CN112480752A - 一种耐油污高附着力的聚乙烯粉末涂料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种耐油污高附着力的聚乙烯粉末涂料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种耐油污高附着力的聚乙烯粉末涂料及其制备方法和应用，属于高分子材料技术领域。其中，所述聚乙烯粉末涂料其原料包括：聚乙烯树脂、双酚A型环氧树脂、端羧基饱和聚酯树脂、马来酸酐接枝改性聚乙烯、固化剂、流平剂、防老剂和干粉流动助剂。本发明制备得到的聚乙烯粉末涂料对钢管表层粘附力高，耐油性好，耐水渗透能力强，涂层外观流平性佳，光亮度高，能够满足在钢管表层具有少量油污的情况下的粘附要求，同时制备方法简单易控，具有良好的实际应用之价值。

Description

一种耐油污高附着力的聚乙烯粉末涂料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种耐油污高附着力的聚乙烯粉末涂料及其制备方法和应用。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
聚乙烯粉末涂料具有原料便宜、耐化学腐蚀、良好的电绝缘性以及低温稳定性等优点，但是现有技术中的聚乙烯粉末涂料其缺点也较为明显，比如使用时机械强度较差，涂膜附着力差，不耐油污，表面易龟裂，防腐和耐候性也有待提高，若要继续扩大聚乙烯粉末涂料的使用范围，提高其在同类产品中的竞争力，改善其使用性能势在必行。
近两年，国家聚焦环境保护，钢管除锈工艺已由传统的酸洗磷化处理改为更加环保的喷(抛)射除锈方法，但随之而来的问题是钢管表层油、油脂等物质无法被清除干净，需要额外增加一道清洗工序，清洗过程中使用的溶剂、乳剂等仍需要经处理后方能排放，这对企业生产成本带来极大提高，若不进行清洗，则残存的油污会影响聚乙烯防腐涂层与钢管表面附着力。
发明内容
针对上述现有技术，经长期的技术与实践探索，本发明提供一种耐油污高附着力的聚乙烯粉末涂料及其制备方法和应用。本发明提供聚乙烯粉末涂料对钢管表层粘附力高，耐油性好，耐水渗透能力强，涂层外观流平性佳，光亮度高，同时制备工艺简单，能耗低；能够满足在钢管表层具有少量油污的情况下的粘附要求。
本发明是通过如下技术方案实现的：
本发明的第一个方面，提供一种耐油污高附着力的聚乙烯粉末涂料，其原料包括：聚乙烯树脂、双酚A型环氧树脂、端羧基饱和聚酯树脂、马来酸酐接枝改性聚乙烯(PE-g-MAH)、固化剂、流平剂、防老剂和干粉流动助剂。
具体的，所述聚乙烯粉末涂料由如下重量份的原料制成：
聚乙烯树脂60-75份、双酚A型环氧树脂5-20份、端羧基饱和聚酯树脂3-5份、马来酸酐接枝改性聚乙烯(PE-g-MAH)5-20份、固化剂0.2-0.5 份、流平剂0.5-5份、防老剂0.5-1份、干粉流动助剂0.1-0.5份。
本发明的第二个方面，提供上述聚乙烯粉末涂料的制备方法，所述制备方法包括：
S1、将聚乙烯树脂、双酚A型环氧树脂、端羧基饱和聚酯树脂、马来酸酐接枝改性聚乙烯、流平剂、防老剂，混合均匀得混合物料；
S2、将混合物料挤出造粒得共混物颗粒；
S3、将共混物颗粒与干粉流动助剂、固化剂混合均匀后磨粉即得。
本发明的第三个方面，提供上述聚乙烯粉末涂料在管道中的应用。
具体的，所述应用包括在钢管防腐中的应用。
上述一个或多个技术方案的有益技术效果：
(1)上述聚乙烯粉末涂料组分中采用分子量相对较小的双酚A型环氧树脂、端羧基饱和聚酯树脂等含多种极性官能团组分，对钢管表面浸润性佳，粘附作用强；
(2)上述聚乙烯粉末涂料组分中含有的多种活性基团(环氧基团、羧基、酸酐基团等)在涂塑过程高温条件下(≥200℃)可发生微交联反应，形成互穿网络体系，增强了涂层韧性与强度，减少了小分子物质的加入对涂层力学性能的影响；
(3)上述聚乙烯粉末涂料中双酚A型环氧树脂的加入有效提高了复合材料表面硬度，便于磨粉成型及涂层耐划伤性。
综上，上述技术方案制备得到的聚乙烯粉末涂料对钢管表层粘附力高，耐油性好，耐水渗透能力强，涂层外观流平性佳，光亮度高，能够满足在钢管表层具有少量油污的情况下的粘附要求，同时制备方法简单易控，具有良好的实际应用之价值。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。应理解，本发明的保护范围不局限于下述特定的具体实施方案；还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本发明的保护范围。
结合具体实例对本发明作进一步的说明，以下实例仅是为了解释本发明，并不对其内容进行限定。如果实施例中未注明的实验具体条件，通常按照常规条件，或按照试剂公司所推荐的条件；下述实施例中所用的试剂、耗材等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
如前所述，现有技术中的聚乙烯粉末涂料其缺点也较为明显，比如使用时机械强度较差，涂膜附着力差，不耐油污，表面易龟裂，防腐和耐候性也有待提高，若要继续扩大聚乙烯粉末涂料的使用范围，提高其在同类产品中的竞争力，改善其使用性能势在必行。
有鉴于此，本发明的一个典型具体实施方式中，提供一种耐油污高附着力的聚乙烯粉末涂料，其原料包括：聚乙烯树脂、双酚A型环氧树脂、端羧基饱和聚酯树脂、马来酸酐接枝改性聚乙烯(PE-g-MAH)、固化剂、流平剂、防老剂和干粉流动助剂。
本发明的又一具体实施方式中，所述聚乙烯树脂为线性低密度聚乙烯或低密度聚乙烯中的一种或两种，其密度小于0.94，熔指为10-100g/10min；具体的，所述聚乙烯树脂为线性低密度聚乙烯与低密度聚乙烯的混合物，所述线性低密度聚乙烯与低密度聚乙烯的质量比为1～4：1；更具体的，所述线性低密度聚乙烯为LLDPE 2650，所述低密度聚乙烯为ELITE 5815；
本发明的又一具体实施方式中，所述双酚A型环氧树脂为普通固态环氧树脂，环氧当量为200-1000g/eq，平均分子量为400-2000；
本发明的又一具体实施方式中，所述端羧基饱和聚酯树脂，羧基当量为 500-1500g/eq，平均分子量为400-2000；
本发明的又一具体实施方式中，所述马来酸酐接枝改性聚乙烯熔指为 2-10g/10min，酸酐接枝率为0.5-2.0％，酸酐残余量小于0.1％；
本发明的又一具体实施方式中，所述马来酸酐接枝聚乙烯中的酸酐基与饱和聚酯树脂中的羧基基团摩尔数总和与双酚A型环氧树脂中的环氧基团摩尔数比值为0.1-0.8，优选的为0.2-0.4；
本发明的又一具体实施方式中，所述固化剂为芳香胺类、酚类固化剂，进一步优选为羟基封端酚类固化剂；其与环氧树脂结构相似，因此相容性好，制得涂膜耐蚀性、韧性更佳；
本发明的又一具体实施方式中，所述流平剂为本技术领域常用的流平剂即可，如聚乙烯蜡、硬脂酸类、乙撑双硬脂酰胺(EBS)等。
本发明的又一具体实施方式中，所述防老剂为本技术领域常用的聚乙烯类抗氧剂和/或光稳定剂；从而延缓涂料老化进程，延长涂料使用寿命。
本发明的又一具体实施方式中，所述干粉流动助剂优选为疏水型气相二氧化硅，其能有效改善环氧树脂体系的流变特性，提高疏水性能和防腐性，改善介电性能，提高耐划伤性。
本发明的又一具体实施方式中，所述聚乙烯粉末涂料由如下重量份的原料制成：
聚乙烯树脂60-75份、双酚A型环氧树脂5-20份、端羧基饱和聚酯树脂3-5份、马来酸酐接枝改性聚乙烯(PE-g-MAH)5-20份、固化剂0.2-0.5 份、流平剂0.5-5份、防老剂0.5-1份、干粉流动助剂0.1-0.5份。
本发明的又一具体实施方式中，提供上述聚乙烯粉末涂料的制备方法，所述制备方法包括：
S1、将聚乙烯树脂、双酚A型环氧树脂、端羧基饱和聚酯树脂、马来酸酐接枝改性聚乙烯、流平剂、防老剂，混合均匀得混合物料；
S2、将混合物料挤出造粒得共混物颗粒；
S3、将共混物颗粒与干粉流动助剂、固化剂混合均匀后磨粉即得。
本发明的又一具体实施方式中，所述步骤S1中，混合可采用高速混合机进行，控制转速为200-1200r/min；从而有利于混合更加均匀。
本发明的又一具体实施方式中，所述步骤S2中，挤出造粒可采用同向双螺杆挤出机，进一步为高速同向反应式双螺杆挤出机；更进一步的，所述高速同向反应式双螺杆挤出机长径比为45：1。
本发明的又一具体实施方式中，挤出温度为125-150℃，转速为 400-800r/min；通过控制挤出温度和挤出机转速，从而保证挤出熔体的混合均匀性和稳定性。
本发明的又一具体实施方式中，所述步骤S3中，磨粉可采用常温磨盘式磨粉机，其为通用型塑料磨粉设备，其冷却系统为水冷，控制筛网目数为 20-80目。
本发明的又一具体实施方式中，提供上述聚乙烯粉末涂料在管道中的应用。
具体的，所述应用包括在钢管防腐中的应用。
以下通过实施例对本发明做进一步解释说明，但不构成对本发明的限制。应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。各实施例和对比例中选用原料具体情况如下：
聚乙烯树脂A：LLDPE 2650，天津中沙石化；
聚乙烯树脂B：ELITE 5815，美国陶氏化学；
双酚A型环氧树脂：E-12，安徽美佳新材料，环氧当量为700-800g/ep；
端羧基饱和聚酯树脂：SJ5C，安徽神剑新材料，羧基当量为500-700g/ep；
马来酸酐接枝改性聚乙烯：mPE-g-MAH，熔指为7-9g/10min，接枝率为1.1％；
固化剂：Amanda969A-2羟基封端酚类固化剂，大庆庆鲁朗润；
流平剂：聚乙烯蜡，分子量为2000-4000；
防老剂：抗氧剂1010；
干粉流动助剂：气相二氧化硅R972，赢创德固赛。
实施例1-6及对比例1-5的聚乙烯粉末涂料其原料及原料配比如下表1 所示：
Figure BDA0002816515200000061
Figure BDA0002816515200000071
实施例1-6及对比例1-5的聚乙烯粉末涂料的制备方法如下：
(1)按照上表1配方比例称取聚乙烯树脂、双酚A型环氧树脂、端羧基饱和聚酯树脂、马来酸酐接枝改性聚乙烯、流平剂和防老剂，经高速混合机(转速为1000r/min)混合均匀，得到混合物料；
(2)将混合物料经高速同向反应式双螺杆挤出机(长径比为45:1)挤出造粒，得到共混物颗粒；
(3)将共混物颗粒与干粉流动助剂、固化剂混合均匀后，经常温磨盘式磨粉机磨粉，筛分出粒径合适的粉末成品。
步骤(2)中，实施例1-6及对比例1-4中高速同向反应式双螺杆挤出机挤出温度为130℃，挤出机转速为600r/min；对比例5中挤出温度为160℃，挤出机转速为600r/min；
步骤(3)中，所述常温磨盘式磨粉机为通用型塑料磨粉设备，其冷却系统为水冷，筛网目数为60目。
效果验证
测试项目及其测试方法：
(1)力学性能：拉伸强度、断裂伸长率
制样方法：取适量成品粉末放入模具内(模具表面喷涂少量脱模剂或涂刷不粘涂层处理)，置于平板硫化机上190℃预热10分钟，随后加压5MPa，经3次排气后保压5分钟，再以每分钟15-20℃速率降至室温。依据标准 GB/T1040进行测试。
(2)涂层外观：取159*6*2000mm型号表面喷涂有防锈油脂的钢管，钢管表面经抛丸工序处理后，将钢管预热至220℃，预热时间不少于1小时，涂覆聚乙烯粉末，涂层厚度为800-950um，待自然冷却流平后，观察管材外观；
(3)涂层附着力测试：制样方法与(2)相同，依据标准CJ/T 120中的测试方法进行测试；
试验结果见表2。
表2
Figure BDA0002816515200000081
Figure BDA0002816515200000091
最后应该说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用 于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对 于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方 案进行修改，或者对其中部分进行等同替换。凡在本发明的精神和原 则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的 保护范围之内。上述虽然对本发明的具体实施方式进行了描述，但并 非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明 的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做 出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种耐油污高附着力的聚乙烯粉末涂料，其特征在于，其原料包括：聚乙烯树脂、双酚A型环氧树脂、端羧基饱和聚酯树脂、马来酸酐接枝改性聚乙烯、固化剂、流平剂、防老剂和干粉流动助剂。
2.如权利要求1所述的聚乙烯粉末涂料，其特征在于，所述聚乙烯树脂为线性低密度聚乙烯或低密度聚乙烯中的一种或两种，其密度小于0.94，熔指为10-100g/10min；
所述双酚A型环氧树脂为普通固态环氧树脂，环氧当量为200-1000g/eq，平均分子量为400-2000；
所述端羧基饱和聚酯树脂，羧基当量为500-1500g/eq，平均分子量为400-2000。
3.如权利要求1所述的聚乙烯粉末涂料，其特征在于，所述马来酸酐接枝改性聚乙烯熔指为2-10g/10min，酸酐接枝率为0.5-2.0％，酸酐残余量小于0.1％。
4.如权利要求3所述的聚乙烯粉末涂料，其特征在于，所述马来酸酐接枝聚乙烯中的酸酐基与饱和聚酯树脂中的羧基基团摩尔数总和与双酚A型环氧树脂中的环氧基团摩尔数比值为0.1-0.8；优选为0.2-0.4。
5.如权利要求1所述的聚乙烯粉末涂料，其特征在于，所述固化剂为芳香胺类和/或酚类固化剂；优选为羟基封端酚类固化剂；
所述流平剂包括聚乙烯蜡、硬脂酸类和EBS；
所述防老剂为聚乙烯类抗氧剂和/或光稳定剂；
所述干粉流动助剂为疏水型气相二氧化硅。
6.如权利要求1-5任一项所述的聚乙烯粉末涂料，其特征在于，所述聚乙烯粉末涂料由如下重量份的原料制成：
聚乙烯树脂60-75份、双酚A型环氧树脂5-20份、端羧基饱和聚酯树脂3-5份、马来酸酐接枝改性聚乙烯5-20份、固化剂0.2-0.5份、流平剂0.5-5份、防老剂0.5-1份、干粉流动助剂0.1-0.5份。
7.如权利要求1-6任一项所述聚乙烯粉末涂料的制备方法，所述制备方法包括：
S1、将聚乙烯树脂、双酚A型环氧树脂、端羧基饱和聚酯树脂、马来酸酐接枝改性聚乙烯、流平剂、防老剂，混合均匀得混合物料；
S2、将混合物料挤出造粒得共混物颗粒；
S3、将共混物颗粒与干粉流动助剂、固化剂混合均匀后磨粉即得。
8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，混合采用高速混合机进行，控制转速为200-1200r/min；
所述步骤S2中，挤出造粒采用高速同向反应式双螺杆挤出机；优选的，所述高速同向反应式双螺杆挤出机长径比为45：1；
挤出温度为125-150℃，转速为400-800r/min；
所述步骤S3中，磨粉采用常温磨盘式磨粉机，控制筛网目数为20-80目。
9.权利要求1-6任一项所述聚乙烯粉末涂料在管道中的应用。
10.如权利要求9所述应用，其特征在于，所述应用包括钢管防腐。
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