CN109554065A - 一种耐海洋性气候的底涂粉末涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐海洋性气候的底涂粉末涂料及其制备方法。该底涂粉末涂料与聚氨酯‑氟碳复合粉末涂料具有优异的附着力，能作为聚氨酯‑氟碳复合粉末涂料的底涂粉末涂料应用于海洋气候环境下的基材防护，同时，该底涂粉末涂料本身也具有良好的涂层外观、与基材的附着力好、较低的固化温度、优良的耐腐蚀、耐湿热及耐盐雾等性能，与聚氨酯‑氟碳复合粉末涂料配套使用，特别适用于苛刻的海洋性气候。

Description

一种耐海洋性气候的底涂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，尤其涉及一种耐海洋性气候的底涂粉末涂料及其制备方法。
背景技术
长期暴露海洋环境中的变压器，电箱等仪器设备或船舶，受海洋气候的作用，盐雾湿热空气将加速腐蚀仪器设备或船舶中的金属结构件或绝缘材料，使得其可靠性降低或者损坏，研究表明：仪器设备在盐雾湿热的海洋气候环境下，其使用寿命只能达到预期寿命的1/5～1/10，频繁的更换与维护造成严重的经济损失，同时也会造成安全隐患。
在高盐雾高湿热的海洋环境中工作的仪器设备或是船舶表面涂覆涂料虽然在一定程度上能延长其使用寿命或是减缓其损坏，但在高温、高湿度、高辐射、高盐雾的典型海洋气候中，普通的耐候型粉末涂料极易出现蜕皮，涂层脱落等现象，CN107974183A公开了适用于湿热海洋气候环境的聚氨酯-氟碳复合粉末涂料，虽然其具有超耐候、耐酸碱、耐重盐高湿等优异的性能，特别适用于湿热海洋气候环境，但事实上，在实际应用中其耐湿热及耐水性能有待进一步提高。
因此，开发一种与聚氨酯-氟碳复合粉末涂料具有高附着力且具有高耐湿热、耐水性的底涂粉末涂料，则能实现长期抵御苛刻的海洋性气候对仪器设备或船舶的侵蚀损坏，延长其寿命。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐海洋性气候的底涂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耐海洋性气候的底涂粉末涂料，所述底涂粉末涂料的组分的质量份数为：100～250份改性环氧树脂、10～100份酚类固化剂、1～5份双氰胺固化剂、15～100份Zn粉、0～80份填料、0～15份助剂、0～5份颜料。
优选地，上述底涂粉末涂料的组分的质量份数为：150～250份改性环氧树脂、10～50份酚类固化剂、3～5份双氰胺固化剂、15～50份Zn粉、30～60份填料、1～7份助剂、0～5份颜料。
优选地，上述改性环氧树脂的环氧当量为600～750g/eq、150℃熔融粘度为500～2000mPa.s、玻璃化转变温度为35～50℃、软化点为80～95℃、滴定环氧值为500～600g/eg。
更优选地，上述改性环氧树脂的环氧当量为620～672g/eq、150℃熔融粘度为800～1200mPa.s、玻璃化转变温度为40～45℃、软化点为85～90℃、滴定环氧值为500～560g/eg。
上述改性环氧树脂具有极低的熔融粘度，可以提供高软化点和高反应活性，从而有利于底涂涂层与表层聚氨酯-氟碳复合粉末涂料的高粘贴力。
优选地，上述改性环氧树脂为酚醛改性的环氧树脂。
优选地，上述酚类固化剂的羟基值为0.4～0.85eq/100g、羟基当量HEW为220～800g/eq、150℃熔融粘度为3000～8000mPa.s、软化点70～95℃。
更优选地，上述酚类固化剂的羟基值为0.5～0.85eq/100g、羟基当量HEW为350～650g/eq、150℃熔融粘度为3500～5000mPa.s、软化点70～80℃。
优选地，上述酚类固化剂中还包含有占酚类固化剂质量百分数分别为0.1～5％的固化促进剂和0.01～5％的流平剂；更优选为1.5％的固化剂促进剂和2.5％的流平剂。
优选地，固化促进剂选自二甲基咪唑、二苯基咪唑、2,4甲苯双二甲脲、2-MI、4，4’亚甲基双(苯基二甲脲)-异构体级中的至少一种。
优选地，流平剂选自丁基纤维素、羟甲基纤维素、GLP588、GLP505、GLP599、PV88中的至少一种。
优选地，上述双氰胺固化剂为微粉化双氰胺固化剂，其粒径D98≤40μm。
上述双氰胺固化剂为微粉化的双氰胺固化剂，目的在于使其在树脂体系中有较好的分散性。
优选地，上述微粉化双氰胺固化剂的粒径D98≤10μm，优选较窄的粒径分布，使得其能充分与改性环氧树脂化合，使体系充分固化，从而使得与聚氨酯-氟碳复合粉末涂料有充分的附着力。
优选地，上述Zn粉的粒径为200～1500目；优选为300～600目；更优选为500目。
上述Zn粉在与粉末固化过程中，能充分覆盖基材，对粉末涂料的防腐性能起到提升的作用，并且不会影响涂层的流平和机械性能。
优选地，为了进一步提高粉涂料的防腐性能，上述Zn粉为球状Zn粉和片状Zn粉的混合物。
优选地，球状Zn粉和片状Zn粉的质量之比为(1～5)：1。
更优选地，球状Zn粉和片状Zn粉的质量之比为2：1。
更优选地，球状Zn粉选自广源化工的球状Zn粉；片状Zn粉选自广源化工的片状Zn粉。
优选地，上述助剂选自流平剂、消泡剂、促进剂、透气剂、柔韧剂、增光剂、增硬剂中的至少一种。
优选地，上述流平剂选自二氧化硅吸附型丙烯酸酯类、聚酯树脂负载型丙烯酸酯类中的至少一种。
优选地，上述消泡剂选自安息香、微粉蜡、聚醚，BYK961中的至少一种。
优选地，上述促进剂选自二甲基咪唑或者咪唑的衍生物。
优选地，上述透气剂选自701、聚醚、聚乙烯醇缩丁醛，BYK966中的至少一种。
优选地，上述柔韧剂选自缩丁醛PVB、苯乙烯嵌段共聚物SBS、邻苯二甲酸二丁酯中的至少一种。
优选地，上述增光剂选自701、OTB-1、K-100中的至少一种。
优选地，上述增硬剂选自聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、聚四氟乙烯蜡、聚酰胺蜡中的至少一种。
优选地，上述助剂由流平剂、消泡剂、促进剂组成。
优选地，上述助剂中流平剂的质量百分数为50～60％、消泡剂的质量百分数为20～30％、促进剂的质量百分数为15～25％。
更优选地，上述助剂中流平剂的质量百分数为53～55％、消泡剂的质量百分数为20～26％、促进剂的质量百分数为18～22％。
优选地，上述填料选自钛白粉、碳酸钙、硫酸钡、云母粉、硅微粉、超细铝粉、氢氧化铝中的至少一种。
优选地，上述颜料选自耐温型颜料，如：铁红、铁黄、炭黑、群青、铬黄、酞氰蓝、酞氰绿中的至少一种。
优选地，上述底涂粉末涂料与聚氨酯-氟碳复合粉末涂料配套使用。
本发明的另一目的在于提供上述底涂粉末涂料的制备方法，包括如下步骤：
1)将底涂粉末涂料的各组分混合粉碎，得混合物料；
2)将混合物料经挤出机挤出、压片、粉碎，得底涂粉末涂料。
优选地，步骤1)中的混合粉碎的时间为1～30min。
优选地，步骤2)中的挤出温度为95～110℃。
优选地，步骤2)所得底涂粉末涂料的粒径D50为35～45μm。
本发明的有益效果是：
1、本发明的底涂粉末涂料与聚氨酯-氟碳复合粉末涂料具有优异的附着力，能作为聚氨酯-氟碳复合粉末涂料的底涂粉末涂料应用于海洋气候环境下的基材防护。
2、本发明的底涂粉末涂料本身也具有良好的涂层外观、与基材的附着力好、较低的固化温度、优良的耐腐蚀、耐湿热、耐盐雾及耐水等性能，与聚氨酯-氟碳复合粉末涂料配套使用，特别适用于苛刻的海洋性气候。
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。
下面结合实施例和对比例对本发明进行详细说明，各实施例和对比例的粉末涂料的组分见下表1
表1
注：酚醛改性环氧树脂均购买于DOW公司；一步法合成的普通环氧树脂购买于巴陵石化；二步法合成的普通环氧树脂均购买于南亚环氧树脂公司。
实施例1～2和对比例1～3的底涂粉末涂料的制备方法如下：
1)按表1中各实施例和对比例种各组分的比例称好，置于混料缸，充分混合并破碎5min，得混合物料；
2)将混合物料放入双螺杆挤出机挤出；挤出机加热温度控制在100℃，后经压片、冷却、粉碎至粒径D50为35～45μm的粉体，得底涂粉末涂料。
性能测试：
(1)将本发明实施例1～2和对比例1～3的底涂粉末涂料通过高压静电喷枪喷涂在表面经处理后的基材上，涂层厚度为120～180μm，后进行180℃固化10min；
(2)先将本发明实施例1～2和对比例1～3的底涂粉末涂料通过高压静电喷枪分别喷涂在表面经处理后的基材上，涂层厚度均为50～60μm，进行180℃固化10min；后再喷涂聚氨酯-氟碳复合粉末涂料，涂层厚度约为70μm，再进行200℃固化15min；
将上述涂层进行如表2所示的性能测试，测试结果见表3：
表2
项目 检验标准或方法 技术指标
抗冲击性 ISO 6272 50Kg·cm
附着力(划格法) ISO 2409 0级
柔韧性能 ISO 1519 3mm
杯突试验 ISO 1520 ≥5mm
盐雾试验(2000h) ISO 7253 腐蚀宽度≤3mm
湿热试验(2000h) ISO 6270 不起泡,不脱落
耐水(3000h) ASTM D870 不起泡,不脱落
表3
由表3可知：本发明利用酚醛改性的环氧树脂制备得到的底涂粉末涂料具有良好的外观性能、优异的抗冲击、耐盐雾、湿热及耐水性能，同时与基材和聚氨酯-氟碳涂层的附着力好等性能，而普通的环氧树脂制备的底涂粉末涂料虽然与基材具有良好的附着力，但与聚氨酯-氟碳涂层的附着力差，并且出现耐水、耐湿热、耐盐雾差的问题。
(3)将本发明实施例1中的底涂粉末涂料通过高压静电喷枪喷涂在表面经处理后的基材上，涂层厚度为120～180μm，进行180℃固化10min后，得到底涂涂层；
(4)将聚氨酯-氟碳复合粉末涂料通过高压静电喷枪喷涂在表面经处理后的基材上，涂层厚度为120～180μm，进行200℃固化15min后，得聚氨酯-氟碳涂层；
(5)先将本发明实施例1中的底涂粉末涂料通过高压静电喷枪喷涂在表面经处理后的基材上，涂层厚度为50～60μm，进行180℃固化10min；后再喷涂聚氨酯-氟碳复合粉末涂料，涂层厚度约为70μm，再进行200℃固化15min，得底涂/聚氨酯-氟碳双层涂层(简称“双层涂层”)；
其中上述聚氨酯-氟碳复合粉末涂料均按CN107974183A专利实施例3所制备，由广州擎天材料科技有限公司提供；
将上述三种涂层进行如下性能测试，结果见表4：
1)附着力(划格法)、抗冲击性、柔韧性、杯突试验、耐中性盐雾试验、湿热试验、耐水试验均按照表2的标准进行测试；
2)QUV-B根据ISO 4892-1涂层耐老化测试进行测试；
3)耐酸碱性根据GB/T 9274进行测试；
4)划格处冲击试验：即：在经划格后的涂层处再进行冲击试验。
表4
由表4可知：单一的底涂粉末涂层经10％H2SO4的浸泡120h后出现涂层起泡，且，经紫外灯照射500h出现涂层粉化，脱落的不良现象；单一的聚氨酯-氟碳涂层的湿热及耐水试验均出现涂层起泡、脱落的不良现象；而双层涂层明显改善了单一底涂涂层和单一聚氨酯-氟碳涂层的缺陷，这说明双层涂层对高湿、高盐雾的海洋性气候具有更好的抵御效果。

Claims (10)

1.一种耐海洋性气候的底涂粉末涂料，其特征在于：所述底涂粉末涂料的组分的质量份数为：100～250份改性环氧树脂、10～100份酚类固化剂、1～5份双氰胺固化剂、15～100份Zn粉、0～80份填料、0～15份助剂、0～5份颜料。
2.根据权利要求1所述的底涂粉末涂料，其特征在于：所述组分的质量份数为：150～250份改性环氧树脂、10～50份酚类固化剂、3～5份双氰胺固化剂、15～50份Zn粉、30～60份填料、1～7份助剂、0～5份颜料。
3.根据权利要求1或2所述的底涂粉末涂料，其特征在于：所述改性环氧树脂的环氧当量为600～750g/eq、150℃熔融粘度为500～2000mPa.s、玻璃化转变温度为35～50℃、软化点为80～95℃、滴定环氧值为500～600g/eg。
4.根据权利要求1或2所述的底涂粉末涂料，其特征在于：所述酚类固化剂的羟基值为0.4～0.85eq/100g、羟基当量HEW为220～800g/eq、150℃熔融粘度为3000～8000mPa.s、软化点70～95℃。
5.根据权利要求1或2所述的底涂粉末涂料，其特征在于：所述双氰胺固化剂为微粉化双氰胺固化剂，粒径D98≤40μm。
6.根据权利要求1或2所述的底涂粉末涂料，其特征在于：所述Zn粉的粒径为200～1500目。
7.根据权利要求6所述的底涂粉末涂料，其特征在于：所述Zn粉为球状Zn粉和片状Zn粉的混合物；优选地，球状Zn粉和片状Zn粉的质量比为1～5：1。
8.根据权利要求1或2所述的底涂粉末涂料，其特征在于：所述助剂选自流平剂、消泡剂、促进剂、透气剂、柔韧剂、增光剂、增硬剂中的至少一种；所述填料选自钛白粉、碳酸钙、硫酸钡、云母粉、硅微粉、超细铝粉、氢氧化铝中的至少一种；所述颜料选自耐温型颜料。
9.权利要求1～8任意一项所述的底涂粉末涂料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
1)将底涂粉末涂料的各组分混合粉碎，得混合物料；
2)将混合物料经挤出机挤出、压片、粉碎，得底涂粉末涂料。
10.根据权利要求9所述的底涂粉末涂料的制备方法，其特征在于：所述底涂粉末涂料的粒径为35～45μm。
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