CN109517495B - 一种双组份亚光自清洁粉末涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双组份亚光自清洁粉末涂料及其制备方法。按质量份数计：甲组份为：45～65份端羟基聚酯树脂、10～50份环氧丙烯酸树脂、0.5～10份氨改性聚酯低聚物、60～120份固化剂、0～10份助剂、0～55份填料、0～5份颜料；乙组份为：50～65份氟碳树脂、0.5～10份氨改性聚酯低聚物、1～10份改性纳米氧化铝、8～25份固化剂、0～10份助剂、0～35份填料、0～5份颜料。该粉末涂料具有优异的疏水性能，同时还具有优异的耐候性能及亚光的特性。

Description

一种双组份亚光自清洁粉末涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及粉末涂料领域，尤其涉及一种双组份亚光自清洁粉末涂料及其制备方法。
背景技术
随着空气污染和粉尘污染的日益严重，城市中的马路防护栏，广告展示牌等表面涂层正在遭受越来越严重的侵蚀。这些需要不断的清洗才能保证涂层表面的清洁和整个城市的整洁与干净，此过程需要耗费大量的人力和物力。此外，目前家用的抽油烟机以及金属餐桌等表面大多采用粉末涂料喷涂，此涂层部分采用的是聚氨酯体系，成本较高，一部分使用的是普通的户内粉末涂料，油污不易清洗，需要频繁的清洗过程，不仅造成水资源的浪费，还会耗费不少的人力。因此，有必要研发一种易清洁的粉末涂料，将其应用于高速公路护栏、大桥护栏、广告展示牌，抽油烟机和金属餐桌等表面后，灰尘或油污等污染物不易粘附，或者粘附后也容易通过雨水或抹布等冲洗或擦除干净。
CN105482633A公开了一种环氧聚酯体系的易清洗粉末涂料，其中的环氧树脂耐候性不佳，碳酸钙在室外使用也容易出现粉化、脱落等不良问题，因此，该专利公开的粉末涂料不适宜在室外使用；而CN107760170A公开了一种自清洁粉末涂料的制备方法，然而其中采用了线性酚醛环氧树脂，酚醛环氧树脂的耐候性一般，在室外使用也容易出现粉化，脱落等不良问题，从而失去涂层的自清洁功能；CN103194140A则公开了一种自清洁超耐候粉末涂料及其制备方法，其中采用了锐钛型钛白粉，锐钛型钛白粉在收紫外线照射后，会形成电子-空穴对，其中的二氧化钛表面的氧俘获电子形成负氧离子，负氧离子具有很强的氧化能力，能分解端羟基聚酯树脂和部分无机物，另外，该专利是端羟基聚酯体系和氟碳树脂体系混合使用，后喷涂在工件的表面，由于喷涂后的涂层是混合物，因而在反应过程中，由于端羟基聚酯体系反应时间较快，而氟碳体系反应较慢，在涂层中已经形成交联固化，所以不可能在再下浮到涂层的下部分，仍有部分的端羟基聚酯体系在上部分，此部分容易遭受紫外线照射氧化，出现粉化等状况。此外，由于氟碳树脂体系耐候性极为优异，专利CN103194140A并未在聚酯体系中的填料，颜料也使用耐候性极佳的颜料、填料。所以两种体系粉末混合后的固化涂层，由于部分材料存在短板，所以会影响实际应用中涂层的使用寿命，造成涂层粉化，从而降低或失去自清洁的功能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双组份亚光自清洁粉末涂料及其制备方法。
本发明所采取的技术方案是：
本发明的目的之一在于提供一种双组份亚光自清洁粉末涂料，该粉末涂料包括甲组份和乙组分，其中，按质量份数计：
甲组份为：45～65份端羟基聚酯树脂、10～50份环氧丙烯酸树脂、0.5～10份氨改性聚酯低聚物、60～120份固化剂、0～10份助剂、0～55份填料、0～5份颜料；
乙组份为：50～65份氟碳树脂、0.5～10份氨改性聚酯低聚物、1～10份改性纳米氧化铝、8～25份固化剂、0～10份助剂、0～35份填料、0～5份颜料。
优选地，按质量份数计：
甲组份的组分为：55～65份端羟基聚酯树脂、10～30份环氧丙烯酸树脂、1～5份氨改性聚酯低聚物、80～100份固化剂、0.5～3份助剂、20～55份填料、0.5～5份颜料；
乙组份的组分为：55～65份氟碳树脂、1～5份氨改性聚酯低聚物、1～4份改性纳米氧化铝、10～20份固化剂、0.5～3份助剂、10～35填料、0.5～2份颜料。
优选地，甲组份和乙组份的质量份数之比为4：1～1：2。
优选地，甲组份中的端羟基聚酯树脂与乙组份中的氟碳树脂的质量份数之比为4：1～1：2。
优选地，甲组份中端羟基聚酯树脂的羟值为100～300mgKOH/g、200℃熔体粘度为3000～8500mPa.s。
更优选地，甲组份中端羟基聚酯树脂选自湛新的4874-0或2818。
优选地，甲组份中的环氧丙烯酸树脂的环氧当量为470～530g/eq。
优选地，甲组份中的环氧丙烯酸树脂的环氧当量为480～520g/eq。
更优选地，甲组份中的环氧丙烯酸树脂选自DIC的A254、A261中的一种。
优选地，乙组份中氟碳树脂为以四氟乙烯与乙烯基醚共聚物为主体的FEVE四氟树脂或者PVDF树脂。
更优选地，乙组份中的氟碳树脂选自旭硝子FL710。
优选地，甲组份和乙组份中的氨改性聚酯低聚物为TROY的570FL或486CFL中的至少一种。
优选地，上述改性纳米氧化铝为环氧基硅氧烷偶联剂改性的纳米氧化铝。
优选地，上述改性纳米氧化铝通过如下制备方法制备得到：
1)隔绝氧气，将纳米氧化铝分散在溶液中，得分散液a；
2)隔绝氧气，在分散液a中加入全氟辛基-三乙氧基硅烷，回流反应、冷却后加入环氧基硅烷偶联剂进行偶联反应，得环氧基硅氧烷偶联剂改性的纳米氧化铝。
优选地，纳米氧化铝、全氟辛基-三乙氧基硅烷和环氧基硅烷偶联剂的质量之比为1：(0.01～0.05)：(0.01～0.05)。
优选地，纳米氧化铝、全氟辛基-三乙氧基硅烷和环氧基硅烷偶联剂的质量之比为1：(0.02～0.04)：(0.01～0.03)。
优选地，步骤1)中的纳米氧化铝分散在弱酸性乙醇溶液中。
优选地，步骤2)中的回流反应的温度为70～80℃。
优选地，步骤2)中的回流反应的时间为0.5～6h，更优选为1～3h。
优选地，步骤2)中偶联反应的温度为100～120℃。
优选地，步骤2)中偶联反应的时间为0.5～6h，更优选为1～3h。
优选地，步骤2)反应结束后还包括进行减压蒸馏、干燥的步骤。
优选地，上述甲组份和乙组份中的固化剂独立选自异氰酸酯、十二烷基二元酸中的至少一种。
更优选地，上述甲组份和乙组份中的固化剂独立选自异氰酸酯B1540、异氰酸酯B1530、异氰酸酯B1400、十二烷基二元酸DDDA中的至少一种。
优选地，甲组份中的固化剂为异氰酸酯和十二烷基二元酸。
优选地，甲组份中的异氰酸酯和十二烷基二元酸的质量份数之比为(20～50)：(1～6)。
更优选地，甲组份中的异氰酸酯和十二烷基二元酸的质量份数之比为30：1。
优选地，上述甲组份和乙组份中的助剂独立选自流平剂、透气剂、脱气剂中的至少一种。
优选地，上述流平剂丁基纤维素、羟甲基纤维素、GLP588、GLP505、GLP599、PV88中的至少一种。
优选地，上述透气剂选自聚醚、聚乙烯醇缩丁醛，BYK966中的至少一种。
优选地，上述脱气剂选自安息香、微粉蜡、聚醚中的至少一种。
优选地，上述甲组份和乙组份中的填料独立选自超耐候金红石钛白粉、硫酸钡、石英粉中的至少一种。
优选地，上述甲组份和乙组份中的颜料选自超耐候无机颜料。
本发明的另一目的在于提供上述双组份亚光自清洁粉末涂料的制备方法，包括如下步骤：
1)按配比称取甲组份的组分，进行混合和破碎，得混合物A；
2)按配比称取乙组份的组分，进行混合和破碎，得混合物B；
3)将混合物A和混合物B各自置于挤出机中挤出、压片、粉碎后得甲组份和乙组份；
4)将甲组份和乙组份于粉碎机中，将氧化铝置于加硅装置中，粉碎机和加硅装置同时开启，后过筛，得双组份亚光自清洁粉末涂料。
本发明的有益效果是：
1、本发明通过高羟值端羟基聚酯树脂，配合固化后表面能低的氟碳树脂，同时配合改性纳米氧化铝、环氧丙烯酸树脂的使用，并配合超耐候金红石型钛白粉、超耐候颜填料。形成了一种耐候性能极佳的自清洁粉末涂料；端羟基聚酯树脂、含环氧基丙烯酸树脂、氟碳树脂与改性纳米氧化铝相互之间形成了化学键，同时由于聚酯树脂的高羟值，使的其固化后的交联密度大，涂层结构紧密，加上固化后的涂层具有酰胺键(—NH-CO—)，酰胺键上的氢原子与其它酰胺键上氮原子形成氢键，酰胺键的氢原子也会与氟碳树脂的氟原子形成氢键，涂层中氢键的形成增强了涂层中不同官能团的结合能力，使得整个涂层形成一个更加致密的整体，因此，本发明的粉末涂料具有优异的疏水性能，同时还具有良好的耐候性能，可用于户外设备、护栏、广告牌等表面的涂覆及室内设备、抽油烟机等表面的涂覆。
2、本发明采用双组份的形式，利用甲组份和乙组份混合后的粉末涂料的反应速度的差异，破坏涂层表面的光滑性，从而产生消光的作用，另外，聚酯树脂与含环氧基丙烯酸树脂和氟碳树脂的表面张力不一致，使得涂层表面收缩不均导致出现微小的粗糙度，从而产生消光作用，两种消光作用的叠加，同时配合低光泽度的填料，从而得到的粉末涂料具有亚光的特性。
具体实施方式
下面进一步列举实施例以详细说明本发明。同样应理解，以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域技术人员根据本发明阐述的原理做出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。下述示例具体的工艺参数等也仅是合适范围中的一个示例，即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适范围内的选择，而并非要限定于下文示例的具体数据。
下面结合实施例对本发明进行详细说明，各实施例的粉末涂料的组分见下表1：
表1
Figure BDA0001847631560000041
Figure BDA0001847631560000051
甲组份和乙组份的质量份数之比见下表2和表3：
表2
甲：乙 4：1 2：1 1：1 1：2
甲 1 1 1 1
乙1 0.25 0.5 1 2
乙2 0.25 0.5 1 2
乙3 0.25 0.5 1 2
乙4 0.25 0.5 1 2
表3
甲：乙 6：1 5：1 1：3 1：4
甲 1 1 1 1
乙2 0.167 0.2 3 4
双组份亚光自清洁粉末涂料的制备方法，包括如下步骤：
1)按表1中的配比称取甲组份的组分，于混料缸中，充分混合并破碎，得混合物A；
2)按表1中的配比称取乙组份的组分，于混料缸中，充分混合并破碎，得混合物B；
3)将混合物A和混合物B各自置于挤出机中挤出、压片、粉碎后得甲组份和乙组份；
4)将甲组份和乙组份按表2和表3的比例置于粉碎机喂料装置中，在加硅装置中加入氧化铝(加硅装置中氧化铝组份含量为粉末总重量的0.1-0.5％)，粉碎机和加硅装置同时开启，设置粉碎机的工艺参数，同时保证喂料速率和加硅装置的速度，过筛，得双组份亚光自清洁粉末涂料。
性能测试：
各自将上述制备的粉末涂料用高压静电方法或流化床法涂装于热敏基材上，固化温度为200～210℃，固化时间为15～20min(可采用电烘烤箱或者热交换炉固化)，涂层厚度均为50～80μm，后进行如下性能测试，结果见表4：
1、光泽(60℃)根据GB/T 9754进行测试；
2、水接触角根据电镜进行测试；
3、耐中性盐雾试验根据GB/T 1771-2007进行测试，盐雾试验是一种主要利用盐雾试验设备所创造的人工模拟盐雾环境条件来考核产品或金属材料耐腐蚀性能的环境试验，目前已普遍用来作为研究和评价涂层失效的基本实验手段之一；
4、氙灯曝露实验根据GB/T 1865-2009进行测试；
5、表面效果依据目测进行评价。
表4
Figure BDA0001847631560000061
Figure BDA0001847631560000071
由表4可知：当甲乙组份的质量份数之比相同时，随着乙组份中的改性纳米氧化铝的含量的增加，涂层对水的接触角增大，当改性纳米氧化铝的质量份数为4份时，涂层的综合效果最为优异，继续增加改性纳米氧化铝的含量，虽然，涂层的光泽度进一步减弱，但涂层的流平效果及耐中性盐雾性能受到显著影响，因而，为了获得疏水效果及其他性能均较好的自清洁粉末涂料，改性纳米氧化铝在乙组份的质量份数控制在1～4份。对使用甲组份和乙组份2(乙2)干混所制备的粉末涂料进行相同测试，即随着甲乙比例的逐渐增加的增加，涂层对水的接触角先增大后减少。甲组分与乙组分为4:1到1:2，水接触角效果较为优异，为了获得疏水效果好的粉末涂料，同时具有良好的自清洁效果，甲组分与甲组分比例控制为4:1到1:2。

Claims (6)

1.一种双组份亚光自清洁粉末涂料，其特征在于：包括甲组份和乙组份，其中，按质量份数计：
甲组份为：45～65份端羟基聚酯树脂、10～50份环氧丙烯酸树脂、0.5～10份氨改性聚酯低聚物、60～120份固化剂、0～10份助剂、0～55份填料、0～5份颜料；
乙组份为：50～65份氟碳树脂、0.5～10份氨改性聚酯低聚物、1～4份改性纳米氧化铝、8～25份固化剂、0～10份助剂、0～35份填料、0～5份颜料；
所述甲组份和乙组份的质量份数之比为4：1～1：2；
所述甲组份中端羟基聚酯树脂的羟值为100～300mgKOH/g、200℃熔体粘度为3000～8500mPa.s；
所述甲组份中的环氧丙烯酸树脂的环氧当量为470～530g/eq；
所述甲组份和乙组份中的固化剂选自异氰酸酯或异氰酸酯与十二烷基二元酸的组合。
2.根据权利要求1所述的粉末涂料，其特征在于：所述乙组份中氟碳树脂为以四氟乙烯与乙烯基醚共聚物为主体的FEVE四氟树脂或者PVDF树脂。
3.根据权利要求1所述的粉末涂料，其特征在于：所述甲组份和乙组份中的氨改性聚酯低聚物为TROY的486CFL。
4.根据权利要求1所述的粉末涂料，其特征在于：所述改性纳米氧化铝为环氧基硅氧烷偶联剂改性的纳米氧化铝。
5.根据权利要求1所述的粉末涂料，其特征在于：所述甲组份和乙组份中的助剂独立选自流平剂、透气剂、脱气剂中的至少一种；所述甲组份和乙组份中的填料独立选自超耐候金红石钛白粉、硫酸钡、石英粉中的至少一种；所述甲组份和乙组份中的颜料选自超耐候无机颜料。
6.权利要求1～5任意一项所述的双组份亚光自清洁粉末涂料的制备方法，其特征在于：包括如下制备步骤：
1)按配比称取甲组份的组分，进行混合和破碎，得混合物A；
2)按配比称取乙组份的组分，进行混合和破碎，得混合物B；
3)将混合物A和混合物B各自置于挤出机中挤出、压片后得甲组份和乙组份；
4)将甲组份和乙组份置于粉碎机中，将氧化铝置于加硅装置中，粉碎机和加硅装置同时开启，后过筛，得双组份亚光自清洁粉末涂料。
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