CN110317518A - 一种低温固化的粉末涂料及其制备方法 - Google Patents

一种低温固化的粉末涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低温固化的粉末涂料，包括组分A和组分B；所述组分A包括环氧树脂、流平剂、脱气剂、抗氧剂、光亮剂、分散助剂、流平助剂、催化剂、增硬剂；所述组分B包括脂肪族胺类固化剂、流平剂、脱气剂、抗氧剂、光亮剂、分散助剂、流平助剂、催化剂、增硬剂。相比于油漆以及水性涂料，本发明所述粉末涂料不含VOC，以及接近100％的涂料利用率；与现有技术中的粉末涂料相比，本发明所述粉末涂料将固化温度从180℃以上降低到小于等于130℃，减少了涂层固化过程由于加热对工件，如木材造成的损伤，且涂装效率高；另外，本发明所述粉末涂料具有较好的透明性、耐化学性和装饰性能。

Description

一种低温固化的粉末涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于粉末涂料领域，特别涉及一种低温固化的粉末涂料及其制备方法。
背景技术
粉末涂料是一种不含有机溶剂的涂料，它的物理状态是100％固体粉末状态。它与油性涂料和水性涂料相比，不以溶剂或水等液体作为分散介质，而是一种纯固态的涂料。粉末涂料通过在空气中分散以静电吸附方式均匀地涂覆在工件表面，经高温固化后形成一层具有特定用途的膜层。粉末涂料具有无VOC(挥发性有机化合物)、环保、节能、施工效率高与应用范围广等特点，是一种新型的环保性涂料。与液体涂料相比，现有技术的粉末涂料一般需要在高温下(180℃-200℃)流平、固化，因此一般的粉末涂料不能直接涂装在木材(如木材家具)表面并进行高温流平、固化，否则高温会对木材造成损伤。
现有技术中用于木材表面涂装的粉末涂料的温度过高，需要先对粉末涂料进行高温处理，然后再涂装在木材表面，整个过程复杂，能耗高，生产成本高，且最后制得的木材表面的涂料膜层耐水性和耐化学性能差。
因此，提供一种低温固化的粉末涂料，将其应用于木材表面，简化应用成本，提高木材表面的涂料膜层耐水性和耐化学性十分有必要。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种低温固化的粉末涂料及其制备方法。所述粉末涂料低温下即可进行固化处理，直接涂装在木材表面就可进行流平、固化，不损伤木材，应用成本低，且膜层耐水性和耐化学性。
一种低温固化的粉末涂料，包括组分A和组分B；所述组分A包含环氧树脂和助剂，所述组分B包括脂肪族胺类固化剂和助剂。
优选的，所述助剂包括流平剂、脱气剂、抗氧剂、光亮剂、分散助剂、流平助剂、催化剂、增硬剂。
优选的，按重量份数计，所述组分A包括环氧树脂70-98份、流平剂1-6份、脱气剂0.3-5份、抗氧剂0.3-2份、光亮剂0.1-1.8份、分散助剂0.2-1.5份、流平助剂0.2-1份、催化剂0.5-4份、增硬剂0.5-1份。
进一步优选的，按重量份数计，所述组分A包括环氧树脂80-95份、流平剂2-4份、脱气剂0.8-3份、抗氧剂0.5-1份、光亮剂0.3-0.5份、分散助剂0.5-1份、流平助剂0.5-0.8份、催化剂0.5-3份、增硬剂0.5-1份。
优选的，按重量份数计，所述组分B包括脂肪族胺类固化剂75-99份、流平剂1-6份、脱气剂0.8-5份、抗氧剂0.3-2份、光亮剂0.3-1.5份、分散助剂0.5-1.5份、流平助剂0.5-1份、催化剂0.5-4份、增硬剂0.5-1份。
进一步优选的，按重量份数计，所述组分B包括脂肪族胺类固化剂80-95份、流平剂2-4份、脱气剂0.8-3份、抗氧剂0.5-1份、光亮剂0.3-0.5份、分散助剂0.5-1份、流平助剂0.5-0.8份、催化剂0.5-3份、增硬剂0.5-1份。
优选的，流平剂为二氧化硅吸附的聚丙烯酸酯类流平剂；脱气剂为安息香；光亮剂是以丙烯酸酯共聚物为主体的701型光亮剂；分散助剂为带极性基团的微粉化蜡；流平助剂为改性的氢化蓖麻油；抗氧剂为亚磷酸酯类辅助型抗氧剂；催化剂为二甲基咪唑，增硬剂是PTFE-PE(聚四氟乙烯-聚乙烯)增硬蜡。
优选的，所述脂肪族胺类固化剂的环氧当量为180-220g/eq；进一步优选的，所述脂肪族胺类固化剂的环氧当量为200g/eq。
优选的，所述环氧树脂的玻璃化温度为60-65℃，软化点为90-100℃，200℃下的粘度为25.0-60.0Pa·s，环氧当量为0.09-0.22eq/100g。
优选的，所述环氧树脂由双酚A(即二酚基丙烷)和环氧氯丙烷制得。进一步优选的，所述环氧树脂选自E12、E14、E20型环氧树脂中的一种，其中环氧树脂E12的环氧值为0.09-0.14eq/100g，环氧树脂E14的环氧值为0.10-0.18eq/100g，环氧树脂E20的环氧值为0.18-0.22/eq/100g。
优选的，所述脂肪族胺类固化剂为脂肪族多元胺固化剂。
优选的，所述脂肪族胺类固化剂选自DETA(二乙烯三胺)、三甲基已二胺、四乙烯五胺中的至少一种；
进一步优选的，所述脂肪族胺类固化剂由以上三种脂肪族胺类固化剂中的至少2种在使用前通过混合或者由环氧树脂封闭得到。
所述流平剂为膜层提供极好的流平性、鲜映性，消除膜层针孔、缩孔、橘皮等弊端。所述脱气剂为国产安息香以及进口消泡剂，为消除膜层在固化过程中产生的气泡、针孔等弊端。
一种低温固化的粉末涂料的制备方法，包括以下步骤：
将制备组分A和组分B的原料分别预混、挤出、粉碎，制得组分A和组分B，然后将组分A和组分B按照质量比为60-75:25-40的比例混合，制得所述低温固化的粉末涂料。
优选的，挤出是使用挤出机进行的，所述挤出的过程分3个温度段，依次为65-70℃、90-95℃、95-100℃，挤出机的螺杆转速为40-50hz，挤出后冷却得到片料。
优选的，所述粉碎的过程是使用咖啡机对片料进行粉碎，用200-400目筛网筛分后，制得组分A和组分B。
优选的，将组分A和组分B按照质量比为70:30的比例混合。
一种所述粉末涂料的应用，将所述粉末涂料涂装于木材表面。
所述涂装过程的固化温度小于等于130℃(即所述粉末涂料的应用的温度小于等于130℃)。
优选的，所述涂装过程的固化温度为100-130℃。
所述涂装过程除固化温度与现有技术不同之外，其余操作过程为本领域常规工艺。
相对于现有技术，本发明的有益效果如下：
(1)本发明所述粉末涂料的固化温度小于等于130℃；
(2)相比于油漆以及水性涂料，本发明所述粉末涂料不含VOC，以及接近100％的涂料利用率，且大大提高了涂装效率；
(3)与现有技术中的粉末涂料相比，本发明所述粉末涂料将固化温度从180℃以上降低到130℃以下，减少了涂层固化过程由于加热对工件，如木材造成的损伤，且涂装效率高；
(4)本发明所述粉末涂料具有较好的透明性、耐化学性和装饰性能。
具体实施方式
为了让本领域技术人员更加清楚明白本发明所述技术方案，现列举以下实施例进行说明。需要指出的是，以下实施例对本发明要求的保护范围不构成限制作用。
实施例1
一种低温固化的粉末涂料，包括组分A和组分B；所述组分A包括环氧树脂90.5份、流平剂2.0份、脱气剂1.0份、抗氧剂0.5份、光亮剂1.0份、分散助剂1.0份、流平助剂0.5份、催化剂3份、增硬剂1份；所述组分B包括脂肪族胺类固化剂93.5份、流平剂2份、脱气剂1份、抗氧剂0.5份、光亮剂1份、分散助剂1份、流平助剂0.5份、催化剂2份、增硬剂1份。
所述脂肪族胺类固化剂为DETA。
所述环氧树脂为环氧树脂E12，环氧值为0.09-0.14eq/100g。
所述环氧树脂的玻璃化温度为60-65℃，软化点为90-100℃，200℃下的粘度为25.0-60.0Pa·s。
一种低温固化的粉末涂料的制备方法，包括以下步骤：
将制备组分A和组分B的原料分别预混、挤出、粉碎，制得组分A和组分B，然后将组分A和组分B按照质量比为70-30的比例混合，制得所述低温固化的粉末涂料。
挤出是使用挤出机进行的，所述挤出的过程分3个温度段，依次为70℃、95℃、95℃，挤出机的螺杆转速为50hz，挤出后冷却得到片料。
所述粉碎的过程是使用咖啡机对片料进行粉碎，用200目筛网筛分后，制得组分A和组分B。
实施例2
一种低温固化的粉末涂料，包括组分A和组分B；所述组分A包括环氧树脂92.5份、流平剂1份、脱气剂1.5份、抗氧剂0.3份、光亮剂0.5份、分散助剂1.5份、流平助剂0.5份、催化剂2份、增硬剂0.5份；所述组分B包括脂肪族胺类固化剂94.5份、流平剂1.0份、脱气剂1.5份、抗氧剂0.3份、光亮剂0.5份、分散助剂1.5份、流平助剂0.5份、催化剂2份、增硬剂0.5份。
所述脂肪族胺类固化剂为美国亨斯曼公司提供的一种商品化的脂肪族胺类固化剂(商品型号为Aradur835)，所述商品化的脂肪族胺类固化剂包含三甲基已二胺与常规使用的环氧树脂，即采用环氧树脂封闭的脂肪族胺类固化剂。
所述环氧树脂为环氧树脂E14，其中环氧树脂E14的环氧值为0.10-0.18eq/100g。
一种低温固化的粉末涂料的制备方法，包括以下步骤：
将制备组分A和组分B的原料分别预混、挤出、粉碎，制得组分A和组分B，然后将组分A和组分B按照质量比为70:30的比例混合，制得所述低温固化的粉末涂料。
挤出是使用挤出机进行的，所述挤出的过程分3个温度段，依次为70℃、95℃、95℃，挤出机的螺杆转速为50hz，挤出后冷却得到片料。
所述粉碎的过程是使用咖啡机对片料进行粉碎，用200目筛网筛分后，制得组分A和组分B。
实施例3
一种低温固化的粉末涂料，包括组分A和组分B；所述组分A包括环氧树脂88.5份、流平剂1.5份、脱气剂1份、抗氧剂0.5份、光亮剂1份、分散助剂1.5份、流平助剂0.5份、催化剂4份、增硬剂1份；所述组分B包括脂肪族胺类固化剂91.5份、流平剂1.5份、脱气剂2份、抗氧剂0.5份、光亮剂1份、分散助剂1.5份、流平助剂0.5份、催化剂3份、增硬剂1份。
所述环氧树脂为环氧树脂E12 40份、环氧树脂E14 48.5份。
所述脂肪族胺类固化剂为二乙烯三胺40份、三甲基已二胺51.5份，二乙烯三胺和三甲基已二胺在使用前先进行混合。
一种低温固化的粉末涂料的制备方法，包括以下步骤：
将制备组分A和组分B的原料分别预混、挤出、粉碎，制得组分A和组分B，然后将组分A和组分B按照质量比为65:35的比例混合，制得所述低温固化的粉末涂料。
挤出是使用挤出机进行的，所述挤出的过程分3个温度段，依次为70℃、95℃、95℃，挤出机的螺杆转速为50hz，挤出后冷却得到片料。
优选的，所述粉碎的过程是使用咖啡机对片料进行粉碎，用400目筛网筛分后，制得组分A和组分B。
实施例4
与实施例2相比，实施例4中的一种低温固化的粉末涂料的制备方法，包括以下步骤：
将制备组分A和组分B的原料分别预混、挤出、粉碎，制得组分A和组分B，然后将组分A和组分B按照质量比为60:25的比例混合，制得所述低温固化的粉末涂料。
挤出是使用挤出机进行的，所述挤出的过程分3个温度段，依次为65℃、90℃、100℃，挤出机的螺杆转速为40hz，挤出后冷却得到片料。
所述粉碎的过程是使用咖啡机对片料进行粉碎，用200目筛网筛分后，制得组分A和组分B。
实施例4的粉末涂料组成与实施例2相同。
对比例1
与实施例2相比，对比例1中用间苯二甲胺替代三甲基已二胺，其余组分和制备过程与实施例2相同。
对比例2
对比例2与实施例2的不同之处在于，直接将组分A和组分B先进行混合，然后进行预混、挤出、粉碎，制得粉末涂料。
对比例3
与实施例2相比，对比例3中三甲基已二胺的用量为110份，环氧树脂的用量为60份，其余组分和制备过程与实施例2相同。
产品效果测试
将实施例1-4和对比例1-3制备得到的粉末涂料分别涂装在相同的木材(如实木桌子)上，均在130℃下进行固化3分钟，采用的是红外线控制温度进行固化，然后测试涂装后的木材表面的膜层的附着力(附着力中5B优于4B，更优于3B)、耐水性、耐48％(体积分数)酒精性，耐石蜡油性能，结果如表1所示。
表1：
从表1可以看出，本发明实施例制备的粉末涂料的涂装后，在木材表面的附着力、耐水性、耐48％(体积分数)酒精性，耐石蜡油性能都明显优于对比例1-3制备的粉末涂料的性能(无明显变化表示膜层完好，轻微脱落表示膜层有轻微的脱落，脱落严重表示膜层大面积脱落)。

Claims (10)

1.一种低温固化的粉末涂料，其特征在于，包括组分A和组分B；所述组分A包含环氧树脂和助剂，所述组分B包括脂肪族胺类固化剂和助剂。
2.根据权利要求1所述的粉末涂料，其特征在于，所述助剂包括流平剂、脱气剂、抗氧剂、光亮剂、分散助剂、流平助剂、催化剂、增硬剂。
3.根据权利要求2所述的粉末涂料，其特征在于，按重量份数计，所述组分A包括环氧树脂70-98份、流平剂1-6份、脱气剂0.3-5份、抗氧剂0.3-2份、光亮剂0.1-1.8份、分散助剂0.2-1.5份、流平助剂0.2-1份、催化剂0.5-4份、增硬剂0.5-1份。
4.根据权利要求2所述的粉末涂料，其特征在于，按重量份数计，所述组分B包括脂肪族胺类固化剂75-99份、流平剂1-6份、脱气剂0.8-5份、抗氧剂0.3-2份、光亮剂0.3-1.5份、分散助剂0.5-1.5份、流平助剂0.5-1份、催化剂0.5-4份、增硬剂0.5-1份。
5.根据权利要求1或2所述的粉末涂料，其特征在于，所述环氧树脂的玻璃化温度为60-65℃，软化点为90-100℃，200℃下的粘度为25.0-60.0Pa·s，环氧值为0.09-0.22eq/100g；所述脂肪族胺类固化剂的环氧当量为180-220g/eq。
6.根据权利要求1或2所述的粉末涂料，其特征在于，所述脂肪族胺类固化剂选自二乙烯三胺、三甲基已二胺、四乙烯五胺中的至少一种。
7.一种根据权利要求1-6中任一项所述的粉末涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将组分A和组分B包含的组分别预混、挤出、粉碎，制得组分A和组分B，然后将组分A和组分B混合，制得所述粉末涂料。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，将组分A和组分B按照质量比为60-75:25-40的比例混合。
9.一种根据权利要求1-6中任一项所述的粉末涂料的应用，其特征在于，将所述粉末涂料应用于木材表面。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，应用的固化温度小于等于130℃。
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