CN112341912B - 一种粉末涂料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种粉末涂料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种粉末涂料及其制备方法和应用，所述粉末涂料包括如下质量份的制备原料：50～100份聚酯树脂A、10～60份聚酯树脂B、10～20份异氰尿酸三缩水甘油酯、0～90份填料、0～10份助剂、2～5份固化促进剂；所述聚酯树脂A的酸值为10～50mgKON/g、200℃熔体粘度为3000～9000mPa·s，所述聚酯树脂B酸值为50～100mgKON/g、200℃熔体粘度为2000～9000mPa·s。本发明的粉末涂料同时具有三个特性，即优异流平、薄涂以及快速固化，可以在短时间内固化，形成很薄的流平性优异的涂层。

Description

一种粉末涂料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，尤其涉及一种粉末涂料及其制备方法和应用。
背景技术
因具有较传统油性尤其具有更好的环保性能，粉末涂料在涂料市场上占据愈来愈大的份额。在箱型容器、家具、家电板、运输工业、农业用具、建筑及结构工程等领域，因需要进行大批量快速生产，要求粉末涂料具有较短的固化时间。而传统粉末涂料喷涂厚度一般为70～90μm，涂层厚度较大，相应的固化时间较长，难以满足生产需求。若能够降低涂层厚度，研发一种薄涂粉末涂料，或许可达到快速固化的效果；同时，降低涂层厚度还可以减少粉末涂料用量，节省材料，降低成本。
然而，除了要求快速固化外，实际生产还要求涂层具有优异的流平性。粉末涂料的流平性可通过如下的Orchard公式进行评估：
Figure BDA0002732829090000011
式中：ΔT——流平时间；
a0/at——流平前后峰高比；
λ——两峰间距；
η——熔融黏度；
γ——表面张力；
χ——涂层厚度。
根据Orchard公式可以看出，理论上，粉末涂料粘度越低或涂层越厚，流平时间越短，流平效果越好。则要在短时间内使薄涂的粉末涂料达到优异的流平效果具有较大难度。
在现有技术中，专利CN110804377A主要公开了一种以环氧聚酯体系制备的快速固化粉末涂料，涂层厚度在60μm～120μm之间，难以达到薄涂的效果。专利CN109233392A主要公开了一种以纯环氧体系制备的快速固化粉末涂料，喷涂工件需要200～230℃/30～40min预热，进行热喷涂后再以160℃/10min进行固化，同时喷涂厚度在350～500μm，固化时间长，而且难以达到薄涂的效果。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的第一个目的是提供一种粉末涂料，可同时实现薄涂、快速固化和优异的流平性。
具体地，一种粉末涂料，包括如下质量份的制备原料：50～100份聚酯树脂A、10～60份聚酯树脂B、10～20份异氰尿酸三缩水甘油酯、0～90份填料、0～10份助剂、2～5份固化促进剂；所述聚酯树脂A的酸值为10～50mgKON/g、200℃熔体粘度为3000～9000mPa·s，所述聚酯树脂B酸值为50～100mgKON/g、200℃熔体粘度为2000～9000mPa·s。
相对于现有技术，本发明通过将两种酸值的聚酯树脂进行配合，在异氰尿酸三缩水甘油酯固化剂和固化促进剂作用下，可快速固化形成具有优异流平效果的薄涂涂层。
优选地，所述聚酯树脂A酸值为20～40mgKON/g、200℃熔体粘度为3000～5000mPa·s，所述聚酯树脂B酸值为60～85mgKON/g、200℃熔体粘度为4000～9000mPa·s。
优选地，所述粉末涂料包括如下质量份的制备原料：64～80份聚酯树脂A、20～40份聚酯树脂B、10～20份异氰尿酸三缩水甘油酯、15～50份填料、0～10份助剂、2～5份固化促进剂。
所述聚酯树脂A和聚酯树脂B均为端羧基聚酯树脂。
所述流平剂为薄涂专用流平剂，选自分子量为4000～8000的低分子量改性丙烯酸酯，此类薄涂专用流平剂一端为非极性(例如甲基)，一端为极性(例如羧基)，能很好的在短时间使粉末流平。
所述填料和助剂选用通用的填料和助剂，如填料可采用钛白粉、硫酸钡等，助剂可采用透气蜡、安息香等脱气剂、增稠剂或其他粉末涂料用助剂。
所述填料45μm试验筛筛余物≤0.01％。
所述固化促进剂选自二甲基苯胺。固化促进剂能够加速固化，但同时也会影响流平效果，本发明通过优选二甲基苯胺作为固化促进剂，能够同时实现快速固化和优异的流平效果。
本发明的第二个目的是提供上述粉末涂料的制备方法，包括如下步骤：
(1)按比例称取各制备原料，混合、挤出、压片，得到混合物料；
(2)将混合物料粉碎，然后过筛后得到粉末涂料。
步骤(2)中，过筛后的粉末涂料粒径为20～40μm。
步骤(2)粉碎同时加入气相二氧化硅对物料进行分散，所述气相二氧化硅的加入量为粉末涂料质量的0.1％～0.5％。
本发明的第三个目的是提供上述粉末涂料的应用。
具体地，本发明提供上述粉末涂料在箱型容器、家具、家电板、运输工业、农业用具、建筑或结构工程中的应用。
另外，本发明还提供一种涂层的制备方法，将上述粉末涂料涂覆在基材表面，固化形成涂层，所述固化温度为185～195℃，固化时间为2～5min，涂层厚度为35～45μm。
相对于现有技术，本发明具有如下有益效果：
本发明的粉末涂料同时具有三个特性，即优异流平、薄涂以及快速固化，可以在短时间内固化，形成很薄的流平性优异的涂层。同时，本发明的粉末涂料采用聚酯树脂，使粉末涂料具有很好的机械性能和耐盐雾性能，对基材保护到位；采用异氰尿酸三缩水甘油酯固作为固化剂，结合固化促进剂，能够有效地减少固化时间与温度的同时，并且保证涂层固化完全。
具体实施方式
以下结合具体的实施例进一步说明本发明的技术方案。
本发明提供一种粉末涂料，其制备原料及质量份如表1所示。
表1.粉末涂料制备原料及质量份
Figure BDA0002732829090000031
Figure BDA0002732829090000041
表1中，聚酯树脂A为擎天8505，其酸值为22mgKON/g，200℃熔体粘度为6000mPa·s；聚酯树脂B为擎天8001，其酸值为52mgKON/g，200℃熔体粘度为2800mPa·s。
所述金红石钛白粉粒径为D50＝0.1～0.5μm，所述沉淀钡粒径为D50＝1.2μm，所述228钡粒径为8μm；所有填料混合后45μm试验筛筛余物≤0.01％。
所述高分子量改性丙烯酸酯、中分子量改性丙烯酸酯和低分子量改性丙烯酸酯的分子量分别为15000～20000、8000～15000和4000～8000。
上述粉末涂料的制备方法包括如下步骤：
(1)按比例称取各组份，混合、挤出、压片，得到混合物料；
(2)将混合物料粉碎，同时加入粉末涂料质量的0.5％的气相二氧化硅，然后过筛网后得到粒径为20～40μm的粉末涂料。
性能测试：
将上述制备的粉末涂料用高压静电方法或流化床法涂装于热敏基材上，先使用静电喷枪喷涂粉末，然后放入电烘烤箱。固化温度为190±5℃，固化时间为2～5min(可采用电烘烤箱或者热交换炉固化)，涂层厚度为35～45μm，后按照如下标准进行性能测试，结果见表2：
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/T1768-79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)耐酸碱性根据GB/T 9274-1988进行测试；
8)漆膜硬度根据GB/T 6739-2006进行测试；
9)柔韧性根据GB/1731-1993进行测试；
10)流平效果由于没有确定的标准，为此我们将流平粉分为5级，1级为表面明显橘皮，5级为表面达到镜面效果。
表2.涂层性能测试结果
Figure BDA0002732829090000051
测试结果反映，对比例2相较对比例1将高分子量改性丙烯酸酯流平剂替换为中分子量改性丙烯酸酯流平剂后，流平效果稍有改善，不过仍然出现轻微橘皮现象；同时对比例2相较对比例1将环烷酸钴固化促进剂替换成二甲基苯胺固化促进剂，提高了涂层了的机械性能和耐盐雾性能。而实施例1相较对比例2在将中分子量改性丙烯酸酯流平剂替换成低分子量改性丙烯酸酯流平剂后，流平效果具有很大的改善，提升至3.5级。实施例2相较实施例1增加了低酸值聚酯树脂的用量，调整了整体树脂的流动性，使流平效果上升至4级。实施例3在实施例2的基础上选用了更加细腻的沉淀钡作为填料，使流平效果达到了4.5级，接近镜面效果。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种粉末涂料的制备方法，其特征在于：所述粉末涂料包括如下质量份的制备原料：64～80份聚酯树脂A、20～40份聚酯树脂B、10～20份异氰尿酸三缩水甘油酯、15～50份填料、0～10份助剂、2～5份固化促进剂以及流平剂；所述聚酯树脂A为擎天8505，聚酯树脂B为擎天8001；所述固化促进剂选自二甲基苯胺；所述流平剂选自分子量为4000～8000的低分子量改性丙烯酸酯；
所述填料的45μm试验筛筛余物≤0.01％；
所述粉末涂料的制备方法包括如下步骤：
(1)按比例称取各制备原料，混合、挤出、压片，得到混合物料；
(2)将混合物料粉碎，然后过筛后得到粒径为20～40μm的粉末涂料；步骤(2)粉碎同时加入气相二氧化硅对物料进行分散，所述气相二氧化硅的加入量为粉末涂料质量的0.1％～0.5％。
2.权利要求1所述制备方法得到的粉末涂料在箱型容器、家具、家电板、运输工业、农业用具、建筑或结构工程中的应用。
3.一种涂层的制备方法，其特征在于：将权利要求1所述制备方法得到的粉末涂料涂覆在基材表面，固化形成涂层，固化温度为185～195℃，固化时间为2～5min，涂层厚度为35～45μm。
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