳米分子筛还有利于ZnO/Ag纳米抗菌剂组分的分散性能；
涂料或喷涂涂料的产品在使用过程中容易沾染和滋生多种微生物包括致病细菌，给人们的健康带来危害，加入ZnO/Ag纳米抗菌剂可保持自身清洁，减少因使用而发生的交叉感染。
加工装置因为搅拌仓内加入的PVC粉末涂料颗粒细小、重量极轻，在搅拌仓内设置空气脉冲装置，脉冲式自动定时喷吹搅拌仓，可将粉末涂料颗粒吹散在搅拌仓体内，起到有效的搅拌作用且避免粉末涂料结块的情况；此外，采用空气脉冲装置喷吹可避免粉末粘附在仓体内壁和内部装置上且不会磨损设备本身；
在搅拌仓外设置了保护仓，保护仓连接转轴，转轴外端设置有齿轮，驱动装置带动齿轮转动从而带动转轴转动进一步带动保护仓以转轴为轴心180°转动，使得保护仓内的搅拌仓也随之180°转动，进一步加强了搅拌的作用；另外，搅拌仓上设置的输料口在进料结束后盖上密封盖密封仓体，在搅拌结束后打开密封盖，驱动装置驱动保护仓带着搅拌仓旋转至输料口竖直向下，搅拌仓内粉末颗粒在重力作用下可快速出料，方便效率；
在搅拌仓内还设置了搅拌装置进一步加强了搅拌的效果；
保护仓壳体上设置了降噪层，可有效减少内部搅拌仓工作时的工作噪音。
附图说明
附图1为的本发明最佳实施例3的结构示意图。
附图标记：1搅拌仓、11输料口、2保护仓、21降噪层、3搅拌装置、31搅拌轴、32搅拌叶、4轴承、5齿轮、6驱动装置、61齿杆、62固定板、7空气脉冲装置、71喷气管、72脉冲阀、73储气装置、74喷嘴、75控制面板、8支撑架、9转轴。
具体实施方式
实施例1-3是本发明的一种PVC纳米粉末涂料，其中实施例3为最佳实施例。该PVC纳米粉末涂料的实施例配比组分如表1所示。
表1.实施例配方（按重量份计）
实施例1：
将实施例1的组分配比按表1所示，并按如下方法制备：（1）将PVC树脂、增塑剂、稳定剂、纳米轻质碳酸钙投入高速混合机混合均匀；（2）熔融：将混合物继续搅拌并加热至110℃保持10分钟；（3）冷却至温度为30℃时进行压片制成半成品；（4）将步骤（3）半成品进行破碎成颗粒，进一步粉碎至颗粒大小为50-80nm；（5）将纳米分子筛、ZnO/Ag纳米抗菌剂投入高速混合机，按比例加入钛酸酯偶联剂和聚乙烯蜡，边混合边加热至110℃保持10分钟，停止加热将颗粒过筛，得到粒径小于或等于50nm的颗粒；（6）将步骤（4）和步骤（5）所得颗粒和硅藻土放入混合机中搅拌，边搅拌边加热至温度110℃保持10分钟，当温度为35℃时出料，过筛，即得PVC纳米粉末涂料。
步骤（5）中搅拌用的搅拌装置，包括搅拌仓1、保护仓2，所述搅拌仓1和所述保护仓2通过转轴9连接；所述搅拌仓2上设置有输料口22，输料口22上设置有密封盖；所述搅拌仓2内壁上设置有喷气管71，喷嘴74与所述喷气管71相连；所述喷气管71和设置在保护仓2内部的储气装置73连通；所述喷气管71与储气装置73连接处设置有脉冲阀72，所述脉冲阀72与置于所述保护仓2外壁上的控制面板75电连接。保护仓右侧的转轴9外表面套接有轴承4，所述转轴9外端连接有齿轮5，所述齿轮5与驱动装置6相啮合。所述驱动装置6包括固定板62，所述固定板62上固定连接有齿杆61，所述齿杆61与所述齿轮5相啮合。保护仓左侧的转轴9外表面套接有轴承4，外端设置有固定件用于加固转轴9。所述搅拌仓内设置有搅拌装3，所述搅拌装置3包括有搅拌轴31、搅拌叶32，搅拌叶32采用圆盘涡轮式搅拌叶。所述保护仓2壳体上设置有降噪层21，降噪层采用填充消音棉。支撑架8用于整个搅拌装置的支撑和加固。
实施例2：
将实施例2的组分配比按表1所示，并按如下方法制备：（1）将PVC树脂、增塑剂、稳定剂、纳米轻质碳酸钙投入高速混合机混合均匀；（2）熔融：将混合物继续搅拌并加热至120℃保持20分钟；（3）冷却至温度为40℃时进行压片制成半成品；（4）将步骤（3）半成品进行破碎成颗粒，进一步粉碎至颗粒大小为20-70nm；（5）将纳米分子筛、ZnO/Ag纳米抗菌剂投入高速混合机，按比例加入钛酸酯偶联剂和聚乙烯蜡，边混合边加热至130℃保持15分钟，停止加热将颗粒过筛，得到粒径小于或等于50nm的颗粒；（6）将步骤（4）和步骤（5）所得颗粒和硅藻土放入混合机中搅拌，边搅拌边加热至温度120℃保持20分钟，当温度为40℃时出料，过筛，即得PVC纳米粉末涂料。
步骤（5）中搅拌用的搅拌装置，包括搅拌仓1、保护仓2，所述搅拌仓1和所述保护仓2通过转轴9连接；所述搅拌仓2上设置有输料口22，输料口22上设置有密封盖；所述搅拌仓2内壁上设置有喷气管71，喷嘴74与所述喷气管71相连；所述喷气管71和设置在保护仓2内部的储气装置73连通；所述喷气管71与储气装置73连接处设置有脉冲阀72，所述脉冲阀72与置于所述保护仓2外壁上的控制面板75电连接。转轴9外表面套接有轴承4，所述转轴9外端连接有齿轮5，所述齿轮5与驱动装置6相啮合。所述驱动装置6包括固定板62，所述固定板62上固定连接有齿杆61，所述齿杆61与所述齿轮5相啮合。所述保护仓2壳体上设置有降噪层21，降噪层采用波浪海绵层。支撑架8用于整个搅拌装置的支撑和加固。
实施例3
将实施例3的组分配比按表1所示，并按如下方法制备：（1）将PVC树脂、增塑剂、稳定剂、纳米轻质碳酸钙投入高速混合机混合均匀；（2）熔融：将混合物继续搅拌并加热至130℃保持30分钟；（3）冷却至温度为50℃时进行压片制成半成品；（4）将步骤（3）半成品进行破碎成颗粒，进一步粉碎至颗粒大小为20-50nm；（5）将纳米分子筛、ZnO/Ag纳米抗菌剂投入高速混合机，按比例加入钛酸酯偶联剂和聚乙烯蜡，边混合边加热至130℃保持20分钟，停止加热将颗粒过筛，得到粒径小于或等于50nm的颗粒；（6）将步骤（4）和步骤（5）所得颗粒和硅藻土放入混合机中搅拌，边搅拌边加热至温度130℃保持30分钟，当温度为50℃时出料，过筛，即得PVC纳米粉末涂料。
一种用于PVC粉末涂料的搅拌装置，包括搅拌仓1、保护仓2，所述搅拌仓1和所述保护仓2通过转轴9连接；所述搅拌仓2上设置有输料口22，输料口22上设置有密封盖；所述搅拌仓2内壁上设置有喷气管71，喷嘴74与所述喷气管71相连；所述喷气管71和设置在保护仓2内部的储气装置73连通；所述喷气管71与储气装置73连接处设置有脉冲阀72，所述脉冲阀72与置于所述保护仓2外壁上的控制面板75电连接。保护仓右侧的转轴9外表面套接有轴承4，所述转轴9外端连接有齿轮5，所述齿轮5与驱动装置6相啮合。所述驱动装置6包括固定板62，所述固定板62上固定连接有齿杆61，所述齿杆61与所述齿轮5相啮合。保护仓左侧的转轴9外表面套接有轴承4，外端设置有固定件用于加固转轴9。所述搅拌仓内设置有搅拌装3，所述搅拌装置3包括有搅拌轴31、搅拌叶32，搅拌叶32采用圆盘涡轮式搅拌叶。所述保护仓2壳体上设置有降噪层21，降噪层采用填充消音棉。支撑架8用于整个搅拌装置的支撑和加固。
综合实施例1-3，并经过发明人大量的实验总结得出，在PVC纳米粉末涂料中加入本发明所述的添加剂和辅料，所得的涂料表面光滑平整观赏性好，并且抗菌性、吸附有害气体俱佳，加工装置操作简单、效率高、实用价值高。
设置对比例1-3，成分表如表2：
表2.对比例配方（按重量份计）
对比例1-3加工方法及加工装置分别对应实施例1-3的加工方法及加工装置。
对比例1与实施例1相比缺少了硅藻土，涂料测试时出现结块，喷涂不均的问题而实施例1没有出现此类问题；对比例1吸附气体性能也大大减弱；
对比例2与实施例2相比缺少了纳米分子筛，涂料测试时涂层表面与实施例2相比更粗槽不平整，且涂料有分布不均的问题；
对比例3与实施例3相比用钛白粉更换了纳米轻质碳酸钙，两者相比在色泽、亮度及平整度、光滑度方面不存在显著型差异。
由此可知，证明了硅藻土、纳米轻质碳酸钙、纳米分子筛具有本发明中所述的功能效用，所得的涂料表面光滑平整观赏性好，并且抗菌性、吸附有害气体俱佳。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以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，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种PVC纳米粉末涂料，其特征在于，包括主料：PVC树脂80-100重量份；添加剂：增塑剂30-70重量份、稳定剂1-5重量份；辅料：（i）硅藻土、（ii）纳米分子筛、（iii）纳米轻质碳酸钙、（iv）ZnO/Ag纳米抗菌剂；其中（i）+（ii）+（iii）+（iv）=10-30重量份且（iii）为5-10重量份。
2.根据权利要求1所述的一种PVC纳米粉末涂料，其特征在于，所述纳米分子筛为A型、Y型中的一种或两种。
3.根据权利要求2所述的一种PVC纳米粉末涂料，其特征在于，所述增塑剂为邻苯二甲酸酯。
4.根据权利要求3所述的一种PVC纳米粉末涂料，其特征在于，所述稳定剂为有机锡稳定剂。
5.根据权利要求4所述的一种PVC纳米粉末涂料，其特征在于，所述纳米分子筛的粒径为2-50nm。
6.根据权利要求1所述的一种PVC纳米粉末涂料，其特征在于，所述PVC树脂聚合度为500-900。
7.根据权利要求6所述的一种PVC纳米粉末涂料，其特征在于，所述添加剂还包括色浆1-3重量份。
8.根据权利要求1所述的一种PVC纳米粉末涂料，其特征在于，采用以下步骤制得：（1）将PVC树脂、增塑剂、稳定剂、纳米轻质碳酸钙投入高速混合机混合均匀；（2）熔融：将混合物继续搅拌并加热至110-130℃保持10-30分钟；（3）冷却至温度为30-50℃时进行压片制成半成品；（4）将步骤（3）半成品进行破碎成颗粒，进一步粉碎至颗粒大小为1-100nm；（5）将纳米分子筛、ZnO/Ag纳米抗菌剂投入高速混合机，按比例加入钛酸酯偶联剂和聚乙烯蜡，边混合边加热至110-130℃保持10-20分钟，停止加热将颗粒过筛，得到粒径小于或等于50nm的颗粒；（6）将步骤（4）和步骤（5）所得颗粒和硅藻土放入混合机中搅拌，边搅拌边加热至温度110-130℃保持10-30分钟，当温度为30-50℃时出料，过筛，即得PVC纳米粉末涂料。
9.一种PVC纳米粉末涂料的加工装置，其特征在于，包括搅拌仓（1），保护仓（2），所述搅拌仓（1）上设置有输料口（11），所述搅拌仓（1）内壁上设置有喷气管（71），喷嘴（74）与所述喷气管（71）相连，所述喷气管（71）和设置在保护仓（2）内部的储气装置（73）连通，所述喷气管（71）与储气装置（73）连接处设置有脉冲阀（72），所述脉冲阀（72）与置于所述保护仓（2）外壁上的控制面板（75）电连接，所述保护仓（2）和所述搅拌仓（1）通过转轴（9）连接，所述转轴（9）外表面套接有轴承（4），所述转轴（9）端连接有齿轮（5），所述齿轮（5）与驱动装置（6）相啮合。
10.根据权利要求9所述的一种PVC纳米粉末涂料的加工装置，其特征在于，所述驱动装置（6）包括固定板（62），所述固定板（62）上固定连接有齿杆（61），所述齿杆（61）与所述齿轮（5）相啮合。
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