CN110746865B - 一种能形成高韧性涂层的粉末涂料 - Google Patents

一种能形成高韧性涂层的粉末涂料 Download PDF

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Abstract

本发明属于材料领域,公开了一种能形成高韧性涂层的粉末涂料,包括聚酯树脂、固化剂、填料、增韧剂和助剂;增韧剂选自环氧树脂改性的聚酰胺酰亚胺、尼龙或热塑性弹性体中的至少一种。本发明制得的粉末涂料经喷涂、固化制得涂层。通过聚酯树脂和固化剂作为成膜体系,反应交联密度合适,形成的涂层具有较大的抗形变能力,再加入增韧剂,进一步提高涂层的韧性,使得即使涂层达到130‑180μm仍然具有良好的韧性,可满足部件冲压成型过程对涂层的韧性要求;粉末涂料形成的高韧性涂层的厚度达到130μm以上,涂层具有良好的耐候性。

Description

一种能形成高韧性涂层的粉末涂料
技术领域
本发明属于材料领域,特别涉及一种能形成高韧性涂层的粉末涂料。
背景技术
粉末涂料具有环保,涂装效率高,涂层性能优异等优点。随着粉末涂料的使用越来越广泛,以及环保要求越来越高,固体型的粉末涂料逐渐替代传统的溶剂型涂料。例如在电器领域,粉末涂料逐渐替代溶剂型涂料。但是粉末涂料在静电喷涂具有折弯角或类似拐角的部件时,上粉率往往不高,这是由于部件折弯角处的静电屏蔽作用引起的。上粉率不高,导致固化过程中完全包覆困难,厚度也不均。对此,现有技术主要有两种改善途径:(1)添加带电助剂提高上粉率,带电助剂的主要成分是表面活性剂、含氮化合物、脂肪酸等,能通过降低粉末涂料的静电屏蔽效应来提高上粉率;(2)粉末涂料喷涂固化后,再进行冲压成型,然而该途径对固化后的涂层的韧性要求很高,现有技术中的粉末涂料固化后形成的涂层韧性往往不足。
现有技术中的粉末涂料固化后的涂层厚度在80-120μm时柔韧性优良,但耐候性差,如果将涂层厚度增至130μm以上,则涂层的韧性很差,部件无法进行冲压成型。
因此,希望提供一种能形成高韧性涂层的粉末涂料,使该粉末涂料制得的涂层的厚度达到130μm以上时,涂层仍然具有良好的韧性,部件可进行冲压成型,且涂层耐候性也好,是十分有必要的。
发明内容
本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此,本发明提出一种能形成高韧性涂层的粉末涂料,所述粉末涂料经固化后形成130-180μm的涂层,涂层具有良好的韧性,有利于部件的冲压成型,且涂层也有良好的耐候性,能够延长部件(例如电器或汽车零部件)的使用寿命。
一种能形成高韧性涂层的粉末涂料,包括聚酯树脂、固化剂、增韧剂、填料和助剂;所述增韧剂选自环氧树脂改性的聚酰胺酰亚胺、尼龙或热塑性弹性体(热塑性弹性体又称为人造橡胶或合成橡胶)中的至少一种。
优选的,所述粉末涂料还包括颜料。
一种能形成高韧性涂层的粉末涂料,按重量份数计,包括以下组分:
Figure BDA0002252933790000021
优选的,所述粉末涂料,按重量份数计,还包括颜料0.3-3份,进一步优选的饿,所述颜料的含量为0.3-1.1份。
优选的,所述聚酯树脂的含量为160-200份,进一步优选的,所述聚酯树脂的含量为180-190份。
优选的,所述固化剂的含量为12-15份。
优选的,所述填料的含量为70-110份,进一步优选的,所述填料的含量为80-100份。
优选的,所述增韧剂的含量为2.5-4.0份。
优选的,所述助剂的含量为5.0-10份。
优选的,所述增韧剂为环氧树脂改性的聚酰胺酰亚胺;进一步优选的,所述环氧树脂改性的聚酰胺酰亚胺20℃下黏度为0.2-0.70dL/g;更进一步优选的,所述环氧树脂改性的聚酰胺酰亚胺20℃下黏度为0.25-0.60dL/g。
优选的,所述环氧树脂改性的聚酰胺酰亚胺的环氧值为0.6-0.75mol/100g;进一步优选的,所述环氧树脂改性的聚酰胺酰亚胺的环氧值为0.62-0.67mol/100g。
优选的,所述尼龙(用PA表示)选自PA1010、PA66、PA6、PA6T和PA9T中的至少一种(PA1010、PA66、PA6、PA6T和PA9T表示不同类型的尼龙)。
优选的,所述热塑性弹性体选自聚氨酯或者聚氨酯的衍生物。
优选的,所述聚酯树脂的酸值为25-45mgKOH/g;进一步优选的,所述聚酯树脂的酸值为28-35mgKOH/g。
聚酯树脂的酸值的选择可进一步提高涂层的交联程度,改善涂层的各项机械性能和耐候性。
优选的,所述聚酯树脂的软化点为95-130℃;进一步优选的,所述聚酯树脂的软化点为105-120℃。
聚酯树脂的软化点的选择可提高粉末涂料储存的稳定性。
优选的,所述聚酯树脂为饱和端羧基聚酯树脂。
优选的,所述固化剂为异氰脲酸三缩水甘油酯(即TGIC)、已二胺、间苯二胺、二氨基二苯基甲烷中的至少一种;进一步优选的,所述固化剂为异氰脲酸三缩水甘油酯。
优选的,所述填料钛白粉、硫酸钡、碳化硅中的至少一种。
优选的,所述颜料的颜色为由红、绿和蓝三基色组成的任何一种颜色的颜料;进一步优选的,所述颜料选自群青、群青紫、氧化铁中的至少一种。
所述助剂包括流平剂、消泡剂、抗氧剂、附着力增加剂中的至少一种。
优选的,所述流平剂为环氧树脂改性的丙烯酸酯;进一步优选的,所述环氧树脂改性的丙烯酸酯分子量为6000-20000。
优选的,所述环氧树脂改性的丙烯酸酯的玻璃化温度为-20℃以下。
优选的,所述环氧树脂改性的丙烯酸酯的表面张力为26mN/m以下。
环氧树脂改性的丙烯酸酯有助于涂层的流动和流平,还不会影响涂层的层间附着力,并且还有一定消泡作用。
优选的,所述消泡剂为安息香、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚或聚二甲基硅氧烷中的至少一种;进一步优选的,所述消泡剂为安息香。
优选的,所述抗氧剂为抗氧剂1010(即四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯)、抗氧剂1076(即β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯)或抗氧剂300(即4,4'-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚))中的至少一种;进一步优选的,所述抗氧剂为抗氧剂1010。
优选的,所述附着力增加剂为W-6072、W-6083或W-6085中的至少一种;进一步优选的,所述附着力增加剂为W-6072。W-6072是含羟基或羧基有机官能团的物质,能显著提高涂层对金属底材的附着力,同时封闭了涂层与底材之间的缝隙,有效地阻止水分子和其它化学物质的侵蚀与迁移,改善涂层底材的附着力。
所述粉末涂料的粒径为20-45μm,真密度为1.45-1.55g/cm3。优选的,所述粉末涂料的粒径为25-40μm。
一种能形成高韧性涂层的粉末涂料的制备方法,包括以下步骤:
按配方量称取各组分,搅拌,充分混合,然后挤出、粉碎,过筛网,制得所述的粉末涂料。
优选的,所述搅拌的速度为50-200转/分钟,搅拌的时间为10-15分钟。
优选的,挤出通过挤出机进行。
优选的,挤出过程分两个温度段,第一段为95-105℃,第二段为105-115℃;进一步优选的,挤出过程分两个温度段,第一段为100-105℃,第二段为105-110℃
优选的,所述筛网的孔径大小为20-45μm。
一种所述的粉末涂料的应用方法,将所述粉末涂料喷涂在设备(例如机械设备,电子电器设备,汽车设备)表面,然后固化。
优选的,所述固化的温度为180-200℃,固化的时间为5-15分钟。
一种涂层,将本发明所述粉末涂料喷涂在基底上,然后固化,制得涂层。
优选的,喷涂采用静电喷涂的方法进行。
优选的,所述基底为金属、陶瓷或塑料;进一步优选的,所述基底为铁(或钢)、铜或铝。
优选的,所述固化的温度为180-200℃,固化的时间为5-15分钟;进一步优选的,所述固化的温度为180℃,固化时间为10-15分钟。
优选的,固化用电烘烤箱进行固化。
优选的,所述涂层的厚度为130-180μm;进一步优选的,所述涂层的厚度为130-170μm。
一种器件,器件表面含有本发明所述粉末涂料形成的涂层(涂层可直接喷涂在器件表面,例如直接喷涂在空调外壳表面)。
所述器件包括电器、模具或建筑材料零部件中的任一种。
优选的,所述电器包括空调、洗衣机、电冰箱、电风扇、除尘器。
相对于现有技术,本发明的有益效果如下:
(1)本发明通过聚酯树脂和固化剂作为成膜体系,反应交联密度合适,形成的涂层具有较大的抗形变能力,再加入增韧剂,进一步提高涂层的韧性,使得即使涂层达到130-180μm仍然具有良好的韧性,可满足部件冲压成型过程对涂层的韧性要求;
(2)本发明通过聚酯树脂和异氰脲酸三缩水甘油酯作为成膜体系,再加入环氧改性的聚酰胺酰亚胺,利用环氧树脂改性的聚酰胺酰亚胺的环氧基,使得聚酰胺酰亚胺进入涂层的交联网络中,再通过聚酰胺酰亚胺自身的机械性能,进一步提高涂层的韧性,在工件或部件先喷涂成膜,后冲压成型的工艺过程中,粉末涂料形成的涂层厚度达到130-180μm,特别是130-170μm时,涂层韧性好,不破损;
(3)本发明所述的粉末涂料形成的高韧性涂层的厚度可达到130μm以上,涂层具有良好的耐候性,例如耐中性盐雾。
(4)本发明所述粉末涂料还能取代油漆涂料产品,大大减少或无有机挥发物,十分环保。
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1-5
表1记载了实施例1-5粉末涂料的组分,实施例1-5的粉末涂料按照以下方法制备得到:按配方量称取各组分,搅拌,搅拌的速度为100转/分钟,搅拌的时间为10分钟,充分混合,然后通过挤出机挤出、粉碎,过筛网,筛网的孔径大小为25-35μm,制得粉末涂料;挤出过程分两个温度段,第一段为100-105℃,第二段为105-110℃。
表1:
Figure BDA0002252933790000051
Figure BDA0002252933790000061
实施例6
与实施例1相比,实施例6中聚酯树脂的酸值为30-35mgKOH/g,其余组分和制备过程与实施例1相同。
实施例7
与实施例1相比,实施例7中环氧树脂改性的聚酰胺酰亚胺的环氧值为0.6-0.7mol/100g,其余组分和制备过程与实施例1相同。
实施例8
与实施例1相比,实施例8中用尼龙PA1010替代环氧树脂改性的聚酰胺酰亚胺,其余组分和制备过程与实施例1相同。
实施例9
与实施例1相比,实施例9中用热塑性弹性体聚氨酯替代环氧树脂改性的聚酰胺酰亚胺,其余组分和制备过程与实施例1相同。
实施例10
一种能形成高韧性涂层的粉末涂料,按重量份数计,包括以下组分:
饱和端羧基聚酯树脂160份,TGIC 5份,二氨基二苯基甲烷10份,钛白粉30份,硫酸钡30份,氧化铁0.5份,环氧树脂改性的聚酰胺酰亚胺(20℃下黏度为0.3-0.60dL/g)5份,环氧树脂改性的丙烯酸酯(分子量为8000-10000,玻璃化温度为-20℃以下)2份,抗氧剂10760.5份,附着力增加剂为W-6072(由苏州帕特纳化工有限公司提供)1份。
粉末涂料按照以下方法制备得到:按配方量称取各组分,搅拌,搅拌的速度为150转/分钟,搅拌的时间为5分钟,充分混合,然后通过挤出机挤出、粉碎,过筛网,筛网的孔径大小为30-35μm,制得粉末涂料;挤出过程分两个温度段,第一段为98℃,第二段为108℃。
对比例1
与实施例1相比,对比例1中不含有环氧树脂改性的聚酰胺酰亚胺,其余组分和制备过程与实施例1相同。
对比例2
与实施例1相比,对比例2中用羟基乙酰胺替代TGIC,其余组分和制备过程与实施例1相同。
对比例3
与实施例1相比,对比例3中用酚醛树脂替代聚酯树脂,其余组分和制备过程与实施例1相同。
产品效果测试
分别将实施例1-10和对比例1-2制得的粉末涂料采用静电喷涂的方法喷涂在0.06-0.15mm厚的冷轧铁板上,然后在180℃下用电烘烤箱固化10分钟,制得涂层。制得的涂层厚度为150±5μm。按照标准GB/T1456测试涂层的韧性(两种情况下测试韧性:1.常温下弯折180°;2.在-10℃冷藏1小时后,然后弯折180°),按照标准GB/T1732测试涂层的抗冲击性,按照标准GB/T9286测试涂层的附着力(划格法)(附着力分为0级、1级、2级、3级、4级、5级、6级,其中0级附着力最好),按照标准GB/T1771-2007测试涂层的耐中性盐雾性能,结果如表2所示。
表2:
Figure BDA0002252933790000071
Figure BDA0002252933790000081
从表2可以看出,通过本发明实施例1-10制得的粉末涂料制备得到的涂层韧性明显高于对比例1-3对应的涂层韧性。将实施例1-10制得的粉末涂料制备得到的涂层先后浸泡在5%质量浓度的盐酸溶液和3%质量浓度的氢氧化钠溶液中,时间均为120小时,涂层无起泡脱落。
实施例11
一种空调,在铁皮表面先喷涂实施例1制得的粉末涂料,然后180℃下固化10分钟,形成160±5μm厚的涂层,然后铁皮冲压成型,形成空调外壳,冲压成型过程中涂层不脱落。
实施例12
一种电冰箱,在铁皮表面先喷涂实施例1制得的粉末涂料,然后200℃下固化10分钟,形成160±5μm厚的涂层,然后铁皮冲压成型,形成电冰箱外壳,涂层不脱落。

Claims (5)

1.一种能形成韧性涂层的粉末涂料,其特征在于,按重量份数计,包括以下组分:
Figure FDA0003046847020000011
所述增韧剂选自环氧树脂改性的聚酰胺酰亚胺、尼龙或热塑性弹性体中的至少一种;
所述固化剂为异氰脲酸三缩水甘油酯、已二胺、间苯二胺或二氨基二苯基甲烷中的至少一种;
所述聚酯树脂的酸值为25-45mgKOH/g;
所述环氧树脂改性的聚酰胺酰亚胺20℃下黏度为0.2-0.70dL/g;
所述助剂包括流平剂、消泡剂、抗氧剂、附着力增加剂中的至少一种;
所述流平剂为环氧树脂改性的丙烯酸酯;
所述粉末涂料的粒径为20-45μm;
所述粉末涂料形成的涂层厚度达到130-180μm,常温下弯折180°,不破损。
2.一种权利要求1所述的粉末涂料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
按配方量称取各组分,搅拌,然后挤出、粉碎,过筛网,制得所述粉末涂料;
挤出过程分两个温度段,第一段为95-105℃,第二段为105-115℃。
3.一种权利要求1项所述的粉末涂料的应用方法,其特征在于,将所述粉末涂料喷涂在设备表面,然后固化;
所述固化的温度为180-200℃,固化的时间为5-15分钟。
4.一种涂层,其特征在于,其是由权利要求1所述的粉末涂料经过喷涂,固化,制得的;
所述涂层的厚度为130-180μm。
5.一种器件,其特征在于,所述器件表面含有权利要求4所述的涂层。
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