CN110527401B - 一种粉末涂料和工件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种粉末涂料和工件，该粉末涂料包括环氧底粉和聚酯面粉，环氧底粉的原料包括：环氧树脂、固化剂、改性多聚磷酸锌复合物、填料和助剂，改性多聚磷酸锌复合物为多聚磷酸锌钼和多聚磷酸锌铝经用于增强润湿性的表面改性处理而得；聚酯面粉的原料包括：聚酯树脂A(酸值为40～50mgKOH/g、200℃熔体粘度为3000～5000mPa.s)、聚酯树脂B(酸酯为40～50mgKOH/g、200℃熔体粘度为3000～4000mPa.s)、固化剂和填料。由上，本发明粉末涂料具有极佳的耐候、耐湿热、耐酸碱腐蚀和耐盐雾性能，适用于大型工程机械铸铁结构件的涂装需求，可有效延长工程机械结构件的使用寿命。

Description

一种粉末涂料和工件
技术领域
本发明涉及粉末涂料技术领域，具体涉及一种粉末涂料和工件。
背景技术
用于户外房屋建设、桥梁建设、道路施工等户外需要工程建设项目的工程机械大型结构件，通常都是室外施工与存放，面临风吹日晒、粉尘污染、雨水和泥水冲刷，工况恶劣，因而，对工程机械防护涂层的耐酸碱、耐腐蚀、耐候性能、耐水性能等要求比较高。但由于工程机械机构件尺寸较大，部分工件结构复杂，工件在喷涂防护涂层之前要进行抛砂或抛丸处理；因为工程机械结构件太大，在经抛砂或抛丸处理后，往往没有足够大的磷化、陶化或铬化前处理装置进行处理，则通常在抛砂或抛丸后直接采用由底粉和面粉构成双层粉末涂料进行涂装处理。但如果工程机械结构件未经磷化、陶化或铬化等处理，加下抛丸或者抛砂后的工件表面不平整，基材很容易腐蚀，这就对双层粉末涂料的遮盖和耐盐雾腐蚀性、耐候性、耐湿热等性能提出了更高的要求。
中国专利申请CN109535945A提供了一种户外耐盐雾粉末涂料，其所用的是聚酯/HAA体系，并在体系内加入了聚苯胺来提高涂料的耐盐雾性能。但由于普通HAA体系的耐候性并没有聚酯TGIC优异，而涂层的耐盐雾性能也是划X后250h不起泡，不脱落；涂层的耐盐雾性能并不优异，不能应用在工程机械结构件上的涂装。
中国专利申请CN103289523A提供了一种由环氧树脂E-20、饱和聚酯树脂配合其它材料而得的耐盐雾的粉末涂料。由于该粉末涂料中所采用的环氧树脂具有优异的耐盐雾腐蚀和耐酸碱腐蚀等性能，形成涂层后具有附着力良好、涂层硬度好等优点。但环氧树脂本身不耐候，固化后的涂层也不会有耐候性能，需使用氢化后的双酚A型环氧树脂才具有优异的耐候性能，但该申请中并未指出是氢化后的脂肪族环氧树脂，故无法得知其耐候性能从何而来。另外，在日常的粉末涂料生产和烘烤过程中，设备需保持干净清洁，喷涂前的工件要进行除油、水洗、磷化等步骤，压缩空气也需经油水分离装置，防止油污干扰出现缩孔、针孔等表面效果不佳等状况。因为粉末涂料在固化过程中，通常需先经历一个熔融流平的过程，此过程很容易受到油污干扰。而该申请的粉末涂料原料中加入了大豆油，大豆油的加入会在烘烤过程中会严重影响涂层的表面状态，难以得到光滑平整的涂层。该申请中粉末涂料的耐盐雾性能≥420h，而工程机械结构件的耐盐雾腐蚀要求在800h以上，不适合工程机械用粉末涂料的涂装。
由上，目前虽提出了一些户外耐盐雾粉末涂料，但粉末涂料的性能仍难以满足工程机械机构件的耐盐雾腐蚀要求，因此，急需寻求一种耐候性、耐盐雾性能优异的粉末涂料，以适应大型工程机械铸铁结构件的涂装需求。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种粉末涂料和工件。
本发明所采用的技术方案是：一种粉末涂料，包括环氧底粉和聚酯面粉；
所述环氧底粉按质量份计，包括以下原料组分：30～50份环氧树脂、7～15份固化剂、5～10份改性多聚磷酸锌复合物、0～2份颜料、10～40份填料和1～15份助剂；所述改性多聚磷酸锌复合物由多聚磷酸锌钼和多聚磷酸锌铝经表面改性处理而得，所述表面改性处理用于增强润湿性；
所述聚酯面粉按质量份计，包括以下原料组分：10～30份聚酯树脂A、10～30份聚酯树脂B、3～15份固化剂、0～2份颜料、10～40份填料、0～15份助剂；所述聚酯树脂A的酸值为40～50mgKOH/g、200℃熔体粘度为3000～5000mPa.s；所述聚酯树脂B的酸酯为40～50mgKOH/g、200℃熔体粘度为3000～4000mPa.s。
优选地，所述改性多聚磷酸锌复合物由多聚磷酸锌钼和多聚磷酸锌铝经氨基硅烷偶联剂和/或马来酸酐改性制得。进一步优选，所述改性多聚磷酸锌复合物由多聚磷酸锌钼和多聚磷酸锌铝经氨基硅烷偶联剂和马来酸酐改性制得；所述多聚磷酸锌钼和所述多聚磷酸锌铝的质量比为(2:1)～(1:2)。具体改性方法可包括以下步骤：①将多聚磷酸锌钼和多聚磷酸锌铝中加入氨基硅烷偶联剂、过氧化氢、抗氧剂混合，得氨基硅烷偶联剂改性的多聚磷酸盐复合物；②在氨基硅烷偶联剂改性的多聚磷酸盐复合物中加入马来酸酐进行改性，得氨基硅烷偶联剂和马来酸酐共同改性的多聚磷酸锌复合物。另外，在以上步骤①之前，可先对多聚磷酸锌钼和多聚磷酸锌铝进行干燥处理。
优选地，所述环氧底粉的原料组分中，环氧树脂选自环氧当量为600～1000g/eq的环氧树脂。优选采用E-12环氧树脂。进一步优选地，所述环氧树脂选自NPES-903、NPES-904H中的至少一种。
聚酯面粉的原料组分中，聚酯树脂A的酸值为40～50mgKOH/g、200℃熔体粘度为3000～5000mPa.s，其一般具有超耐候性，聚酯树脂A具体可选用湛新4488-0、擎天NH9307中的至少一种；聚酯树脂B的酸酯为40～50mgKOH/g、200℃熔体粘度为3000～4000mPa.s，其一般具有高流动性，聚酯树脂B具体可选用DSM5300、擎天NH3309中的至少一种。
优选地，所述环氧底粉的原料组分中，固化剂为酚类固化剂；和/或，所述聚酯面粉的组分中，固化剂为异氰尿酸三缩水甘油酯。环氧底粉中固化剂采用酚类固化剂，环氧树脂与酚类固化剂能形成交联密度极高的涂层，可提升涂层的防腐蚀效果。
优选地，所述环氧底粉和/或聚酯面粉的原料组分中，填料选自金红石钛白粉、硫酸钡、石英粉、云母粉中的至少一种。
优选地，所述环氧底粉的原料组分中，助剂选自流平剂、抗氧剂、脱气剂、紫外线吸收剂、透气剂、催化剂中的至少一种。进一步优选地，所述流平剂选自GLP588、GLP388、GLP599、PV88中的至少一种；所述抗氧剂选自抗氧剂Irganox 168、Irganox 3114、抗氧剂DLTDP、抗氧剂Irganox 1010、抗氧剂Irganox 1076中的至少一种；所述脱气剂选自安息香、微粉蜡、聚醚中的至少一种；所述紫外线吸收剂选自巴斯夫的Tinuvin 144、Tinuvin 783、UV531中的至少一种；所述透气剂选自聚醚、RC961、RC962中的至少一种；所述催化剂选自2-甲基咪唑、二苯基咪唑的至少一种。
优选地，所述聚酯面粉的原料组分中，助剂选自流平剂、抗氧剂、脱气剂、紫外线吸收剂、透气剂、催化剂中的至少一种。进一步优选地，所述流平剂选自丁基纤维素、羟甲基纤维素、GLP588、GLP505、GLP599、PV88、570FL中的至少一种；所述抗氧剂选自抗氧剂168、抗氧剂3114、抗氧剂DLTDP、抗氧剂1010、抗氧剂1076中的至少一种；所述脱气剂选自安息香、微粉蜡、聚醚中的至少一种；所述紫外线吸收剂选自巴斯夫的Tinuvin 144、Tinuvin 783、UV531中的至少一种；所述透气剂选自聚醚、RC961、BYK966中的至少一种；所述催化剂为溴化邻苯季铵盐。
优选地，所述环氧底粉的粒径为30～35μm；所述聚酯面粉的粒径为35～40μm。
以上粉末涂料的具体制备方法包括：分别制备环氧底粉和聚酯面粉；环氧底粉和聚酯面粉具体均可按如下方法进行制备：按原料组分配比取料混合，将预混合后的原料用双螺杆挤出机进行熔融混炼挤出，而后压片，得混合物料；将混合物料置于粉碎机中，在加硅装置中加入二氧化硅，同时开启粉碎机和加硅装置进行粉碎，而后过筛。
以上粉末涂料在使用时，具体涂装方法可为：先在工件的表面上涂装一层环氧底粉，而后进行固化处理，形成环氧底粉层；再在所述环氧底粉层上涂装一层聚酯面粉，进行固化处理。环氧底粉和聚酯面粉均可采用静电粉末喷涂的方式涂装，此外，也可采用流化床的流化浸涂、流化床的热浸涂或点晕云雾吸附等涂装方法。固化处理优选采用150～170℃烘烤固化。
本发明还提供了一种工件，该工件的表面附着有以上任一种粉末涂料形成的涂层。
本发明的有益技术效果是：本发明提供一种粉末涂料和工件，该粉末涂料可应用于工程机械铸铁结构件，在使用时，粉末涂料的环氧底粉原料中改性多聚磷酸锌复合物可在固化后与工程机械结构件基材紧密接触，固化后的涂层在自然环境中，涂层中的水分与环境自然渗透进涂层的水分可促使改性多聚磷酸锌复合物中的多聚磷酸锌钼与多聚磷酸锌铝解离产生MoO3 2-、PO4 3-与Fe离子，进而形成稳定的螯合物，在渗透的水汽作用下，对于工程机械结构件上某些容易生锈的部位，也能提供优异的缓蚀保护，形成稳定的螯合物层，生成性能基材保护膜；并且改性多聚磷酸锌复合物采用经表面改性处理的多聚磷酸锌钼和多聚磷酸锌铝，经表面改性处理提高润湿性，可使多聚磷酸锌复合物与树脂之间的结合能力，使涂层中的无机填料和树脂之间的相容性更好，提升涂层的平流性和致致密性，增强对空气中的水分或溶解在水分中的腐蚀离子的隔绝效果。此外，本申请粉末涂料中环氧底粉采用纯环氧底粉，环氧底粉固化后涂层中存在大量的羟基和苯醚键等极性基团，能与涂层基材和基材保护膜形成紧密的结合，保护工程机械结构件不被腐蚀。同时，配合上层聚酯面粉具有优异的耐候性能和良好的平流性能，固化后能对环氧底粉形成良好的防护，环氧底粉和聚酯面粉的协同作用能使工程机械结构件具有极佳的耐候性能、耐湿热性能、耐酸碱腐蚀和耐盐雾性能，能够有效延长工程机械结构件的使用寿命。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
制备粉末涂料
包括制备环氧底粉和聚酯面粉。其中，具体按表1中实施例A、对比例B、对比例C、对比例D环氧底粉的原料配比分别取料制备环氧底粉；按表2中实施例1～5聚酯面粉的原料配比分别取料制备聚酯面粉。取料后，各实施例和对比例环氧底粉和聚酯面粉的制备方法相同，具体将所取的原料投入混料缸中预混合3～8min，间隔2min后再次混合3～8min，将预混合后的原料用双螺杆挤出机进行熔融混炼挤出，而后压片，得混合物料；再将混合物料冷却至室温后置于粉碎机中，在加硅装置中加入二氧化硅，同时开启粉碎机和加硅装置进行粉碎，而后旋转筛筛分，得平均粒径为30～40μm的粉末涂料。
表1为各实施例和对比例中环氧底粉的原料配比。实施例A中的原料改性多聚磷酸锌复合物由质量比为2:1的多聚磷酸锌钼和多聚磷酸锌铝经氨基硅烷偶联剂和马来酸酐改性制得，具体改性处理方法为：先对多聚磷酸锌钼和多聚磷酸锌铝进行干燥处理，得干燥的多聚磷酸锌钼和多聚磷酸锌铝；而后向其中加入氨基硅烷偶联剂、过氧化氢、抗氧剂混合，得氨基硅烷偶联剂改性的多聚磷酸盐复合物；再在氨基硅烷偶联剂改性的多聚磷酸盐复合物中加入马来酸酐进行改性，得改性的多聚磷酸锌复合物。
表1环氧底粉的原料配比(按重量份计)
Figure GDA0002953322230000051
表2聚酯面粉的原料配比(按重量份计)
Figure GDA0002953322230000052
Figure GDA0002953322230000061
性能测试
采用以上实施例3所制得的聚酯面粉分别与实施例A、对比例B、对比例C和对比例D所制得环氧底粉组合形成粉末涂料，并用高压静电方法或流化床法直接涂装于工程机械抛砂件或者抛丸件上，及涂装于抛砂或者抛丸后经过磷化前处理的工程机械工件上。具体首先在工件表面喷涂环氧底粉，喷涂厚度为30～45μm，而后进行烘烤固化；再喷涂聚酯面粉，喷涂厚度为40～55um，进行烘烤固化，得到双涂层工件。工件上整个涂层在70～100um之间，固化温度为160～170℃，固化时间为10～15min(可采用电烘烤箱或者热交换炉固化)。分别对各双涂层工件进行性能测试，所得结果如表3和表4所示。其中，表3为抛丸后直接喷涂粉末涂料所得双涂层工件的性能测试结果；表4为抛丸后经磷化前处理再喷涂粉末涂料所得双涂层工件的性能测试结果。各性能测试具体按如下方法进行：
1)光泽根据GB/T 9754进行测试；
2)附着力根据GB/T 9286进行测试；
3)耐溶剂性根据GB/T1768-1979进行测试；
4)抗冲击性根据GB/T 1732进行测试；
5)中性盐雾根据GB/T 1771-2007进行测试；
6)氙灯暴露试验根据GB/T 1865-2009进行测试；
7)耐湿热性能根据GBT 1740进行测试；
8)耐酸碱性能根据GB/9274进行测试；
9)硬度性能根据GB/T 6739进行测试；
表3抛丸后直接喷涂粉末涂料所得双涂层工件的性能
Figure GDA0002953322230000071
由表3可知，对于抛丸后不经磷化处理的工件，采用工件14由对比例D环氧底粉(原料中未添加多聚磷酸锌钼与多聚磷酸锌铝)与实施例3聚酯面粉组合形成的粉末涂料，其不加防腐剂耐盐雾效果较差，1000h单边腐蚀达到8mm，这是由于中性盐雾中的氯离子强烈的渗透作用以及还有水分子渗入。工件12由对比例B环氧底粉(原料中单独添加多聚磷酸锌钼)与实施例3聚酯面粉组合形成的粉末涂料，以及工件13由对比例C环氧底粉(原料中单独添加多聚磷酸锌铝)与实施例3聚酯面粉组合形成的粉末涂料，相比于工件14粉末涂料，耐盐雾性能更为优异，1000h单边腐蚀在4mm左右；其中，工件12粉末涂料的效果相对较好。而工件11由实施例A环氧底粉(原料中添加改性多聚磷酸锌复合物)与实施例3聚酯面粉组合形成的粉末涂料，由于环氧底粉的原料改性多聚磷酸锌复合物中改性多聚磷酸锌钼与多聚磷酸锌铝的协同作用，同时改性后的多聚磷酸锌复合物与涂层结合更加紧密，单边腐蚀效果在2mm，防腐效果更佳，能实现对抛砂或者抛砂后直接喷涂工件进行良好的防护效果。
表4抛丸后经磷化前处理再喷涂粉末涂料所得双涂层工件的性能
Figure GDA0002953322230000081
由表3和表4可知，抛丸后经磷化处理再喷涂粉末涂料所得双涂层工件进行盐雾试验的2000h效果，与抛丸后未磷化处理直接喷涂粉末涂料所得双涂层工件1000h盐雾效果相当，从而可知，抛丸后进行磷化处理可有效提高涂层的盐雾性能。另外，环氧底粉原料中添加改性多聚磷酸锌复合物最终形成的涂层，2000h的单边腐蚀达到了2mm，对底材具有优异的防腐效果，且即使对于未经磷化处理的工件，也能提供有效的防腐蚀效果。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所述权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种粉末涂料，其特征在于，包括环氧底粉和聚酯面粉；
所述环氧底粉按质量份计，包括以下原料组分：30~50份环氧树脂、7~15份酚类固化剂、5~10份改性多聚磷酸锌复合物、0~2份颜料、10~40份填料和1~15份助剂；所述改性多聚磷酸锌复合物由多聚磷酸锌钼和多聚磷酸锌铝经表面改性处理而得，所述表面改性处理用于增强润湿性；所述表面改性处理的方法具体包括：①向多聚磷酸锌钼和多聚磷酸锌铝中加入氨基硅烷偶联剂、过氧化氢、抗氧剂混合，得氨基硅烷偶联剂改性的多聚磷酸盐复合物；②在氨基硅烷偶联剂改性的多聚磷酸盐复合物中加入马来酸酐进行改性，得氨基硅烷偶联剂和马来酸酐共同改性的多聚磷酸锌复合物；所述多聚磷酸锌钼和所述多聚磷酸锌铝的质量比为（2:1）~（1:2）；
所述聚酯面粉按质量份计，包括以下原料组分：10~30份聚酯树脂A、10~30份聚酯树脂B、3~15份固化剂、0~2份颜料、10~40份填料、0~15份助剂；所述聚酯树脂A的酸值为40~50mgKOH/g、200 ℃熔体粘度为3000~5000mPa·s；所述聚酯树脂B的酸值为40~50 mgKOH/g、200 ℃熔体粘度为3000~4000mPa·s。
2.根据权利要求1所述的粉末涂料，其特征在于，所述环氧底粉的原料组分中，环氧树脂选自环氧当量为600~1000g/eq的环氧树脂。
3.根据权利要求1所述的粉末涂料，其特征在于，所述聚酯面粉的原料组分中，固化剂为异氰尿酸三缩水甘油酯。
4.根据权利要求1所述的粉末涂料，其特征在于，所述环氧底粉和/或聚酯面粉的原料组分中，填料选自金红石钛白粉、硫酸钡、石英粉、云母粉中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的粉末涂料，其特征在于，所述环氧底粉的原料组分中，助剂选自流平剂、抗氧剂、脱气剂、紫外线吸收剂、催化剂中的至少一种。
6.根据权利要求5所述的粉末涂料，其特征在于，
所述流平剂选自GLP588、GLP388、GLP599、PV88中的至少一种；
所述抗氧剂选自抗氧剂Irganox 168、Irganox 3114、抗氧剂DLTDP、抗氧剂Irganox1010、抗氧剂Irganox 1076中的至少一种；
所述脱气剂选自安息香、微粉蜡、聚醚中的至少一种；
所述紫外线吸收剂选自巴斯夫的Tinuvin 144 、Tinuvin 783、UV531中的至少一种；
所述催化剂选自2-甲基咪唑、2-苯基咪唑的至少一种。
7.根据权利要求1所述的粉末涂料，其特征在于，所述聚酯面粉的原料组分中，助剂选自流平剂、抗氧剂、脱气剂、紫外线吸收剂、催化剂中的至少一种。
8.根据权利要求7所述的粉末涂料，其特征在于，
所述流平剂选自丁基纤维素、羟甲基纤维素、GLP588、GLP505、GLP599、PV88、570FL中的至少一种；
所述抗氧剂选自抗氧剂168、抗氧剂3114、抗氧剂DLTDP、抗氧剂1010、抗氧剂1076中的至少一种；
所述脱气剂选自安息香、微粉蜡、聚醚中的至少一种；
所述紫外线吸收剂选自巴斯夫的Tinuvin 144 、Tinuvin 783、UV531中的至少一种。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的粉末涂料，其特征在于，所述环氧底粉的粒径为30~35μm；所述聚酯面粉的粒径为35~40μm。
10.一种工件，其特征在于，所述工件的表面附着有权利要求1-8中任一项所述的粉末涂料形成的涂层。
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