CN110205003A - 高耐冲击性的户外粉末涂料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高耐冲击性的户外粉末涂料，属于粉末涂料制备技术领域，所述的户外粉末涂料包括下述质量百分比的原料：改性赤泥粉44.6‑47.2％、聚酯树脂45.4‑48.1％、固化剂3.8‑5.3％、流平剂0.5‑1.5％、消泡剂0.5‑1％、增光剂0.5‑1.5％、安息香0.3‑0.8％、白炭黑0.2‑0.5％、蜡粉0.2‑1％。本发明的户外粉末涂料耐冲击性为68‑81kg/cm，附着力为0级，耐酸性为323‑376h无异常，耐人工气候老化为1562‑1704h无粉化，起泡，开裂，剥落等异常现象，本发明的户外粉末涂料性能优异且优于现有技术。

Description

高耐冲击性的户外粉末涂料
【技术领域】
本发明属于粉末涂料制备技术领域，具体涉及一种高耐冲击性的户外粉末涂料。
【背景技术】
广西平果铝被誉为中国的铝都，是中国主要的铝业生产基地，其主要利用当地铝土矿资源生产氧化铝，年生产氧化铝250万吨，排放赤泥300万吨，如今3750万吨赤泥尾矿已堆积成山，现在每年逐渐以300万的速度增加排放，不仅造成封闭处理要花费大量的财力、物力、人力，而且还要大量占用当地的土地资源来堆放赤泥，另外造坝安全管理也十分艰巨。
目前由于赤泥综合利用难度巨大，除了少量用于赤泥选铁和水泥生产中的掺和料外，绝大部分还只能在赤泥坝中堆存，并没有得到较好的充分利用。
氧化铝生产过程中排放的废渣是赤泥，其矿物组成主要有Al2O3、Na2O、SiO2、CaO、Fe2O3、TiO2等。广西某铝业公司的赤泥化学成分见下表。
赤泥由于残留附液碱性强，赤泥表面含有大量羟基，如是直接将未改性赤泥粉填充到涂料中，由于未能降低赤泥的基体中团聚效应，使得未改性赤泥粉与户外粉末涂料的其他原料如树脂之间的粘结性、相容性以及润湿性极差，制得的粉末涂料涂膜表观性能和光泽较差。
粉末涂料是一种经济、环保、高效的新型环保型涂料。目前，正在逐步代替有机溶剂型涂料，成为涂料行业中重要的一个组成部分。户外粉末涂料是粉末涂料的一种品种，传统的户外粉末涂料使用在户外，存在生产成本高等问题。
因此，如何克服传统户外粉末涂料使用存在的问题，创新应用赤泥于户外粉末涂料中，解决生产成本高等问题，从而实现赤泥工业化、产业化应用，进一步解决变废为宝、保护环境，减少废弃矿渣土地占用等问题，具有重要的经济和环境效益。
【发明内容】
本发明提供一种高耐冲击性的户外粉末涂料，以解决如何克服传统户外粉末涂料使用存在的问题，创新应用赤泥于户外粉末涂料中，解决生产成本高、变废为宝、保护环境，减少废弃矿渣土地占用等问题，从而实现赤泥工业化、产业化应用。
为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种高耐冲击性的户外粉末涂料，包括下述质量百分比的原料：改性赤泥粉44.6-47.2％、聚酯树脂45.4-48.1％、固化剂3.8-5.3％、流平剂0.5-1.5％、消泡剂0.5-1％、增光剂0.5-1.5％、安息香0.3-0.8％、白炭黑0.2-0.5％、蜡粉0.2-1％。
进一步地，所述的高耐冲击性的户外粉末涂料，包括下述质量百分比的原料：改性赤泥粉44.6％、聚酯树脂48.1％、固化剂3.8％、流平剂0.5％、消泡剂0.7％、增光剂1.1％、安息香0.5％、白炭黑0.3％、蜡粉0.4％。
进一步地，所述的高耐冲击性的户外粉末涂料，包括下述质量百分比的原料：改性赤泥粉46.3％、聚酯树脂47.1％、固化剂3.9％、流平剂0.6％、消泡剂0.7％、增光剂0.5％、安息香0.4％、白炭黑0.2％、蜡粉0.3％。
进一步地，所述的高耐冲击性的户外粉末涂料，包括下述质量百分比的原料：改性赤泥粉47.2％、聚酯树脂45.4％、固化剂4.1％、流平剂0.8％、消泡剂0.5％、增光剂0.7％、安息香0.6％、白炭黑0.3％、蜡粉0.4％。
进一步地，所述聚酯树脂为CRYLCOAT 2437-2聚酯树脂。
进一步地，所述固化剂为TGIC固化剂。
进一步地，所述流平剂为PV88流平剂。
进一步地，所述消泡剂为TP-39消泡剂。
进一步地，所述增光剂为701B增光剂。
进一步地，所述改性赤泥粉的制备方法，包括以下步骤：
(1)将赤泥用浓度为12-18wt％的硫酸酸洗至pH值为8.6-9.1，接着对酸洗后的赤泥进行水洗，水洗后赤泥经检测pH值为7.8-8.2后压滤处理成洁净赤泥，洁净赤泥经烘干至含水量≤4.7％；
(2)将步骤(1)制得的洁净赤泥进行超细磨粉，过筛后制得洁净赤泥粉体；
(3)向步骤(2)制得的洁净赤泥粉体中加入复合改性剂a，所述复合改性剂a由脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸钠、椰油酸单乙醇酰胺磺基琥珀酸单酯二钠组成，所述复合改性剂a的加入量为洁净赤泥粉体质量的1.8-2.7％，所述脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸钠、椰油酸单乙醇酰胺磺基琥珀酸单酯二钠的质量比为2.6-5.4:7.8-9.2，控制温度为78-84℃，并以800-1000r/min的速度搅拌26-34min，制得混合物a；
(4)将步骤(3)制得的混合物a和复合改性剂b加入混合机中，所述复合改性剂b由氨瑞聚二甲基硅氧烷、六对羧基苯氧基环三磷腈组成，所述复合改性剂b的加入量为洁净赤泥粉体质量的3.2-4.3％，所述氨瑞聚二甲基硅氧烷、六对羧基苯氧基环三磷腈的质量比为2.8-3.7:5.2-7.6，控制温度为96-105℃，以1000-1200r/min的速度搅拌35-43min，制得混合物b；
(5)将步骤(4)制得的混合物b在温度为43-48℃下干燥至含水量≤1.2％，接着进行超细磨粉，过筛后制得改性赤泥粉。
本发明具有以下有益效果：
(1)本发明的废弃赤泥可实现“变废为宝，综合利用”的目的，利用赤泥中的有效成份，提供了制备户外粉末涂料的新途径，使废弃赤泥得到有效利用。
(2)将氧化铝生产过程中废弃的赤泥用水洗法将赤泥中的Na2O等水溶物质洗去后，得到的洁净赤泥经过改性后可用作为户外粉末涂料的填充料，不但可以变废为宝，减少因其堆放对土地资源的占用与堆存流失可能对环境的污染，而且能有效降低粉末涂料的生产成本。本发明提供了一条既可以降低粉末涂料的生产成本，又能使废弃资源得到充分有效利用的新途径。
(3)本发明克服了传统户外粉末涂料使用存在的问题，创新应用赤泥于户外粉末涂料中，解决了生产成本高、变废为宝、保护环境，减少废弃矿渣土地占用等问题，从而实现赤泥工业化、产业化应用。
(4)本发明的户外粉末涂料耐冲击性为68-81kg/cm，附着力为0级，耐酸性为323-376h无异常，耐人工气候老化为1562-1704h无粉化，起泡，开裂，剥落等异常现象，本发明的户外粉末涂料性能优异且优于现有技术。
【附图说明】
图1是本发明实施例1的高耐冲击性的户外粉末涂料产品黑白图；
图2是本发明实施例2的高耐冲击性的户外粉末涂料产品黑白图；
图3是本发明实施例3的高耐冲击性的户外粉末涂料产品黑白图。
【具体实施方式】
为便于更好地理解本发明，通过以下实例加以说明，这些实例属于本发明的保护范围，但不限制本发明的保护范围。
一种高耐冲击性的户外粉末涂料，包括下述质量百分比的原料：改性赤泥粉44.6-47.2％、聚酯树脂45.4-48.1％、固化剂3.8-5.3％、流平剂0.5-1.5％、消泡剂0.5-1％、增光剂0.5-1.5％、安息香0.3-0.8％、白炭黑0.2-0.5％、蜡粉0.2-1％。
所述聚酯树脂为CRYLCOAT 2437-2聚酯树脂。
所述固化剂为TGIC固化剂。
所述流平剂为PV88流平剂。
所述消泡剂为TP-39消泡剂。
所述增光剂为701B增光剂。
所述改性赤泥粉的制备方法，包括以下步骤：
(1)将赤泥用浓度为12-18wt％的硫酸酸洗至pH值为8.6-9.1，接着对酸洗后的赤泥进行水洗，水洗后赤泥经检测pH值为7.8-8.2后压滤处理成洁净赤泥，洁净赤泥经烘干至含水量≤4.7％；
(2)将步骤(1)制得的洁净赤泥进行超细磨粉，过筛后制得大于300目的洁净赤泥粉体；
(3)向步骤(2)制得的洁净赤泥粉体中加入复合改性剂a，所述复合改性剂a由脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸钠、椰油酸单乙醇酰胺磺基琥珀酸单酯二钠组成，所述复合改性剂a的加入量为洁净赤泥粉体质量的1.8-2.7％，所述脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸钠、椰油酸单乙醇酰胺磺基琥珀酸单酯二钠的质量比为2.6-5.4:7.8-9.2，控制温度为78-84℃，并以800-1000r/min的速度搅拌26-34min，制得混合物a；
(4)将步骤(3)制得的混合物a和复合改性剂b加入混合机中，所述复合改性剂b由氨瑞聚二甲基硅氧烷、六对羧基苯氧基环三磷腈组成，所述复合改性剂b的加入量为洁净赤泥粉体质量的3.2-4.3％，所述氨瑞聚二甲基硅氧烷、六对羧基苯氧基环三磷腈的质量比为2.8-3.7:5.2-7.6，控制温度为96-105℃，以1000-1200r/min的速度搅拌35-43min，制得混合物b；
(5)将步骤(4)制得的混合物b在温度为43-48℃下干燥至含水量≤1.2％，接着进行超细磨粉，过筛后制得大于300目的改性赤泥粉。
所述高耐冲击性的户外粉末涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)原材料混合：将各类原料按上述质量百分比进行配料，然后分别加入混合机中，接着预破碎1min，然后再混合4min，制得混合均匀的原料；
(2)熔融挤出：将步骤(1)制得的混合均匀的原料放入挤出机中，经熔融挤出、压片、冷却，接着破碎成片料；
(3)研磨粉碎：将步骤(2)中破碎后的片料，置于ACM磨粉机中磨粉，经旋风分离及筛分后，制得大于200目的高耐冲击性的户外粉末涂料。
步骤(2)中熔融挤出的温度为105-110℃，其中Ⅰ区温度为105℃，Ⅱ区温度为110℃。
步骤(3)中所述户外粉末涂料的目数大于200。
本发明的技术原理：赤泥是氧化铝生产过程中，经过降槽时沉淀下来的沉淀物，颗粒度很小，粒径在0.001-0.07mm，相对应于210-1000目，非常适合作为填料制备更优质的粉末涂料。赤泥的主要成份是Al2O3、Fe2O3、SiO2、TiO2、CaO等，这些材料的硬度都比较高，做出来的粉末涂料的抗划伤能力也会更好，它的颜色是赤色的，也是粉末涂料的主要颜色，不但遮盖力好，而且也可以作为部分颜料使用，降低粉末涂料的制作成本。
户外粉末涂料的主要原料聚酯树脂与填料(赤泥)的复合体系是宏观上的不均匀体系，是两相体系，即由填料(赤泥)为组分的分散相和树脂为基体的连续相所构成的多组分体系，而影响两相之间的粘结强度就在于树脂微观结构中(赤泥)上的化学组分和树脂界面上化学组分之间的相互作用。因此提升户外粉末涂料性能的关键就在于研究户外粉末涂料体系界面结构和区域中各组分相互作用，因两相之间的互相作用是通过不同物质之间的分子间作用力、形成新化学键、酸碱作用甚至极性来进行的，且户外粉末涂料体系中树脂分子链取向和填料在基体中分散程度也能影响这种作用力。通常可以将户外粉末涂料体系中填料与树脂的结合状况分为以下几类：(1)单纯的机械混合；(2)两相有比较均匀的物理混合；(3)两相间通过化学反应形成新的化学键从而使结合强度大幅增加。由于树脂一般表现为疏水性，而赤泥表面富含大量的极性羟基基团，使赤泥表现为碱性，亲水性能强，若将赤泥与树脂简单的物理混合必然导致两相界面处结合薄弱，相容性不高并导致赤泥出现团聚效应，在应力集中的情况下材料缺陷处容易断裂，因此提前对赤泥进行表面处理就显得十分重要。
赤泥主要成份还含有Na2O的附液，pH值在12.2以上。赤泥由于残留附液碱性强，赤泥表面含有大量羟基，如是直接将未改性赤泥粉填充到涂料中，由于未能降低赤泥的基体中团聚效应，使得未改性赤泥粉与户外粉末涂料的其他原料如树脂之间的粘结性、相容性以及润湿性极差，制得的粉末涂料涂膜表观性能和光泽较差。因此需要对赤泥进行除碱，降低pH值，减少表面羟基，同时需要对赤泥进行表面改性，使得提高改性赤泥与户外粉末涂料的其他原料如树脂之间的粘结性、相容性以及润湿性，从而制得的粉末涂料涂膜表观性能和光泽较好，提高户外粉末涂料的质量。
为了提高改性赤泥与户外粉末涂料的其他原料如树脂之间的粘结性、相容性以及润湿性，本发明采用脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸钠、椰油酸单乙醇酰胺磺基琥珀酸单酯二钠对赤泥进行表面，二者改性中起到了协同作用，协同提高了户外粉末涂料的涂膜表观性能和光泽；原因是：聚酯树脂是非极性的，而未改性赤泥粉表面含有大量羟基，故直接将未改性赤泥粉填充到聚酯树脂中制得的户外粉末涂料涂膜表观性能和光泽较差。赤泥用脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸钠、椰油酸单乙醇酰胺磺基琥珀酸单酯二钠进行表面改性，由于脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸钠、椰油酸单乙醇酰胺磺基琥珀酸单酯二钠中含有磺酸基、油酸基、氨基等基团，可以在改性时使赤泥粒子表面引入磺酸基、油酸基、氨基等基团，不仅可以提高改性赤泥粉的分散性和加工流动性，使得改性的赤泥与户外粉末涂料的其他原料如聚酯树脂相容性更好，提高户外粉末涂料涂层界面粘结力，进而提高户外粉末涂料的涂膜表观性能和光泽。将赤泥表面修饰后加入聚酯树脂中可以有效降低赤泥的基体中团聚效应，可有效改善聚酯树脂与改性赤泥粉之间的粘结性、相容性以及润湿性，从而大幅度提高户外粉末涂料涂膜表观性能和光泽。
为了提高阻燃性能和氧指数，赤泥采用脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸钠、椰油酸单乙醇酰胺磺基琥珀酸单酯二钠对赤泥进行第一步表面改性；接着采用氨瑞聚二甲基硅氧烷、六对羧基苯氧基环三磷腈对赤泥进行第二次改性，并起到了协同作用，提高了户外粉末涂料的氧指数，原因是：由于氨瑞聚二甲基硅氧烷为有机-无机杂化结构，含有硅氧键、氨基，在改性时可在第一次改性后的赤泥粒子表面引入硅氧键、氨基，当样板被引燃时，硅氧烷快速迁移到样板表面，形成保护层，从而起到隔热、隔氧的作用，进而阻止样板的燃烧；此外，六对羧基苯氧基环三磷腈使其具有P-N协同效应，氨瑞聚二甲基硅氧烷配合六对羧基苯氧基环三磷腈的使用，使样板的阻燃效果更为显著，从而提高样板的氧指数。
本发明采用脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸钠、椰油酸单乙醇酰胺磺基琥珀酸单酯二钠对赤泥进行第一步表面改性；接着采用氨瑞聚二甲基硅氧烷、六对羧基苯氧基环三磷腈对赤泥进行第二次改性，其中的磺酸基、油酸基、氨基、硅氧键等已成功接到赤泥粒子表面，有效改善了聚酯树脂与改性赤泥粉之间的粘结性、相容性以及润湿性，提高了氧指数。
本发明使用的聚酯树脂是采用牌号CRYLCOAT 2437-2的聚酯树脂，该树脂是一种不含TMA的羧基功能性聚酯树脂，制成的户外粉末涂料不起霜，流平性佳、户外耐候性好。
本发明使用的TGIC固化剂具有良好的耐热、流动性、耐候性、粘接性以及优异的高温性能、有良好的装饰性能和抗过烤泛黄性。
本发明使用的PV88流平剂是白色可自由流动的粉末状流平剂，其能促使涂料在干燥成膜过程中形成一个平整、光滑、均匀的涂膜，能有效降低涂膜表面张力，提高其流平性和均匀性，可以明显减少或基本去除火山口、针孔和鱼眼。
户外粉末涂料在产和使用过程中容易产生气泡，大量稳定的气泡不利于涂料生产的顺利进行和涂料涂装时的涂膜效果和性能，本发明使用的TP-39消泡剂主要有两个作用：1、抑制气泡的产生；2、加速已产生的气泡的破灭。这样就可以达到消泡的作用。
本发明使用的701B增光剂可提高聚酯树脂对白炭黑、改性赤泥的润湿性，同时避免出现针孔和缩孔等涂膜弊病，还能起到帮助流平的作用，明显改进涂膜外观，从而使涂层获得较好的平整度及光泽。
本发明使用的安息香能消除粉末涂料固化过程中产生的针孔，缩孔、气泡等问题。安息香的存在，使粉末涂料中微量的水分和溶剂加快气化排出，在粉末涂料尚未固化之前全部排完，从而避免气孔的产生，提高涂料性能。
本发明使用的白炭黑在粉末涂料中，可作疏松流动剂用，防止结块和提高喷涂效率，白炭黑具有触变性能，在涂料中添加少量白炭黑，能使涂料消除液滴沉降现象。
本发明使用的蜡粉分布在涂膜表面借此保护涂膜、防止刮伤、擦伤并提供耐磨损性；另外蜡粉的存在使白炭黑、改性赤泥更好的润湿性，从而使粉末涂料的流平性更好。
为了进一步对本发明加以说明，使之公开充分，下面介绍更具体的实施例。
本发明实施例和对比例中采用的赤泥是由广西某铝业公司提供的拜耳法赤泥，其主要成分及其所占质量百分比为见表1，经检测，pH值为12.5。
表1赤泥主要化学成分表
成分 CaO SiO<sub>2</sub> Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> TiO<sub>2</sub> Na<sub>2</sub>O
含量(％) 15.34 8.10 42.86 16.09 7.39 3.46
实施1
一种改性赤泥粉的制备方法，包括以下步骤：
(1)将赤泥用浓度为13wt％的硫酸酸洗至pH值为8.9，接着对酸洗后的赤泥进行水洗，水洗后赤泥经检测pH值为8.1后压滤处理成洁净赤泥，洁净赤泥经烘干至含水量为4.6％；
(2)将步骤(1)制得的洁净赤泥进行超细磨粉，过筛后制得大于300目的洁净赤泥粉体；
(3)向步骤(2)制得的洁净赤泥粉体中加入复合改性剂a，所述复合改性剂a由脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸钠、椰油酸单乙醇酰胺磺基琥珀酸单酯二钠组成，所述复合改性剂a的加入量为洁净赤泥粉体质量的2.1％，所述脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸钠、椰油酸单乙醇酰胺磺基琥珀酸单酯二钠的质量比为3.6:9.1，控制温度为80-83℃，并以800r/min的速度搅拌33min，制得混合物a；
(4)将步骤(3)制得的混合物a和复合改性剂b加入混合机中，所述复合改性剂b由氨瑞聚二甲基硅氧烷、六对羧基苯氧基环三磷腈组成，所述复合改性剂b的加入量为洁净赤泥粉体质量的3.3％，所述氨瑞聚二甲基硅氧烷、六对羧基苯氧基环三磷腈的质量比为2.9:5.7，控制温度为96-102℃，以1000r/min的速度搅拌41min，制得混合物b；
(5)将步骤(4)制得的混合物b在温度为43-46℃下干燥至含水量为1.2％，接着进行超细磨粉，过筛后制得大于300目的改性赤泥粉。
一种高耐冲击性的户外粉末涂料，包括下述质量百分比的原料：改性赤泥粉44.6％、聚酯树脂48.1％、固化剂3.8％、流平剂0.5％、消泡剂0.7％、增光剂1.1％、安息香0.5％、白炭黑0.3％、蜡粉0.4％。
所述聚酯树脂为CRYLCOAT 2437-2聚酯树脂。
所述固化剂为TGIC固化剂。
所述流平剂为PV88流平剂。
所述消泡剂为TP-39消泡剂。
所述增光剂为701B增光剂。
上述高耐冲击性的户外粉末涂料的制备方法，包括以下步骤
(1)原材料混合：将各类原料按上述质量百分比进行配料，然后分别加入混合机中，接着预破碎1min，然后再混合4min，制得混合均匀的原料；
(2)熔融挤出：将步骤(1)制得的混合均匀的原料放入挤出机中，经在Ⅰ区温度为105℃，Ⅱ区温度为110℃下熔融挤出、压片、冷却，接着破碎成片料；
(3)研磨粉碎：将步骤(2)中破碎后的片料，置于ACM磨粉机中磨粉，经旋风分离及筛分后，制得大于200目的高耐冲击性的户外粉末涂料成品，见图1。
实施2
一种改性赤泥粉的制备方法，包括以下步骤：
(1)将赤泥用浓度为16wt％的硫酸酸洗至pH值为8.7，接着对酸洗后的赤泥进行水洗，水洗后赤泥经检测pH值为7.8后压滤处理成洁净赤泥，洁净赤泥经烘干至含水量为3.9％；
(2)将步骤(1)制得的洁净赤泥进行超细磨粉，过筛后制得大于300目的洁净赤泥粉体；
(3)向步骤(2)制得的洁净赤泥粉体中加入复合改性剂a，所述复合改性剂a由脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸钠、椰油酸单乙醇酰胺磺基琥珀酸单酯二钠组成，所述复合改性剂a的加入量为洁净赤泥粉体质量的2.4％，所述脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸钠、椰油酸单乙醇酰胺磺基琥珀酸单酯二钠的质量比为5.2:8.7，控制温度为80-84℃，并以1000r/min的速度搅拌27min，制得混合物a；
(4)将步骤(3)制得的混合物a和复合改性剂b加入混合机中，所述复合改性剂b由氨瑞聚二甲基硅氧烷、六对羧基苯氧基环三磷腈组成，所述复合改性剂b的加入量为洁净赤泥粉体质量的4.1％，所述氨瑞聚二甲基硅氧烷、六对羧基苯氧基环三磷腈的质量比为3.5:6.4，控制温度为102-105℃，以1200r/min的速度搅拌36min，制得混合物b；
(5)将步骤(4)制得的混合物b在温度为43-45℃下干燥至含水量为1.1％，接着进行超细磨粉，过筛后制得大于300目的改性赤泥粉。
一种高耐冲击性的户外粉末涂料，包括下述质量百分比的原料：改性赤泥粉46.3％、聚酯树脂47.1％、固化剂3.9％、流平剂0.6％、消泡剂0.7％、增光剂0.5％、安息香0.4％、白炭黑0.2％、蜡粉0.3％。
所述聚酯树脂为CRYLCOAT 2437-2聚酯树脂。
所述固化剂为TGIC固化剂。
所述流平剂为PV88流平剂。
所述消泡剂为TP-39消泡剂。
所述增光剂为701B增光剂。
上述高耐冲击性的户外粉末涂料的制备方法，包括以下步骤
(1)原材料混合：将各类原料按上述质量百分比进行配料，然后分别加入混合机中，接着预破碎1min，然后再混合4min，制得混合均匀的原料；
(2)熔融挤出：将步骤(1)制得的混合均匀的原料放入挤出机中，经在Ⅰ区温度为105℃，Ⅱ区温度为110℃下熔融挤出、压片、冷却，接着破碎成片料；
(3)研磨粉碎：将步骤(2)中破碎后的片料，置于ACM磨粉机中磨粉，经旋风分离及筛分后，制得大于200目的高耐冲击性的户外粉末涂料成品，见图2。
实施3
一种改性赤泥粉的制备方法，包括以下步骤：
(1)将赤泥用浓度为17wt％的硫酸酸洗至pH值为9.1，接着对酸洗后的赤泥进行水洗，水洗后赤泥经检测pH值为8后压滤处理成洁净赤泥，洁净赤泥经烘干至含水量为4.3％；
(2)将步骤(1)制得的洁净赤泥进行超细磨粉，过筛后制得大于300目的洁净赤泥粉体；
(3)向步骤(2)制得的洁净赤泥粉体中加入复合改性剂a，所述复合改性剂a由脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸钠、椰油酸单乙醇酰胺磺基琥珀酸单酯二钠组成，所述复合改性剂a的加入量为洁净赤泥粉体质量的2.6％，所述脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸钠、椰油酸单乙醇酰胺磺基琥珀酸单酯二钠的质量比为2.9:9.1，控制温度为78-82℃，并以900r/min的速度搅拌31min，制得混合物a；
(4)将步骤(3)制得的混合物a和复合改性剂b加入混合机中，所述复合改性剂b由氨瑞聚二甲基硅氧烷、六对羧基苯氧基环三磷腈组成，所述复合改性剂b的加入量为洁净赤泥粉体质量的4.2％，所述氨瑞聚二甲基硅氧烷、六对羧基苯氧基环三磷腈的质量比为3.2:6.7，控制温度为97-103℃，以1100r/min的速度搅拌39min，制得混合物b；
(5)将步骤(4)制得的混合物b在温度为43-46℃下干燥至含水量为1％，接着进行超细磨粉，过筛后制得大于300目的改性赤泥粉。
一种高耐冲击性的户外粉末涂料，包括下述质量百分比的原料：改性赤泥粉47.2％、聚酯树脂45.4％、固化剂4.1％、流平剂0.8％、消泡剂0.5％、增光剂0.7％、安息香0.6％、白炭黑0.3％、蜡粉0.4％。
所述聚酯树脂为CRYLCOAT 2437-2聚酯树脂。
所述固化剂为TGIC固化剂。
所述流平剂为PV88流平剂。
所述消泡剂为TP-39消泡剂。
所述增光剂为701B增光剂。
上述高耐冲击性的户外粉末涂料的制备方法，包括以下步骤
(1)原材料混合：将各类原料按上述质量百分比进行配料，然后分别加入混合机中，接着预破碎1min，然后再混合4min，制得混合均匀的原料；
(2)熔融挤出：将步骤(1)制得的混合均匀的原料放入挤出机中，经在Ⅰ区温度为105℃，Ⅱ区温度为110℃下熔融挤出、压片、冷却，接着破碎成片料；
(3)研磨粉碎：将步骤(2)中破碎后的片料，置于ACM磨粉机中磨粉，经旋风分离及筛分后，制得大于200目的高耐冲击性的户外粉末涂料成品，见图3。
对比例1
高耐冲击性的户外粉末涂料制备工艺与实施例2的制备工艺基本相同，唯有不同的是在制备改性赤泥粉中仅进行步骤(4)的改性，而不进行步骤(3)的改性。
对比例2
高耐冲击性的户外粉末涂料制备工艺与实施例2的制备工艺基本相同，唯有不同的是在制备改性赤泥粉中使用的复合改性剂a缺少脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸钠。
对比例3
高耐冲击性的户外粉末涂料制备工艺与实施例2的制备工艺基本相同，唯有不同的是在制备改性赤泥粉中使用的复合改性剂a缺少椰油酸单乙醇酰胺磺基琥珀酸单酯二钠。
对比例4
高耐冲击性的户外粉末涂料制备工艺与实施例2的制备工艺基本相同，唯有不同的是在制备改性赤泥粉中仅进行步骤(3)的改性，而不进行步骤(4)的改性。
对比例5
高耐冲击性的户外粉末涂料制备工艺与实施例2的制备工艺基本相同，唯有不同的是在制备改性赤泥粉中使用的复合改性剂b缺少氨瑞聚二甲基硅氧烷。
对比例6
高耐冲击性的户外粉末涂料制备工艺与实施例2的制备工艺基本相同，唯有不同的是在制备改性赤泥粉中使用的复合改性剂b缺少六对羧基苯氧基环三磷腈。
对比例7
高耐冲击性的户外粉末涂料制备工艺与实施例2的制备工艺基本相同，唯有不同的是在制备改性赤泥粉中不经过步骤(3)和步骤(4)的改性。
对比例8
采用中国专利申请文献“一种具有金属质感的户外花纹粉末涂料及其生产方法(专利号：ZL201510622727.8)”实施例1的工艺制备户外粉末涂料。
对比例9
采用中国专利申请文献“一种具有金属质感的户外花纹粉末涂料及其生产方法(专利号：ZL201510622727.8)”实施例1的工艺制备户外粉末涂料，唯有不同的是把其中的填料(高岭土、沉淀硫酸钡)换成实施例2制成的等重量的改性赤泥。
性能检测：
涂料涂层的制备：将实施例1-3和对比例1-7的户外粉末涂料采用静电喷枪喷涂在经表面处理后的冷轧钢板上，涂膜的厚度基本一致，经200℃/10min固化，得到对应于实施例1-3和对比例1-7的涂料涂层。
涂层指标检测依据：GB/T 21776-2008《粉末涂料及其涂层的检测标准指南》；实施例1-3和对比例1-7得到的样板氧指数检测依据：GB 8624-2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》。
实施例1-3和对比例1-7的涂层检测结果如表2所示。
表2实施例1-3和对比例1-7的涂层检测结果表
实验项目 涂膜表观 光泽(60°角) 氧指数(％)
实施例1 平整 90.8 36.4
实施例2 平整 93.7 39.1
实施例3 平整 91.6 35.2
对比例1 粗糙 68.5 33.7
对比例2 基本平整 81.3 34.6
对比例3 基本平整 84.6 34.1
对比例4 基本平整 89.4 23.9
对比例5 基本平整 87.9 32.1
对比例6 基本平整 88.7 33.5
对比例7 粗糙 61.4 21.6
由表2可知：(1)由实施例2和对比例1-3的数据可见，脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸钠、椰油酸单乙醇酰胺磺基琥珀酸单酯二钠在赤泥改性中起到了协同作用，协同提高了户外粉末涂料的涂膜表观性能和光泽；这是：
聚酯树脂是非极性的，而未改性赤泥粉表面含有大量羟基，故直接将未改性赤泥粉填充到聚酯树脂中制得的户外粉末涂料涂膜表观性能和光泽较差。赤泥用脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸钠、椰油酸单乙醇酰胺磺基琥珀酸单酯二钠进行表面改性，由于脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸钠、椰油酸单乙醇酰胺磺基琥珀酸单酯二钠中含有磺酸基、油酸基、氨基等基团，可以在改性时使赤泥粒子表面引入磺酸基、油酸基、氨基等基团，不仅可以提高改性赤泥粉的分散性和加工流动性，使得改性的赤泥与户外粉末涂料的其他原料如聚酯树脂相容性更好，提高户外粉末涂料涂层界面粘结力，进而提高户外粉末涂料的涂膜表观性能和光泽。将赤泥表面修饰后加入聚酯树脂中可以有效降低赤泥的基体中团聚效应，可有效改善聚酯树脂与改性赤泥粉之间的粘结性、相容性以及润湿性，从而大幅度提高户外粉末涂料涂膜表观性能和光泽。
(2)由实施例2和对比例4-6的数据可见，氨瑞聚二甲基硅氧烷、六对羧基苯氧基环三磷腈在赤泥改性中起到了协同作用，提高了户外粉末涂料的氧指数，这是：
由于氨瑞聚二甲基硅氧烷为有机-无机杂化结构，含有硅氧键、氨基，在改性时可在第一次改性后的赤泥粒子表面引入硅氧键、氨基，当样板被引燃时，硅氧烷快速迁移到样板表面，形成保护层，从而起到隔热、隔氧的作用，进而阻止样板的燃烧；此外，六对羧基苯氧基环三磷腈使其具有P-N协同效应，氨瑞聚二甲基硅氧烷配合六对羧基苯氧基环三磷腈的使用，使样板的阻燃效果更为显著，从而提高样板的氧指数。
(3)由实施例1-3的数据可见，实施例2为最优实施例；由实施例1-3和对比例7的数据可见，利用改性后的赤泥制成的户外粉末涂料，涂膜表观性能和光泽、氧指数均有显著提高，这是：
本发明采用脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸钠、椰油酸单乙醇酰胺磺基琥珀酸单酯二钠对赤泥进行第一步表面改性；接着采用氨瑞聚二甲基硅氧烷、六对羧基苯氧基环三磷腈对赤泥进行第二次改性，其中的磺酸基、油酸基、氨基、硅氧键等已成功接到赤泥粒子表面，有效改善了粉末涂料中聚酯树脂与改性赤泥粉之间的粘结性、相容性以及润湿性，从而使涂膜表观性能和光泽、氧指数均有显著提高。
另外从实施例1-3和对比例7的数据可见，采用改性的赤泥制成的户外粉末涂料比利用未改性的赤泥制成的户外粉末涂料，涂膜表观性能提高，光泽、氧指数分别至少提高了47.88％和62.96％。
对实施例1-3和对比例8、9制得的户外粉末涂料的耐冲击性、附着力、耐酸性、耐人工气候老化进行检测，其中耐冲击性采用GB/T1732-19进行检测；附着力采用GB/T9286-1998进行检测；耐酸性采用GB/T9274-1988甲法进行检测；耐人工气候老化采用GB/T1865-1997表3中操作程式A进行，评定按GB/T1766-1995进行，结果如下表3所示。
表3实施例1-3和对比例8、9制得的户外粉末涂料的性能检测结果表
由表3可知：
(1)本发明的户外粉末涂料耐冲击性为68-81kg/cm，比现有技术(对比例8)提高至少25.93％；附着力为0级，和现有技术(对比例8)水平相当；耐酸性为323-376h无异常，比现有技术(对比例8)提高至少33.47％；耐人工气候老化为1562-1704h无粉化，起泡，开裂，剥落等异常现象，比现有技术(对比例8)提高至少55.73％，可见本发明的户外粉末涂料性能优异且优于现有技术(对比例8)。
(2)从对比例9和对比例8的数据可见，在填料不同的情况下，采用本发明制成的改性赤泥作为填料，可显著提高耐冲击性和耐候性。
(3)本发明通过对赤泥改性后，作为填料填充到制备户外粉末涂料中，填充量高达44.6％以上，相对于常规的硫酸钡等填料而言，不仅填充性能好，而且填充量高，能大大有效降低生产成本(现有技术中，树脂含量一般不少于50％，填料用量一般不超过40％，比如申请号201510622727.8、201310222062.2、201610963019.5的专利，否则流平性和其他性能都不好。而本发明树脂含量在48.1％以下，填料用量高达44.6％以上，另外本发明采用废弃赤泥作为原料，经过改性后得到改性赤泥作为填料，由于购买废弃赤泥成本极低，制备改性赤泥填料成本远小于常规填料硫酸钡，大约少1320元/吨以上，另外由于树脂用量减少，因此，制备户外粉末涂料的生产成本能大大有效降低。)。
(4)由实施例1-3的数据可知，本发明实施例2为最优实施例，实施例2中当改性赤泥填充量为46.3％时，户外粉末涂料获得的综合性能最优，其中耐冲击性为81kg/cm，附着力为0级，耐酸性为359h无异常，耐人工气候老化为1704h无粉化，起泡，开裂，剥落等异常现象，这为寻求最佳生产户外粉末涂料工艺提供了依据。
以上内容不能认定本发明具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种高耐冲击性的户外粉末涂料，其特征在于，包括下述质量百分比的原料：改性赤泥粉44.6-47.2％、聚酯树脂45.4-48.1％、固化剂3.8-5.3％、流平剂0.5-1.5％、消泡剂0.5-1％、增光剂0.5-1.5％、安息香0.3-0.8％、白炭黑0.2-0.5％、蜡粉0.2-1％。
2.根据权利要求1所述的高耐冲击性的户外粉末涂料，其特征在于，包括下述质量百分比的原料：改性赤泥粉44.6％、聚酯树脂48.1％、固化剂3.8％、流平剂0.5％、消泡剂0.7％、增光剂1.1％、安息香0.5％、白炭黑0.3％、蜡粉0.4％。
3.根据权利要求1所述的高耐冲击性的户外粉末涂料，其特征在于，包括下述质量百分比的原料：改性赤泥粉46.3％、聚酯树脂47.1％、固化剂3.9％、流平剂0.6％、消泡剂0.7％、增光剂0.5％、安息香0.4％、白炭黑0.2％、蜡粉0.3％。
4.根据权利要求1所述的高耐冲击性的户外粉末涂料，其特征在于，包括下述质量百分比的原料：改性赤泥粉47.2％、聚酯树脂45.4％、固化剂4.1％、流平剂0.8％、消泡剂0.5％、增光剂0.7％、安息香0.6％、白炭黑0.3％、蜡粉0.4％。
5.根据权利要求1-4任一项所述的高耐冲击性的户外粉末涂料，其特征在于，所述聚酯树脂为CRYLCOAT 2437-2聚酯树脂。
6.根据权利要求1-4任一项所述的高耐冲击性的户外粉末涂料，其特征在于，所述固化剂为TGIC固化剂。
7.根据权利要求1-4任一项所述的高耐冲击性的户外粉末涂料，其特征在于，所述流平剂为PV88流平剂。
8.根据权利要求1-4任一项所述的高耐冲击性的户外粉末涂料，其特征在于，所述消泡剂为TP-39消泡剂。
9.根据权利要求1-4任一项所述的高耐冲击性的户外粉末涂料，其特征在于，所述增光剂为701B增光剂。
10.根据权利要求1-4任一项所述的高耐冲击性的户外粉末涂料，其特征在于，所述改性赤泥粉的制备方法，包括以下步骤：
(1)将赤泥用浓度为12-18wt％的硫酸酸洗至pH值为8.6-9.1，接着对酸洗后的赤泥进行水洗，水洗后赤泥经检测pH值为7.8-8.2后压滤处理成洁净赤泥，洁净赤泥经烘干至含水量≤4.7％；
(2)将步骤(1)制得的洁净赤泥进行超细磨粉，过筛后制得洁净赤泥粉体；
(3)向步骤(2)制得的洁净赤泥粉体中加入复合改性剂a，所述复合改性剂a由脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸钠、椰油酸单乙醇酰胺磺基琥珀酸单酯二钠组成，所述复合改性剂a的加入量为洁净赤泥粉体质量的1.8-2.7％，所述脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸钠、椰油酸单乙醇酰胺磺基琥珀酸单酯二钠的质量比为2.6-5.4:7.8-9.2，控制温度为78-84℃，并以800-1000r/min的速度搅拌26-34min，制得混合物a；
(4)将步骤(3)制得的混合物a和复合改性剂b加入混合机中，所述复合改性剂b由氨瑞聚二甲基硅氧烷、六对羧基苯氧基环三磷腈组成，所述复合改性剂b的加入量为洁净赤泥粉体质量的3.2-4.3％，所述氨瑞聚二甲基硅氧烷、六对羧基苯氧基环三磷腈的质量比为2.8-3.7:5.2-7.6，控制温度为96-105℃，以1000-1200r/min的速度搅拌35-43min，制得混合物b；
(5)将步骤(4)制得的混合物b在温度为43-48℃下干燥至含水量≤1.2％，接着进行超细磨粉，过筛后制得改性赤泥粉。
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