CN109535863A - 一种超耐候热固性粉末涂料 - Google Patents

一种超耐候热固性粉末涂料 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种超耐候热固性粉末涂料。本发明所提供超耐候热固性粉末涂料包括以下重量份原料：FEVE氟碳树脂20‑40份；聚酯树脂20‑40份；聚多异氰酸酯固化剂5‑10份；催化剂0.3‑1.5份；流平剂0.5‑2份；填料20‑40份；颜料0.1‑0.5份；脱气剂0.1‑0.5份；润湿促进剂0.5‑2份，FEVE氟碳树脂与聚酯树脂按照1:1比例复合。本发明所提供超耐候热固性粉末将FEVE氟碳树脂与聚酯树脂1:1比例复合、添加催化剂和润湿促进剂，从而得到环保、性价比高、具有超强耐候性、并且具有较好润湿性和机械性能的超耐候热固性粉末涂料。

Description

一种超耐候热固性粉末涂料
技术领域
本发明属于热固性粉末涂料领域，具体而言，本发明涉及一种超耐候热固性粉末涂料。
背景技术
热固性粉末涂料由于不排出VOC(挥发性有机化合物)、无污染、利用率高、能耗低、工艺简单，目前已成为大家认可的“4E型”(高的生产效率、优良的涂膜性能、生态环保、经济)涂料。目前主要应用于金属涂装、家用电器、汽车、铝材等领域。据统计，我国热固性粉末涂料消费量2012年为105万吨，2013年为112万吨，2014年为124万吨，2015年增长至约135万吨，2016年销售量为142万吨，而2017年销售量达160.5万吨，呈现逐年增长趋势。热固性粉末涂料主要有环氧树脂粉末涂料、聚酯粉末涂料、聚氨酯粉末涂料、丙烯酸粉末涂料、氟碳粉末涂料、混合型粉末涂料及紫外光(UV)固化粉末涂料等。
热固性氟碳粉末涂料和其他普通粉末涂料相比，熔融温度、烘烤温度、涂装工艺相似，但是耐候性、耐腐蚀性确是普通粉末涂料的数倍。巩永忠等报道，热固性氟碳粉末涂料加速耐候性试验3000h，光泽保持率为82％-90％，几乎没有发生老化；盐雾试验4000h不变，耐久性可望达30a以上，远超现在市售普通耐候性粉末(巩永忠，黄之祥，氟碳粉末涂料种类与性能关系浅述[J],现代涂料与涂装，2006(05)：8-10)。由于热固性氟碳粉末涂料具有超强的耐候性、耐化学腐蚀性，其可用于金属表面、工厂设备设施、中高端建筑铝型材、汽车车体和家电、桥梁、船舶表面、铝合金基材、电视发射塔等需要高耐候耐腐蚀性涂料领域。
然而，由于纯氟碳粉末涂料价格昂贵、工艺控制难度高，且存在润湿性和附着力差的缺陷，所以未得到充分推广应用。通过将氟碳树脂与环氧树脂、聚酯树脂或丙烯酸树脂等复合制备复合型树脂，从而得到成本更低、润湿性和附着力改善而耐候性超强的热固性粉末涂料，这是近年来的研究热点。聚酯粉末涂料是一种应用广泛的热固性粉末涂料，已经占据粉末涂料总产量约70％，其具有成本较低、无污染、节约能源、使用寿命长等优势，但是其耐候性弱于氟碳树脂。随着人们对涂料产品耐候性要求越来越高，例如在高层建筑用铝型材和跨海大桥表面使用的防腐涂料，因而开发热固性氟碳-聚酯粉末涂料成为较好的选择。然而，现有技术中氟碳-聚酯粉末涂料中氟碳树脂与聚酯树脂配比不确定，而氟碳树脂和聚酯树脂复合的比例是影响氟碳-聚酯粉末涂料耐候性最关键的因素。
因此，研制一款成本合理、价格实惠，润湿性和附着力得到改善，且耐候性性能最强的热固性氟碳-聚酯粉末涂料是本领域技术人员有待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种超耐候热固性粉末涂料，以解决现有技术中存在的上述问题。本发明所提供的超耐候热固性粉末涂料原料成本较低、性价比高。本发明所提供的超耐候热固性粉末涂料将氟碳树脂和聚酯树脂按照1:1混合，得到超耐候的氟碳-聚酯粉末涂料；且添加催化剂和润湿促进剂，使得其克服纯氟碳体系在附着力和颜填料润湿性的先天不足，得到附着力和润湿性较好的氟碳-聚酯粉末涂料。
为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种超耐候热固性粉末涂料，其包括以下重量份原料：
所述FEVE氟碳树脂与聚酯树脂按照1:1比例复合。
目前用于制备氟碳粉末涂料常有两种氟碳树脂：PVDF氟碳树脂和FEVE氟碳树脂。但是，目前制备热固性PVDF氟碳粉末涂料需要先制备溶剂型PVDF涂料，然后采用喷雾干燥工艺制备PVDF氟碳粉末涂料，工艺繁琐、能耗高、还需回收溶剂和存在溶剂残留等一系列问题，且制备出的PVDF氟碳粉末涂料市场认可度和接受度不高。而FEVE氟碳粉末涂料具有超长耐候性、极佳耐盐雾性、极好保光保色性等优点，所以本发明中选用FEVE氟碳树脂。
此外，FEVE氟碳粉末涂料的固化温度比PVDF氟碳粉末涂料的固化温度要降低20-40℃，固化时间缩短2-5分钟，极大提高了喷涂加工效率和降低能耗，达到环保节能效果。
由于氟碳树脂的弱极性，对其他组分的润湿性极差，这使得树脂不能与固化剂很好地结合，并且成膜物质不能对颜填料较好包裹，导致涂膜机械性能和耐候性大幅下降。本发明通过将氟碳树脂和聚酯树脂体系复合，从而显著改善纯氟碳体系存在的润湿性差问题，而氟碳树脂体系和聚酯树脂体系配比比例是复合成功与否的关键。本发明所提供超耐候热固性粉末涂料中氟碳树脂与聚酯树脂为1:1时，其耐候性能最佳。
本发明所提供的聚多异氰酸酯固化剂可以为六亚甲基异氰酸酯(HDI)、己内酰胺封端的二聚体异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI-1)或三聚体IPDI-2。
其中己内酰胺封端的二聚体异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI-1)作为固化剂的超耐候热粉末涂料冲击性能和耐碱性最佳。
因此，在更加优选的实施方案中，所述聚多异氰酸酯固化剂为己内酰胺封端的二聚体异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI-1)。
本发明所提供的催化剂可以为有机锡类催化剂、有机锆类催化剂或叔胺类化合物。
本文所提供的催化剂用于催化树脂固化，其中有机锡类催化剂催化效果最好。但是有机锡类化合物不仅对水生生物具有较强的毒性，还常使异氰酸酯与空气中的水生成胺和二氧化碳，异氰酸酯与胺反应后降低涂膜光泽，二氧化碳溢出涂膜后留下气孔，在涂膜中残留的催化剂还会进一步催化聚合物降解，从而影响涂膜的耐久性，且使得涂膜具雾化外观。有机锆类催化剂催化效果仅次于有机锡类催化剂，且对水生生物无毒性，为环保型固化催化剂。
因此，在本发明所提供的更加优选的实施方案中，所述催化剂为有机锆类催化剂。
本发明所提供的颜料可以为普通无机颜料、无机陶瓷颜料、有机颜料或铅颜料。
氟碳体系润湿性较差，所以颜料选择较苛刻。同等条件下，无机陶瓷颜料保光、保色性均优于普通无机颜料、有机颜料以及铅颜料，且与氟碳-聚酯复合体系相容性最好。
因此，在更加优选的实施方案中，所述颜料为无机陶瓷颜料。
所述脱气剂可以为安息香、改性安息香或蜡类脱气剂。
脱气剂可以去除在涂层烘烤固化过程中常常产生小分子化合物。安息香具有很好的脱气效果，但是，在氟碳粉末涂料中，容易在高温下涂膜易泛黄。而蜡类脱气剂自身耐黄变性最佳。
因此，在更加优选的实施方案中，所述脱气剂优选为蜡类脱气剂。
本发明所提供的超耐候热固性粉末涂料，能够达到以下有益效果：
(1)本发明所提供超耐候热固性粉末涂料是无有机溶剂挥发和排出的一种环境友好型涂料；并且将氟碳树脂和聚酯树脂体系复合显著改善氟碳体系润湿性能，提高附着力，改善机械性能，又能弥补纯聚酯体系耐候性能；
(2)本发明所提供超耐候热固性氟碳-聚酯粉末涂料成本远低于纯氟碳粉末涂料，但是耐候性超过纯氟碳粉末涂料；
(3)本发明选用具有超长耐候性、极佳耐盐雾性、极好保光保色性、固化温度较低的FEVE氟碳树脂，且按照耐候性能最佳的氟碳树脂与聚酯树脂1:1比例复合，从而提供超强耐候性的热固性氟碳-聚酯粉末涂料；
(4)本发明所提供超耐候热固性粉末涂料加入催化剂，可有效促进聚多异氰酸酯固化剂在更低温度下释放交联多异氰酸根，使固化反应时间提前；
(5)本发明所提供超耐候热固性粉末涂料加入润湿促进剂，可进一步改善氟碳-聚酯复合体系润湿性。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的超耐候热固性粉末涂料进行详细说明。
实施例1
一种超耐候热固性粉末涂料，其包括以下重量份原料：
实施例2
一种超耐候热固性粉末涂料，其包括以下重量份原料：
实施例3
一种超耐候热固性粉末涂料，其包括以下重量份原料：
实施例4
一种超耐候热固性粉末涂料，其包括以下重量份原料：
实施例5
一种超耐候热固性粉末涂料，其包括以下重量份原料：
对比例1
一种热固性纯氟碳粉末涂料，其包括以下重量份原料：
对比例2
一种热固性氟碳-聚酯复合粉末涂料，其包括以下重量份原料：
对比例3
一种热固性氟碳-聚酯复合粉末涂料，其包括以下重量份原料：
对比例4
一种热固性氟碳-聚酯复合粉末涂料，其包括以下重量份原料：
对比例5
一种热固性氟碳-聚酯复合粉末涂料，其包括以下重量份原料：
本发明针对上述实施例以及比较例进行了实施效果测试，具体是采用上述实施例以及比较例得到的热固性粉末涂料对铝制基材进行喷涂、固化处理后得到涂膜，并对该涂膜进行以下测试，其测试结果如下所示：
表1实施例1-5和对比例1-5检测结果
由上表可知，与对比例1(配方为纯氟碳粉末涂料，未与聚酯树脂复合，其他与实施例1相同)相比，实施例1-5涂膜平滑，而对比例1出现桔皮；实施例1-5涂膜耐冲击性(机械性能)、附着力明显优于对比例1；
实施例1-5耐硝酸、乙酸盐雾试验(抗腐蚀性)与对比例1无明显差别；而实施例1-5QUV-B人工加速老化试验(耐候性)优于对比例1。由此说明，与热固性纯氟碳粉末涂料的对比例1相比，热固性氟碳-聚酯复合粉末涂料具有更好的润湿性、机械性能和耐候性。
与对比例2(配方中氟碳树脂与聚酯树脂比例为1:2，其他与实施例1相同)和对比例3(配方中氟碳树脂与聚酯树脂比例为2:1，其他与实施例1相同)相比，实施例1-5耐冲击性(机械性能)、附着力明显优于对比例2和3，并且对比例3出现轻微桔皮。实施例1-5QUV-B人工加速老化试验(耐候性)优于对比例2和3。由此说明，与氟碳树脂与聚酯树脂比例为1:2的对比例2涂料和氟碳树脂与聚酯树脂比例为2:1的对比例3涂料相比，氟碳树脂与聚酯树脂比例为1:1的热固性氟碳-聚酯复合粉末涂料(实施例1-5)具有更好的润湿性、机械性能和耐候性。
与对比例4(未添加催化剂，其他与实施例1相同)和对比例5(未添加润湿促进剂，其他与实施例1相同)相比，实施例1涂膜的耐冲击性和QUV-B人工加速老化试验稍优于对比例4和对比例5涂膜。
综上，氟碳树脂与聚酯树脂按照1:1复合、配方中添加催化剂和润湿促进剂的热固性粉末涂料是最佳超耐候热固性粉末涂料实施方式。
应当知道，本发明中具体实施方案仅为代表性实施方式，本发明的保护范围并不仅限于此。任何熟知本领域技术人员均可通过本发明揭露的技术范围，结合本发明技术方案进行等同替换或改变，这些均涵盖在本发明的保护范围之内。并且，本文所引用描述本发明背景技术和本发明所提供实施操作细节的出版物、专利、网站或其他参考材料均通过引用方式并入本文中。

Claims (9)

1.一种超耐候热固性粉末涂料，其特征在于，所述超耐候热固性粉末涂料包括以下重量份原料：
所述FEVE氟碳树脂与聚酯树脂按照1:1比例复合。
2.根据权利要求1所述的超耐候热固性粉末涂料，其特征在于，所述聚多异氰酸酯固化剂为六亚甲基异氰酸酯(HDI)、己内酰胺封端的二聚体异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI-1)或三聚体IPDI-2。
3.根据权利要求2所述的超耐候热固性粉末涂料，其特征在于，所述聚多异氰酸酯固化剂为己内酰胺封端的二聚体异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI-1)。
4.根据权利要求1所述的超耐候热固性粉末涂料，其特征在于，所述催化剂为有机锡类催化剂、有机锆类催化剂或叔胺类化合物。
5.根据权利要求4所述的超耐候热固性粉末涂料，其特征在于，所述催化剂为有机锆类催化剂。
6.根据权利要求1所述的超耐候热固性粉末涂料，其特征在于，所述颜料为普通无机颜料、无机陶瓷颜料、有机颜料或铅颜料。
7.根据权利要求6所述的超耐候热固性粉末涂料，其特征在于，所述颜料为无机陶瓷颜料。
8.根据权利要求1所述的超耐候热固性粉末涂料，其特征在于，所述脱气剂为安息香、改性安息香或蜡类脱气剂。
9.根据权利要求8所述的超耐候热固性粉末涂料，其特征在于，所述脱气剂为蜡类脱气剂。
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