CN111040593A - 一种消光透明户外耐候性粉末涂料 - Google Patents

一种消光透明户外耐候性粉末涂料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种消光透明户外耐候性粉末涂料，其原料包括：高酸值半结晶羧基聚酯树脂、无规羧基聚酯树脂、固化剂，其中，固化剂为异氰尿酸缩水甘油酯类固化剂、羟烷基酰胺类固化剂中的至少一种。本发明能够通过一步挤出的方法制备，本发明能够实现对光泽范围从“死光”到“半光”的有效控制，且消光效果稳定，涂料透明，机械性能好，同时具有很好的户外耐候性能和储存稳定性。

Description

一种消光透明户外耐候性粉末涂料
技术领域
本发明涉及粉末涂料技术领域，尤其涉及一种消光透明户外耐候性粉末涂料。
背景技术
粉末涂料是一种100％固体组分的涂料，与传统的溶剂型及水性涂料不同其VOC(Volatile Organic Compounds，挥发性有机化合物)几乎为零，无溶剂污染也更为节能环保，是一种环境友好型的涂料。也正因为此，在VOC排放标准日益严格的今天以及受“漆改粉”趋势的推动，粉末涂料的市场份额正在快速增长。
涂层表面的光泽是评价粉末涂料性能的一个重要指标。它指的是在一定的光线入射角(通常是60°)下，涂层对光线的反射率。反射率越高则光泽值越高，相反地光泽越低。一般来说，根据涂层光泽的不同可以将粉末涂料分为高光、半光、低光和死光等，其具体对应的光泽范围大致如下：
类别 光泽范围(入射角≤60°)
高光粉末涂料 ＞80％
半光粉末涂料 30-80％
低光粉末涂料 10-30％
死光粉末涂料 ＜10％
粉末涂料可以涂装在不同种类的基材上，金属基材如裸钢、磷化钢、镀锌钢以及铝材等，非金属基材如塑料、木材以及中密度板(MDF)等。针对粉末涂料的使用，高光涂层能够满足大部分基材对光泽的要求，但是对于消光或者低光的涂层需求也在逐渐增大。对于一些特殊的应用，要求采用低光泽甚至是“死光”的粉末涂料涂层，这就意味着要求这种粉末涂料在涂层固化后得到光泽范围位于在0％-30％(入射角≤60°)之间。
消光粉末涂料可以通过多种方法制备，最简单的方式是向涂料配方中添加各种填料来调整版面光泽，这些填料包括：云母粉，硫酸钡和二氧化硅等，填料量增大，光泽会相应的降低。但是这种依靠填料消光的模式显然不适合颜/填料含量几乎为零的透明粉末涂料。
加入与涂层不相容的物质也能够实现粉末涂料的消光，如蜡粉或者纤维素衍生物等。但是，这种技术方案显然也不适应于透明的粉末涂料。在透明体系中如果依靠蜡等不相容物质贡献出消光效应，必然会产生严重的雾影，基于我们的经验，有效地消光效果也不能实现。
向配方中加入消光剂也是制备消光或者低光泽粉末涂料最常用的方式。消光剂的消光原理主要是利用加入消光剂后产生的竞争性反应或者消光剂与树脂之间不同的反应速度从而产生消光效果。但是所有这些所述的技术方案均不能应用于透明的粉末涂料或者说效果不足够。事实上，基于我们的实践，现行的消光剂在透明系统中不能提供有效的消光或者说得不到所要求的低光泽。
现行唯一能实现低光泽的透明粉末涂料系统是基于聚甲基丙烯缩水甘油酯树脂(GMA树脂)/十二碳二元酸(DDDA)与另一种或多种芳性多元酸构成的树脂双固化剂例如SMA树脂，但是这个系统具有非常差的技术性能，尤其是其机械性能不能满足要求。
没有任何专利或技术文献公开透露消光的透明粉末涂料系统，尤其是能实现死光到半光的透明粉末涂料更是未见报道，因此，努力开发一种消光的透明粉末涂料系统是尤为重要的。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种消光透明户外耐候性粉末涂料，本发明能够通过一步挤出的方法制备，本发明能够实现对光泽范围从“死光”到“半光”的有效控制，且消光效果稳定，涂料透明，机械性能好，同时具有很好的户外耐候性能和储存稳定性。
本发明提出的一种消光透明户外耐候性粉末涂料，其原料包括：高酸值半结晶羧基聚酯树脂、无规羧基聚酯树脂、固化剂，其中，固化剂为异氰尿酸缩水甘油酯类固化剂、羟烷基酰胺类固化剂中的至少一种。
优选地，无规羧基聚酯树脂和高酸值半结晶羧基聚酯树脂的重量比为1-9：1。
优选地，无规羧基聚酯树脂和高酸值半结晶羧基聚酯树脂的重量比为1-1.5：1。
优选地，无规羧基聚酯树脂和高酸值半结晶羧基聚酯树脂的重量比为1：1。
优选地，高酸值半结晶羧基聚酯树脂的用量为粉末涂料总重量的25-55％。
优选地，高酸值半结晶羧基聚酯树脂的用量为粉末涂料总重量的30-45％。
优选地，高酸值半结晶羧基聚酯树脂和无规羧基聚酯树脂的总重量与异氰尿酸缩水甘油酯类固化剂重量的比值为88.5-96：4-11.5。
优选地，高酸值半结晶羧基聚酯树脂和无规羧基聚酯树脂的总重量与异氰尿酸缩水甘油酯类固化剂重量的比值为89-92：8-11。
优选地，高酸值半结晶羧基聚酯树脂和无规羧基聚酯树脂的总重量与羟烷基酰胺类固化剂重量的比值为91-95.5：4.5-9。
优选地，高酸值半结晶羧基聚酯树脂和无规羧基聚酯树脂的总重量与羟烷基酰胺类固化剂重量的比值为93.5-95.5：4.5-6.5。
优选地，高酸值半结晶羧基聚酯树脂由多元酸和多元醇经缩合而成。
优选地，多元酸包括：对苯二甲酸、间苯二甲酸、1，4-环己基二甲酸、1，4-丁二酸、己二酸、柠檬酸、偏苯三酸酐、马来酸或琥珀酸。
优选地，多元醇包括：乙二醇、二甘醇、1，4-丁二醇、己二醇、环己基二甲醇或三羟甲基丙烷。
优选地，高酸值半结晶羧基聚酯树脂的重均分子量为1000-20000。
优选地，高酸值半结晶羧基聚酯树脂的重均分子量为1500-8000。
优选地，高酸值半结晶羧基聚酯树脂的重均分子量为2000-5000。
优选地，高酸值半结晶羧基聚酯树脂的酸值范围为70-150mg KOH/g。
优选地，高酸值半结晶羧基聚酯树脂的酸值范围为80-120mg KOH/g。
优选地，高酸值半结晶羧基聚酯树脂的熔点为70-120℃。
优选地，高酸值半结晶羧基聚酯树脂的熔点为80-100℃。
优选地，无规羧基聚酯树脂由二元酸和多元醇经缩合而成。
优选地，二元酸包括：对苯二甲酸、间苯二甲酸、1，4-环己基二甲酸、己二酸、马来酸或琥珀酸。
优选地，多元醇包括：乙二醇、二甘醇、丙二醇、己二醇、新戊二醇、环己基二甲醇或三羟甲基丙烷。
优选地，无规羧基聚酯树脂的重均分子量为1000-40000。
优选地，无规羧基聚酯树脂的重均分子量为1500-10000。
优选地，无规羧基聚酯树脂的重均分子量为3000-6000。
优选地，无规羧基聚酯树脂酸值范围为10-100mg KOH/g。
优选地，无规羧基聚酯树脂的酸值范围为20-80mg KOH/g。
优选地，无规羧基聚酯树脂酸值范围为25-40mg KOH/g。
优选地，无规羧基聚酯树脂的玻璃化温度Tg为40-80℃。
优选地，无规羧基聚酯树脂的玻璃化温度Tg为45-65℃。
优选地，无规羧基聚酯树脂的玻璃化温度Tg为50-65℃。
优选地，无规羧基聚酯树脂为一种无规羧基聚酯树脂，或一种以上无规羧基聚酯树脂的混合物。
上述高酸值半结晶羧基聚酯树脂和无规羧基聚酯树脂均可从市场购得，例如：安徽华安的Matflex AHA90(高酸值半结晶羧基聚酯树脂)，安徽神剑的SJ5122、SJ4#ET，安徽永昌的YC9012、YC9122、YC8501D、YC8211、YC8200(无规羧基聚酯树脂)等。
优选地，异氰尿酸缩水甘油酯类固化剂具有如下结构式：
Figure BDA0002342946660000051
其中，R为氢原子或含有1-5个碳原子的烷基。
上述含有1-5个碳原子的烷基如：甲基、乙基、正丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、戊烷基等。
优选地，R为氢原子或甲基。
优选地，异氰尿酸缩水甘油酯类固化剂为异氰尿酸三缩水甘油酯、三β-甲基异氰尿酸缩水甘油酯中的至少一种。
上述异氰尿酸三缩水甘油酯可以从市场购得，例如：Huntsman的Araldite PT810、Nissan的TEPIC G、安徽华安的AHA 6810等。
上述三β-甲基异氰尿酸缩水甘油酯可以从市场购得，例如：Nissan的MT239等。
优选地，羟烷基酰胺类固化剂具有如下结构式：
Figure BDA0002342946660000061
其中，A为氢原子、含有1-60个碳原子的烷基、芳基或烯烃基，R1为氢原子、含有1-5个碳原子的烷基或含有1-5个碳原子的羟烷基，R2为氢原子或甲基，n’为0-2的整数，n为1-10的整数。
上述含有1-60个碳原子的烷基如：甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、二十烷基、三十烷基、四十烷基、五十烷基、六十烷基等。
上述芳基如苯基、萘基等；上述烯烃基如：乙烯基、异丙烯基、1,3-二甲基-3-丙烯基、1,2-二甲基-2-丙烯基、3-羧基-2-丙烯基、3-乙氧基羰基-2-丙烯基等。
上述含有1-5个碳原子的烷基如：甲基、乙基、正丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、戊烷基等。
上述含有1-5个碳原子的羟烷基如：羟乙基、3-羟丙基、2-羟丙基、4-羟丁基、3-羟丁基、2-羟基-2-甲基丙基、5-羟戊基、4-羟戊基、3-羟戊基、2-羟戊基等。
优选地，n为1-2的整数。
优选地，A为(CH2)m，其中，m为1-10的整数。
优选地，m为2-8的整数。
优选地，m＝4。
优选地，羟烷基酰胺类固化剂为N,N,N’,N’-四(β-羟乙基)己二酰胺、N,N,N’,N’-四(β-羟丙基)己二酰胺中的至少一种。
上述N,N,N’,N’-四(β-羟乙基)己二酰胺可从市场购得，例如：EMS的PrimidXL552、宁波南海化学的T105、Degussa的Vestagon HA 320，安徽华安的AHA 6552等。
上述N,N,N’,N’-四(β-羟丙基)己二酰胺可从市场购得，例如：EMS公司的PrimidQM1260等。
优选地，按照一步挤出的方法制得所述消光透明户外耐候性粉末涂料。
本发明还可以包括：添加剂。
添加剂包括流平剂、增塑剂、稳定剂(如防止UV降解的稳定剂)、除气剂(如安息香)等中的至少一种。
上述一步挤出的方法通常为：将各原料混匀，然后通过挤出机热熔融混炼、压片、粉碎和过筛即得，其中，筛网目数为80-200目(中国标准筛)；优选100-180目，更优选140-180目。
粉末涂料的施工可以通过粉末静电枪、摩擦枪喷涂、流化床浸涂和热熔融烧结等使其粘附在底材(如金属底材)上，然后加热或辐射固化形成涂膜。涂层厚度根据需要选择，可以是50-400微米，优选60-80微米。
本发明能够通过一步挤出的方法制备，制备方法简单；本发明通过选用适宜的高酸值半结晶羧基聚酯树脂、无规羧基聚酯树脂相互配合，并选择适宜的固化剂，使得本发明能够实现对光泽范围从“死光”到“半光”的有效控制，且消光效果稳定，涂料透明，机械性能好，同时具有很好的户外耐候性能和储存稳定性；并且本发明的光泽是可以调节的。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
测试方法
1.涂膜厚度
用磁性厚度测定仪(厚度测定仪德国Automation Dr.Nix GmbH公司的Q Nix4500直接测得。
2.光泽
按GB/T1743-89标准进行，60°的反射率，采用德国BYK公司的Micro-gloss 60°4442直接测得。
3.冲击强度
按GB/T1732-88标准进行，用锤式耐冲击测定仪进行。其中1Kg50cm正反冲通过标为50+，正冲通过标为50，依此类推。
4.流平
用肉眼观察进行PCI分级，其中10为最好，0为最差。
实施例1-4中各原料的供应商如表1所示：
表1实施例1-4中各原料的供应商
Figure BDA0002342946660000081
Figure BDA0002342946660000091
实施例1
一种消光透明户外耐候性粉末涂料，其原料按重量份包括：230份无规羧基聚酯树脂SJ5122、230份高酸值半结晶羧基聚酯树脂Matflex AHA90、30份羟烷基酰胺类固化剂AHA6552、5份流平剂AHA1088P、3份安息香AHA4100。
取上述各原料置于塑料袋中手动混合3-5min，加入双螺杆试验用挤出机(型号：SLJ-30A，烟台东辉)中熔融均化，压片、冷却，然后碾磨成细粉，过180目筛，分别静电喷涂在脱脂冷轧钢板上，于200℃固化15min。
然后按上述测试方法进行测试，具体结果参见表2。
实施例2
一种消光透明户外耐候性粉末涂料，其原料按重量份包括：230份无规羧基聚酯树脂SJ4#ET、230份高酸值半结晶羧基聚酯树脂Matflex AHA90、43份异氰尿酸缩水甘油酯类固化剂AHA6810、5份流平剂AHA1088P、3份安息香AHA4100，其他同实施例1。
实施例3
无规羧基聚酯树脂SJ5122为100份、高酸值半结晶羧基聚酯树脂Matflex AHA90为66.7份、羟烷基酰胺类固化剂AHA 6552为10.3份，其他同实施例1。
实施例4
无规羧基聚酯树脂SJ4#ET为100份、高酸值半结晶羧基聚酯树脂Matflex AHA90为100份、异氰尿酸缩水甘油酯类固化剂AHA6810为18.6份，其他同实施例2。
性能检测：
表2实施例1-4测试结果
Figure BDA0002342946660000101
由上表结果可以看出，本发明通过一步挤出的方法制备，其操作过程简便，本发明机械性能好，实施例1-4均处于死光水平，消光效果好，消光效果稳定，能够实现对光泽范围从“死光”到“半光”的有效控制，且透明。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种消光透明户外耐候性粉末涂料，其特征在于，其原料包括：高酸值半结晶羧基聚酯树脂、无规羧基聚酯树脂、固化剂，其中，固化剂为异氰尿酸缩水甘油酯类固化剂、羟烷基酰胺类固化剂中的至少一种。
2.根据权利要求1所述消光透明户外耐候性粉末涂料，其特征在于，无规羧基聚酯树脂和高酸值半结晶羧基聚酯树脂的重量比为1-9：1；优选地，无规羧基聚酯树脂和高酸值半结晶羧基聚酯树脂的重量比为1-1.5：1；优选地，无规羧基聚酯树脂和高酸值半结晶羧基聚酯树脂的重量比为1：1；优选地，高酸值半结晶羧基聚酯树脂的用量为粉末涂料总重量的25-55％；优选地，高酸值半结晶羧基聚酯树脂的用量为粉末涂料总重量的30-45％；优选地，高酸值半结晶羧基聚酯树脂和无规羧基聚酯树脂的总重量与异氰尿酸缩水甘油酯类固化剂重量的比值为88.5-96：4-11.5；优选地，高酸值半结晶羧基聚酯树脂和无规羧基聚酯树脂的总重量与异氰尿酸缩水甘油酯类固化剂重量的比值为89-92：8-11；优选地，高酸值半结晶羧基聚酯树脂和无规羧基聚酯树脂的总重量与羟烷基酰胺类固化剂重量的比值为91-95.5：4.5-9；优选地，高酸值半结晶羧基聚酯树脂和无规羧基聚酯树脂的总重量与羟烷基酰胺类固化剂重量的比值为93.5-95.5：4.5-6.5。
3.根据权利要求1或2所述消光透明户外耐候性粉末涂料，其特征在于，高酸值半结晶羧基聚酯树脂由多元酸和多元醇经缩合而成；优选地，多元酸包括：对苯二甲酸、间苯二甲酸、1，4-环己基二甲酸、1，4-丁二酸、己二酸、柠檬酸、偏苯三酸酐、马来酸或琥珀酸；优选地，多元醇包括：乙二醇、二甘醇、1，4-丁二醇、己二醇、环己基二甲醇或三羟甲基丙烷。
4.根据权利要求1-3任一项所述消光透明户外耐候性粉末涂料，其特征在于，高酸值半结晶羧基聚酯树脂的重均分子量为1000-20000；优选地，高酸值半结晶羧基聚酯树脂的重均分子量为1500-8000；优选地，高酸值半结晶羧基聚酯树脂的重均分子量为2000-5000；优选地，高酸值半结晶羧基聚酯树脂的酸值范围为70-150mg KOH/g；优选地，高酸值半结晶羧基聚酯树脂的酸值范围为80-120mg KOH/g；优选地，高酸值半结晶羧基聚酯树脂的熔点为70-120℃；优选地，高酸值半结晶羧基聚酯树脂的熔点为80-100℃。
5.根据权利要求1-4任一项所述消光透明户外耐候性粉末涂料，其特征在于，无规羧基聚酯树脂由二元酸和多元醇经缩合而成；优选地，二元酸包括：对苯二甲酸、间苯二甲酸、1，4-环己基二甲酸、己二酸、马来酸或琥珀酸；优选地，多元醇包括：乙二醇、二甘醇、丙二醇、己二醇、新戊二醇、环己基二甲醇或三羟甲基丙烷。
6.根据权利要求1-5任一项所述消光透明户外耐候性粉末涂料，其特征在于，无规羧基聚酯树脂的重均分子量为1000-40000；优选地，无规羧基聚酯树脂的重均分子量为1500-10000；优选地，无规羧基聚酯树脂的重均分子量为3000-6000；优选地，无规羧基聚酯树脂酸值范围为10-100mg KOH/g；优选地，无规羧基聚酯树脂的酸值范围为20-80mg KOH/g；优选地，无规羧基聚酯树脂酸值范围为25-40mg KOH/g；优选地，无规羧基聚酯树脂的玻璃化温度Tg为40-80℃；优选地，无规羧基聚酯树脂的玻璃化温度Tg为45-65℃；优选地，无规羧基聚酯树脂的玻璃化温度Tg为50-65℃。
7.根据权利要求1-6任一项所述消光透明户外耐候性粉末涂料，其特征在于，无规羧基聚酯树脂为一种无规羧基聚酯树脂，或一种以上无规羧基聚酯树脂的混合物。
8.根据权利要求1-7任一项所述消光透明户外耐候性粉末涂料，其特征在于，异氰尿酸缩水甘油酯类固化剂具有如下结构式：
Figure FDA0002342946650000031
其中，R为氢原子或含有1-5个碳原子的烷基；优选地，R为氢原子或甲基；优选地，异氰尿酸缩水甘油酯类固化剂为异氰尿酸三缩水甘油酯、三β-甲基异氰尿酸缩水甘油酯中的至少一种。
9.根据权利要求1-8任一项所述消光透明户外耐候性粉末涂料，其特征在于，羟烷基酰胺类固化剂具有如下结构式：
Figure FDA0002342946650000032
其中，A为氢原子、含有1-60个碳原子的烷基、芳基或烯烃基，R1为氢原子、含有1-5个碳原子的烷基或含有1-5个碳原子的羟烷基，R2为氢原子或甲基，n’为0-2的整数，n为1-10的整数；优选地，n为1-2的整数；优选地，A为(CH2)m，其中，m为1-10的整数；优选地，m为2-8的整数；优选地，m＝4；优选地，羟烷基酰胺类固化剂为N,N,N’,N’-四(β-羟乙基)己二酰胺、N,N,N’,N’-四(β-羟丙基)己二酰胺中的至少一种。
10.根据权利要求1-9任一项所述消光透明户外耐候性粉末涂料，其特征在于，按照一步挤出的方法制得所述消光透明户外耐候性粉末涂料。
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CN114958160A (zh) * 2022-07-20 2022-08-30 安徽省华安进出口有限公司 一种消光粉末涂料及其制备方法
CN115093732A (zh) * 2022-07-20 2022-09-23 安徽省华安进出口有限公司 一种低官能度固化剂共混物和一种高光粉末涂料

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