CN111548682A - 一种防腐聚丙烯粉末涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种防腐聚丙烯粉末涂料及其制备方法。由以下质量百分比的原料组成:聚丙烯树脂10~50%;聚丙烯接枝马来酸酐20~40%;高抗冲聚苯乙烯树脂10~20%;苯乙烯类热塑性弹性体10~30%;抗氧剂0.2~0.5%;光稳定剂0.1~0.3%。所制备得到防腐聚丙烯粉末涂料可用于管道、阀门法兰、洗碗机盘架、超市推车、栅栏、化学试剂容器等金属工件上的涂塑,适用于流化床浸涂工艺和静电喷涂涂覆工艺;同时产品具备优异的抗腐蚀性、粘附性、耐候性、流平性和良好的物理机械性能,所得涂层在‑30℃~120℃范围内均表现较好。

Description

一种防腐聚丙烯粉末涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域,尤其涉及一种防腐聚丙烯粉末涂料及其制备方法。
背景技术
聚丙烯粉末涂料具有非常好的耐溶剂性,在粉末涂料领域常用作防腐涂料,用于金属制品防腐或者化学品的贮存及运输。然而,常规的聚丙烯粉末涂料形成的涂层在金属表面的粘附性较差,而且其低温韧性也较差,当涂层在低温条件下受到外力撞击时容易发生开裂甚至脱落。单一提高粘接力或者低温韧性均影响其使用范围,二者同时满足才能获得较好的综合性能,也能更好地拓宽应用领域。
基于以上情况,中国专利申请CN 1082574A公开了改性聚丙烯粉末涂料及制备方法,以聚丙烯、聚乙烯、乙烯-α烯烃-非共轭二烯烃共聚物组成的共混物,采用溶剂沉淀法制备改性聚丙烯粉末涂料,虽然粉末性能较好,但生产工序流程较为复杂,且测试结果均来源于小试生产,也未说明工业化批量生产的情况。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足,提供一种防腐聚丙烯粉末涂料,用于管道、阀门法兰、洗碗机盘架、超市推车、栅栏、化学试剂容器等金属工件上的涂塑,适用于流化床浸涂工艺和静电喷涂涂覆工艺;同时产品具备优异的抗腐蚀性、粘附性、耐候性、流平性和良好的物理机械性能,所得涂层在-30℃~120℃范围内均表现较好。
为实现上述目的,本发明提供一种防腐聚丙烯粉末涂料,由以下质量百分比的原料组成:聚丙烯树脂10~50%;聚丙烯接枝马来酸酐20~40%;高抗冲聚苯乙烯树脂10~20%;苯乙烯类热塑性弹性体10~30%;抗氧剂0.2~0.5%;光稳定剂0.1~0.3%。
进一步,所述聚丙烯树脂为无规共聚聚丙烯和嵌段共聚聚丙烯中的至少一种,熔体流动速率为230℃/2.16kg下10~30g/10min。
进一步,所述聚丙烯接枝马来酸酐的接枝率>1%。
进一步,所述聚丙烯接枝马来酸酐的制备方法为:使用无规共聚聚丙烯和嵌段共聚物聚丙烯中的至少一种为基体树脂,以马来酸酐作为接枝单体,以2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷作为引发剂,以苯乙烯、三烯丙基异三聚氰酸酯或三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯中的至少一种作为给电子基团;将各组分均匀混合后投入双螺杆挤出机,挤出造粒即得聚丙烯接枝马来酸酐粒料。
进一步,所述接枝单体的重量用量为1~2%;
任选的,所述引发剂的重量用量为0.3%~0.5%;
任选的,所述给电子基团的重量用量为1~2%;
任选的,所述双螺杆挤出机的螺杆长径比为44:1,控制螺杆转速为400r/min,温度为200~220℃。
进一步,所述高抗冲聚苯乙烯树脂的熔体流动速率为200℃/5kg下4~8g/10min。
进一步,所述苯乙烯类热塑性弹性体为氢化的饱和苯乙烯嵌段共聚物;
优选的,所述苯乙烯类热塑性弹性体为氢化苯乙烯-异戊二烯二嵌段共聚物(SEP)、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)和苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEPS)中的一种;
更优选的,所述苯乙烯类热塑性弹性体为美国科腾公司的Kraton G系列产品或日本可乐丽公司的SEPTON系列产品。
进一步,所述抗氧剂为复配抗氧剂,由主抗氧剂和辅抗氧剂按1:1~1:2的重量比复配得到;优选的,所述主抗氧剂是抗氧剂1010或抗氧剂1076,辅抗氧剂是抗氧剂168或抗氧剂626。
进一步,所述光稳定剂为紫外线吸收剂UV-327、UV-329和UV-531中的一种。
进一步,制备方法为,
改性聚丙烯粒料的获得:称取原料配方中的各组分,然后投入高速混合机均匀混合,接着使用双螺杆挤出机进行挤出加工,所用螺杆长径比为44:1,控制螺杆转速为450r/min,温度为210~230℃,经挤出造粒即得到改性聚丙烯粒料;
聚丙烯粉末涂料的获得:将所得聚丙烯粒料在液氮冷冻的条件下进行磨粉,冷却温度为-80℃~-30℃,使用60目滤网过筛,最后得到防腐聚丙烯粉末涂料。
所述聚丙烯接枝马来酸酐制备中,苯乙烯、三烯丙基异三聚氰酸酯(简称TAIC)或三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(简称TMPTMA)中的至少一种作为给电子基团,抑制聚丙烯的降解,提高马来酸酐的接枝率和接枝效率。
本发明制得的改性聚丙烯粒料的熔体流动速率为≥5.8g/10min(230℃/2.16kg),拉伸强度≥32MPa,常温悬臂梁缺口冲击强度≥36KJ/m2,-30℃悬臂梁缺口冲击强度≥8.3KJ/m2。磨粉后的防腐聚丙烯粉末涂料的不挥发物含量≥99.7%,流化上浮率≥29%,粒径≤250μm,180°剥离剥离强度≥156N/cm。
本发明所采用的原料为聚丙烯和高抗冲聚苯乙烯树脂复配,使用苯乙烯类热塑性弹性体进行增韧,改善共混体系相容性的同时,也提高了共混体系的刚性和硬度。所述苯乙烯类热塑性弹性体为氢化的饱和苯乙烯嵌段共聚物,用来增韧共混体系,提高低温韧性,同时改善聚丙烯和高抗冲聚苯乙烯共混体系的相容性。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件者,按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市购获得的常规产品。
一种防腐聚丙烯粉末涂料,由以下质量百分比的原料组成:聚丙烯树脂10~50%;聚丙烯接枝马来酸酐20~40%;高抗冲聚苯乙烯树脂10~20%;苯乙烯类热塑性弹性体10~30%;抗氧剂0.2~0.5%;光稳定剂0.1~0.3%。
进一步,所述聚丙烯树脂为无规共聚聚丙烯和嵌段共聚聚丙烯中的至少一种,熔体流动速率为230℃/2.16kg下10~30g/10min。
进一步,所述聚丙烯接枝马来酸酐的接枝率>1%。
进一步,所述聚丙烯接枝马来酸酐的制备方法为:使用无规共聚聚丙烯和嵌段共聚物聚丙烯中的至少一种为基体树脂,以马来酸酐作为接枝单体,以2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷作为引发剂,以苯乙烯、三烯丙基异三聚氰酸酯或三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯中的至少一种作为给电子基团;将各组分均匀混合后投入双螺杆挤出机,挤出造粒即得聚丙烯接枝马来酸酐粒料。
进一步,所述接枝单体的重量用量为1~2%;
任选的,所述引发剂的重量用量为0.3%~0.5%;
任选的,所述给电子基团的重量用量为1~2%;
任选的,所述双螺杆挤出机的螺杆长径比为44:1,控制螺杆转速为400r/min,温度为200~220℃。
进一步,所述高抗冲聚苯乙烯树脂的熔体流动速率为200℃/5kg下4~8g/10min。
进一步,所述苯乙烯类热塑性弹性体为氢化的饱和苯乙烯嵌段共聚物;
优选的,所述苯乙烯类热塑性弹性体为氢化苯乙烯-异戊二烯二嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物和苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯嵌段共聚物中的一种;
更优选的,所述苯乙烯类热塑性弹性体为美国科腾公司的Kraton G系列产品或日本可乐丽公司的SEPTON系列产品。
进一步,所述抗氧剂为复配抗氧剂,由主抗氧剂和辅抗氧剂按1:1~1:2的重量比复配得到;优选的,所述主抗氧剂是抗氧剂1010或抗氧剂1076,辅抗氧剂是抗氧剂168或抗氧剂626。
进一步,所述光稳定剂为紫外线吸收剂UV-327、UV-329和UV-531中的一种。
进一步,制备方法为,
改性聚丙烯粒料的获得:称取原料配方中的各组分,然后投入高速混合机均匀混合,接着使用双螺杆挤出机进行挤出加工,所用螺杆长径比为44:1,控制螺杆转速为450r/min,温度为210~230℃,经挤出造粒即得到改性聚丙烯粒料;
聚丙烯粉末涂料的获得:将所得聚丙烯粒料在液氮冷冻的条件下进行磨粉,冷却温度为-80℃~-30℃,使用60目滤网过筛,最后得到防腐聚丙烯粉末涂料。
实施例1:防腐聚丙烯粉末涂料的制备
其配方组分与重量百分比为:
Figure BDA0002471370580000041
制备方法:
步骤一:按重量配比分别称取原料配方中的各组分,然后投入高速混合机均匀混合,接着使用双螺杆挤出机进行挤出加工,所用螺杆长径比为44:1,控制螺杆转速为450r/min,挤出温度为210~230℃,经挤出造粒即得到改性聚丙烯粒料。
步骤二:将步骤一所得聚丙烯粒料在液氮冷冻的条件下进行磨粉,冷却温度为-80℃~-30℃,使用60目滤网过筛,最后得到防腐聚丙烯粉末涂料。
实施例2:防腐聚丙烯粉末涂料的制备
其配方组分与重量百分比为:
Figure BDA0002471370580000042
Figure BDA0002471370580000051
制备方法:同实施例1。
实施例3:防腐聚丙烯粉末涂料的制备
其配方组分与重量百分比为:
Figure BDA0002471370580000052
制备方法:同实施例1。
实施例4:防腐聚丙烯粉末涂料的制备
其配方组分与重量百分比为:
Figure BDA0002471370580000053
制备方法:同实施例1。
实施例5:防腐聚丙烯粉末涂料的制备
其配方组分与重量百分比为:
Figure BDA0002471370580000054
Figure BDA0002471370580000061
制备方法:同实施例1。
对比例1:防腐聚丙烯粉末涂料的制备
其配方组分与重量百分比为:
Figure BDA0002471370580000062
制备方法:同实施例1。
对比例2:防腐聚丙烯粉末涂料的制备
其配方组分与重量百分比为:
Figure BDA0002471370580000063
制备方法:同实施例1。
对比例3:防腐聚丙烯粉末涂料的制备
其配方组分与重量百分比为:
Figure BDA0002471370580000064
Figure BDA0002471370580000071
制备方法:同实施例1。
对比例4:防腐聚丙烯粉末涂料的制备
其配方组分与重量百分比为:
Figure BDA0002471370580000072
对比例5:防腐聚丙烯粉末涂料的制备
其配方组分与重量百分比为:
Figure BDA0002471370580000073
实施例及对比例所得改性聚丙烯粒料及其对应防腐聚丙烯粉末涂料的性能测试结果如下表1:
表1实施例及对比例效果表
Figure BDA0002471370580000074
Figure BDA0002471370580000081
从表1可以看出,实施例1-5所得第一步材料的熔体流动速率为≥5.8g/10min(230℃/2.16kg),拉伸强度≥32MPa,常温悬臂梁缺口冲击强度≥36KJ/m2,-30℃悬臂梁缺口冲击强度≥8.3KJ/m2。磨粉后的防腐聚丙烯粉末涂料的粒径均为≤250μm,不挥发物含量≥99.7%,流化上浮率≥29%,涂层硬度(邵D)≥62,180°剥离强度≥156N/cm。增强了材料的粘附性(剥离强度数值增加了)。
而对比例1-5中,其所得第一步材料的熔体流动速率为5.5-6.9g/10min(230℃/2.16kg),拉伸强度≦26MPa,常温悬臂梁缺口冲击强度为41-45KJ/m2,-30℃悬臂梁缺口冲击强度为8.6-9.3KJ/m2。磨粉后的防腐聚丙烯粉末涂料的粒径均为≤250μm,不挥发物含量为99.7-99.8%,流化上浮率为28-29%,涂层硬度(邵D)≦55,180°剥离强度≦126N/cm。
可以看出,实施例相较于对比例,有高抗冲聚苯乙烯树脂这一成分,显著增强了所得材料的粘附性,即180°剥离强度的值大大增加。在本发明的整个配方下,所得材料的拉伸强度也会更好。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种防腐聚丙烯粉末涂料,由以下质量百分比的原料组成:聚丙烯树脂10~50%;聚丙烯接枝马来酸酐20~40%;高抗冲聚苯乙烯树脂10~20%;苯乙烯类热塑性弹性体10~30%;抗氧剂0.2~0.5%;光稳定剂0.1~0.3%。
2.如权利要求1所述防腐聚丙烯粉末涂料,其特征在于,所述聚丙烯树脂为无规共聚聚丙烯和嵌段共聚聚丙烯中的至少一种,熔体流动速率为230℃/2.16kg下10~30g/10min。
3.如权利要求1所述防腐聚丙烯粉末涂料,其特征在于,所述聚丙烯接枝马来酸酐的接枝率>1%。
4.如权利要求1所述防腐聚丙烯粉末涂料,其特征在于,所述聚丙烯接枝马来酸酐的制备方法为:使用无规共聚聚丙烯和嵌段共聚物聚丙烯中的至少一种为基体树脂,以马来酸酐作为接枝单体,以2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷作为引发剂,以苯乙烯、三烯丙基异三聚氰酸酯或三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯中的至少一种作为给电子基团;将各组分均匀混合后投入双螺杆挤出机,挤出造粒即得聚丙烯接枝马来酸酐粒料。
5.如权利要求4所述防腐聚丙烯粉末涂料,其特征在于,所述接枝单体的重量用量为1~2%;
任选的,所述引发剂的重量用量为0.3%~0.5%;
任选的,所述给电子基团的重量用量为1~2%;
任选的,所述双螺杆挤出机的螺杆长径比为44:1,控制螺杆转速为400r/min,温度为200~220℃。
6.如权利要求1所述防腐聚丙烯粉末涂料,其特征在于,所述高抗冲聚苯乙烯树脂的熔体流动速率为200℃/5kg下4~8g/10min。
7.如权利要求1所述防腐聚丙烯粉末涂料,其特征在于,所述苯乙烯类热塑性弹性体为氢化的饱和苯乙烯嵌段共聚物;
优选的,所述苯乙烯类热塑性弹性体为氢化苯乙烯-异戊二烯二嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物和苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯嵌段共聚物中的一种;
更优选的,所述苯乙烯类热塑性弹性体为美国科腾公司的Kraton G系列产品或日本可乐丽公司的SEPTON系列产品。
8.如权利要求1所述防腐聚丙烯粉末涂料,其特征在于,所述抗氧剂为复配抗氧剂,由主抗氧剂和辅抗氧剂按1:1~1:2的重量比复配得到;优选的,所述主抗氧剂是抗氧剂1010或抗氧剂1076,辅抗氧剂是抗氧剂168或抗氧剂626。
9.如权利要求1所述防腐聚丙烯粉末涂料,其特征在于,所述光稳定剂为紫外线吸收剂UV-327、UV-329和UV-531中的一种。
10.如权利要求9所述防腐聚丙烯粉末涂料,其特征在于,制备方法为,
改性聚丙烯粒料的获得:称取原料配方中的各组分,然后投入高速混合机均匀混合,接着使用双螺杆挤出机进行挤出加工,所用螺杆长径比为44:1,控制螺杆转速为450r/min,温度为210~230℃,经挤出造粒即得到改性聚丙烯粒料;
防腐聚丙烯粉末涂料的获得:将所得聚丙烯粒料在液氮冷冻的条件下进行磨粉,冷却温度为-80℃~-30℃,使用60目滤网过筛,最后得到防腐聚丙烯粉末涂料。
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