CN112745740B - 一种消光耐刮擦粉末涂料组合物及其制备方法和消光耐刮擦涂层 - Google Patents

一种消光耐刮擦粉末涂料组合物及其制备方法和消光耐刮擦涂层 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种消光耐刮擦粉末涂料组合物，其原料至少包括热固性树脂，以及苯乙烯‑马来酸酐聚合物，所述苯乙烯‑马来酸酐聚合物与热固性树脂可发生交联固化反应；本发明还公开了一种如上所述消光耐刮擦粉末涂料组合物的制备方法，将所述原料通过混合、熔融挤出以及破碎后得到；本发明还公开了一种消光耐刮擦涂层，向基材喷涂如上所述的消光耐刮擦粉末涂料组合物后进行固化成型；本发明获得的固化涂膜可以同时获得令人惊讶的优异消光和耐刮擦效果。

Description

一种消光耐刮擦粉末涂料组合物及其制备方法和消光耐刮擦 涂层
技术领域
本发明属于粉末涂料领域，具体涉及一种消光耐刮擦粉末涂料组合物，本发明还涉及该消光耐刮擦粉末涂料组合物的制备方法及其应用的消光耐刮擦涂层。
背景技术
现有的消光型粉末涂料的消光技术通常采用具有不同固化速度的两种热固性树脂在同时进行交联固化反应时产生的不相容性而实现对其固化涂膜的消光效果。然而，该技术方案下所能实现的消光效果通常仍然难以稳定可靠地实现在60°角测试下10％以下的光泽度，更加更重要的是，采用该消光机理的固化涂膜在耐刮擦性能上的表现也相对较差。另外也有添加常规消光剂来实现对其固化涂膜适当的消光效果，该方案的消光效果更加有限。
因此，本申请人希望寻求新的技术方案来实现同时具有消光和耐刮擦优异效果表现的粉末涂料产品。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种消光耐刮擦粉末涂料组合物及其制备方法和涂层，其获得的固化涂膜可以同时获得令人惊讶的优异消光和耐刮擦效果。
本发明采用的技术方案如下：
一种消光耐刮擦粉末涂料组合物，其原料至少包括热固性树脂，以及苯乙烯-马来酸酐聚合物，所述苯乙烯-马来酸酐聚合物与热固性树脂可发生交联固化反应。
优选地，所述苯乙烯-马来酸酐聚合物占所述粉末涂料组合物重量份数比例范围为10-35wt％。
优选地，所述苯乙烯-马来酸酐聚合物的数均分子量不小于1500，和/或其重均分子量不小于5000。
优选地，所述苯乙烯-马来酸酐聚合物的酸值不低于200mgKOH/g，和/或其玻璃化温度大于100℃。本申请涉及的酸值依据检测标准ASTM D3644-2006进行测试得到；涉及的玻璃化温度数据通过METTLER热分析仪检测得到的，所采用测试方法采用差示扫描热法DSC(英文全称为：Differential Scanning Calorimetry)，其加热升温速度参数设置在20℃/分钟。
优选地，所述热固性树脂占所述粉末涂料组合物重量份数比例范围为20-80wt％。
优选地，所述热固性树脂包括环氧树脂。
优选地，其原料还包括与热固性树脂可发生交联固化反应的辅助固化剂。
优选地，一种如上所述消光耐刮擦粉末涂料组合物的制备方法，其特征在于，将所述原料通过混合、熔融挤出以及破碎后得到。
优选地，一种消光耐刮擦涂层，向基材喷涂如上所述的消光耐刮擦粉末涂料组合物后进行固化成型。
优选地，所述消光耐刮擦涂层在60°角测试下的光泽不大于10％，和/或可通过铅笔硬度4H要求。本申请涉及的光泽(60°角)数据是依据ISO 2813-2014测试得到的，涉及的铅笔硬度测试结果是依据铅笔硬度测试标准TB/T 6739-1996测试得到的。
本申请涉及的苯乙烯-马来酸酐聚合物是指通过苯乙烯(包括苯乙烯的衍生物)和马来酸酐(包括马来酸酐的衍生物)通过聚合反应得到的聚合物，其中具体地，在合成原料中，苯乙烯和马来酸酐的重量份比例可以选择为4：1-1：4，更优选为3:1-1:1,最为优选为2：1。
本申请涉及的苯乙烯-马来酸酐聚合物包括如下化学结构式：
Figure BDA0002869402250000031
在现有对苯乙烯-马来酸酐聚合物的已知应用中，因其具有良好的耐高温性、耐磨性以及高光泽度等特征被应用于相关具有高光耐磨需求的产品领域中。申请人通过检索，发现有提出将苯乙烯-马来酸酐聚合物应用于粉末涂料产品中的相关技术有公开号为CN1467256A的发明专利，其具体公开了一种一种由含有具有缩水甘油基和/或β-甲基缩水甘油基的乙烯性不饱和单体作为必需单体而共聚合所得到的含有缩水甘油基的丙烯酸酯树脂(A)与多元羧基固化剂(B)构成的热固性粉末涂料组合物,通过使用苯乙烯-马来酸酐共聚物的醇类加成体(C),在不改变通常的粉末涂料的制造工序的情况下得到热固性粉末涂料组合物；该技术方案是将苯乙烯-马来酸酐共聚物与一元醇类物质发生加成反应制得苯乙烯-马来酸酐共聚物的醇类加成体(C)，该醇类加成体(C)作为粉末涂料组合物中的功能助剂，用于实现固化涂膜的高光泽(60°角测试下光泽度在80％以上)以及耐擦伤效果。因此，现有技术对苯乙烯-马来酸酐共聚物的应用认知始终是将其与醇类物质进行加成反应后实现高光涂膜效果。
本申请人非常惊喜地发现将苯乙烯-马来酸酐共聚物直接作为热固性树脂的固化剂，苯乙烯-马来酸酐共聚物的酸酐基团直接与热固性树脂中的有效官能团(可包括环氧基)进行交联固化反应后，其获得的固化涂膜可以同时获得令人惊讶的优异消光和耐刮擦效果。
具体实施方式
本实施例提出了一种消光耐刮擦粉末涂料组合物，其原料至少包括热固性树脂，以及苯乙烯-马来酸酐聚合物，苯乙烯-马来酸酐聚合物与热固性树脂可发生交联固化反应；本申请在实施时，可以根据实际需要来选择苯乙烯-马来酸酐聚合物和热固性树脂的添加重量份比例，本申请对此没有唯一优选限定。
通过实验发现，过低重量份比例的苯乙烯-马来酸酐聚合物难以实现良好的消光和耐刮擦效果，而过高重量份比例的苯乙烯-马来酸酐聚合物不会继续增加消光和耐刮擦效果，但会导致涂膜基本性能变差而且也会增加了原料成本，为了实现在所取得对应技术效果和节约配方原料成本之间进行良好平衡，因此优选地，在本实施方式中，苯乙烯-马来酸酐聚合物占粉末涂料组合物重量份数比例范围为10-35wt％，更优选为10-25wt％；优选地，苯乙烯-马来酸酐聚合物的数均分子量不小于1500，更优选为不小于2500，更进一步优选为3000-5000，和/或其重均分子量不小于5000，更优选为不小于6000，更进一步优选为7000-12000；苯乙烯-马来酸酐聚合物具有超高酸值以及玻璃化温度表现，优选地，在本实施方式中，苯乙烯-马来酸酐聚合物的酸值不低于200mgKOH/g，更优选为不低于250mgKOH/g，其玻璃化温度大于100℃，更优选为大于120℃。具体优选地，在本实施方式中，苯乙烯-马来酸酐聚合物的型号可具体选用CRAY VALLEY的SMA 3000，其包括如下化学结构式：
Figure BDA0002869402250000041
其中，其数均分子量为3800，重均分子量为9500，酸值为285mgKOH/g，玻璃化温度为125℃。当然地，也可以选用其他苯乙烯-马来酸酐聚合物，同样可以实现类似的技术效果。
优选地，热固性树脂占粉末涂料组合物重量份数比例范围为20-80wt％，更优选为30-70wt％，进一步优选为35-65wt％；优选地，在本实施方式中，热固性树脂包括环氧树脂，也可以采用其他具有环氧基团的热固性树脂，例如GMA丙烯酸树脂，其中，GMA为Glycidylmethacylate的缩写，其中文意思为：甲基丙烯酸缩水甘油酯，或其他具有可与苯乙烯-马来酸酐聚合物发生交联固化反应的热固性树脂，本申请在实施时对此也不做唯一限定。
优选地，在本实施方式中，消光耐刮擦粉末涂料组合物的原料还包括与热固性树脂可发生交联固化反应的辅助固化剂，用于提高固化涂膜的交联反应程度，提升固化涂膜的基本性能，进而可以节约苯乙烯-马来酸酐聚合物的用量，利于节约配方原料成本；进一步优选地，辅助固化剂可包括酸酐类固化剂和/或聚酯树脂和/或酚醛树脂/和/或其他可与热固性树脂发生交联固化反应的各类公知固化剂，本申请在实施时对此也同样不做唯一限定。
本申请在具体实施时，可以选择在消光耐刮擦粉末涂料组合物中添加公知的流平剂、脱气剂、分散剂或其他助剂等，为了节约原料成本和调节涂层颜色，也可以在消光耐刮擦粉末涂料组合物中添加合适重量份比例的颜填料，这些都是本领域技术人员的常规技术选择。
本申请中的消光耐刮擦粉末涂料组合物可通过公知工艺制备技术得到，其中优选地，一种如上消光耐刮擦粉末涂料组合物的制备方法，将原料通过混合、熔融挤出以及破碎后得到，可具体优选包括称量、预混、熔融挤出、磨粉、旋风分离等工序。当然也可以采用其他公知制备工艺来得到本实施例的消光耐刮擦粉末涂料组合物，本申请对其制备工艺没有特别限定之处。
优选地，一种消光耐刮擦涂层，向基材喷涂如上的消光耐刮擦粉末涂料组合物后进行固化成型；本实施例的消光耐刮擦涂层厚度可以根据实际需要进行具体选择，建议的涂层厚度范围为60-120μm(测试标准依据为：ISO 2360-2017)。
优选地，消光耐刮擦涂层在60°角测试下的光泽不大于10％，和/或可通过铅笔硬度4H要求。
为了验证本申请实施时的技术效果，本申请特别进行了以下实施例和对比例作为粉末涂料组合物的配方原料进行具体测试性能对比：
实施例1：一种消光耐刮擦粉末涂料组合物，根据下表1准备原料：
表1本实施例1的配方原料表
Figure BDA0002869402250000061
实施例2：一种消光耐刮擦粉末涂料组合物，根据下表2准备原料：
表2本实施例2的配方原料表
Figure BDA0002869402250000062
实施例3：一种消光耐刮擦粉末涂料组合物，根据下表3准备原料：
表3本实施例3的配方原料表
Figure BDA0002869402250000063
Figure BDA0002869402250000071
实施例4：一种消光耐刮擦粉末涂料组合物，根据下表3准备原料：
表4本实施例4的配方原料表
Figure BDA0002869402250000072
实施例5：一种消光耐刮擦粉末涂料组合物，根据下表5准备原料：
表5本实施例5的配方原料表
Figure BDA0002869402250000073
Figure BDA0002869402250000081
实施例6：一种消光耐刮擦粉末涂料组合物，根据下表6准备原料：
表6本实施例6的配方原料表
Figure BDA0002869402250000082
实施例7：一种消光耐刮擦粉末涂料组合物，根据下表7准备原料：
表7本实施例7的配方原料表
Figure BDA0002869402250000083
实施例8：一种消光耐刮擦粉末涂料组合物，根据下表8准备原料：
表8本实施例8的配方原料表
Figure BDA0002869402250000091
对比例1：按照下表1准备其粉末涂料组合物的原料：
表9对比例1的配方原料表
Figure BDA0002869402250000092
对比例2：按照下表10准备其粉末涂料组合物的原料：
表10对比例2的配方原料表
Figure BDA0002869402250000101
对比例3：按照下表3准备其粉末涂料组合物的原料：
表11对比例3的配方原料表
Figure BDA0002869402250000102
本申请为以上各实施例1-8以及对比例1-3分别制备得到了粉末涂料组合物，在相同规格的铝基材上进行喷涂、固化后(固化条件可依据适配的树脂固化条件来做具体常规选择)分别得到涂层，并对各涂层进行了如下表12所述的性能测试对比。
表12本申请各实施例以及各对比例的性能测试对比表
光泽(60°角) 铅笔硬度测试结果
实施例1 ≤10％ 通过Pass 4H
实施例2 ≤10％ 通过Pass 4H
实施例3 ≤10％ 通过Pass 4H
实施例4 ≤10％ 通过Pass 4H
实施例5 ≤10％ 通过Pass 4H
实施例6 ≤10％ 通过Pass 4H
实施例7 ≤10％ 通过Pass 4H
实施例8 ≤10％ 通过Pass 4H
实施例9 ≤10％ 通过Pass 4H
实施例10 ≤10％ 通过Pass 4H
实施例11 ≤10％ 通过Pass 4H
实施例12 ≤10％ 通过Pass 4H
对比例1 ≥80％ 通过Pass 2B
对比例2 ≤10％ 通过Pass 2B
对比例3 15-40％ 通过Pass H
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种消光耐刮擦粉末涂料组合物，其特征在于，其原料由热固性树脂、苯乙烯-马来酸酐聚合物、/和流平剂、/和分散剂、/和脱气剂、/和颜填料组成，所述热固性树脂采用环氧树脂或其他具有环氧基团的热固性树脂，所述苯乙烯-马来酸酐聚合物与热固性树脂可发生交联固化反应；所述苯乙烯-马来酸酐聚合物占所述粉末涂料组合物重量份数比例范围为10-35wt%；其原料还包括与热固性树脂可发生交联固化反应的辅助固化剂，所述辅助固化剂包括酸酐类固化剂和/或聚酯树脂和/或酚醛树脂；所述热固性树脂占所述粉末涂料组合物重量份数比例范围为35-65 wt%；向基材喷涂所述的消光耐刮擦粉末涂料组合物后进行固化成型得到消光耐刮擦涂层，所述消光耐刮擦涂层在60°角测试下的光泽不大于10%，和/或可通过铅笔硬度4H要求；
将苯乙烯-马来酸酐共聚物直接作为所述热固性树脂的固化剂，所述苯乙烯-马来酸酐共聚物的酸酐基团直接与热固性树脂中的有效官能团进行交联固化反应后，其获得的固化涂膜可以同时获得消光和耐刮擦效果。
2.根据权利要求1所述的消光耐刮擦粉末涂料组合物，其特征在于，所述苯乙烯-马来酸酐聚合物的数均分子量不小于1500，和/或其重均分子量不小于5000。
3.根据权利要求1所述的消光耐刮擦粉末涂料组合物，其特征在于，所述苯乙烯-马来酸酐聚合物的酸值不低于200 mgKOH/g，和/或其玻璃化温度大于100℃。
4.一种如权利要求1-3之一所述消光耐刮擦粉末涂料组合物的制备方法，其特征在于，将所述原料通过混合、熔融挤出以及破碎后得到。
5.一种消光耐刮擦涂层，其特征在于，向基材喷涂如权利要求1-3之一所述的消光耐刮擦粉末涂料组合物后进行固化成型。
6.根据权利要求5所述的消光耐刮擦涂层，其特征在于，所述消光耐刮擦涂层在60°角测试下的光泽不大于10%，和/或可通过铅笔硬度4H要求。
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