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

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：

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：

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：

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：

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。