CN112745746A - 一种耐候高光粉末涂料组合物及其涂层 - Google Patents

一种耐候高光粉末涂料组合物及其涂层 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐候高光粉末涂料组合物，包括重量份比例不低于70wt％的聚酯树脂、用于聚酯树脂交联固化的固化剂以及颜料，其中，固化剂包括第一固化剂和辅助固化剂，辅助固化剂包括异氰酸酯化合物；本发明还涉及了该耐候高光粉末涂料组合物应用的耐候高光涂层，在60°角测试下的光泽度不小于90％，同时经耐氙灯3000h测试后固化涂膜的保光率可控制在50％以上。

Description

一种耐候高光粉末涂料组合物及其涂层
技术领域
本发明属于粉末涂料领域，具体涉及一种耐候高光粉末涂料组合物，本发明还涉及该耐候高光粉末涂料组合物应用的耐候高光涂层。
背景技术
热固性粉末涂料因其具有绿色环保、能耗低、施工方便以及无VOC排放等优点，因而被广泛用于替代油漆以及水性漆来实现对各领域产品的防护装饰。
但将其应用于一些具有特定需求的产品领域时，常规粉末涂料产品通常无法满足。具体来说，粉末涂料产品要想实现高光泽表现就要求粉末涂料的聚酯树脂具有较低的粘度确保能够充分熔融流平，然而使用低粘聚酯树脂通常会影响其固化涂膜的耐候性能。因此同时实现具有优异耐候效果以及高光泽度效果的粉末涂料产品本身存在技术难点。目前已有耐候型高光泽分聚酯树脂技术公开(如公开号为CN102127212A的发明专利)通过调节所制备得到聚酯树脂的玻璃化转变温度和粘度来同时提高其应用粉末涂料产品的60°光泽度以及耐候性等性能。然而该技术方案在耐候性的表现不够优异，无法满足具有超耐候高光泽的应用需求。
因此，本申请人希望寻求新的技术方案来解决以上技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种耐候高光粉末涂料组合物及其涂层，耐候高光涂层在60°角测试下的光泽度不小于90％，同时经耐氙灯3000h 测试后固化涂膜的保光率可控制在50％以上。
本发明采用的技术方案如下：
一种耐候高光粉末涂料组合物，包括重量份比例不低于70wt％的聚酯树脂、用于聚酯树脂交联固化的固化剂以及颜料，其中，所述固化剂包括第一固化剂和辅助固化剂，所述辅助固化剂包括异氰酸酯化合物。本申请涉及的异氰酸酯化合物是指异氰酸各种酯类化合物的总称，具体可包括封闭型异氰酸酯或异氰酸酯二聚体或多异氰酸酯等。
优选地，所述颜料包括碳黑。
优选地，所述碳黑的吸油值范围为140-200ml/100g。
优选地，所述碳黑的BET比表面面积为500-600m2/g。
优选地，所述碳黑占所述粉末涂料的重量份比例范围为0.5-2.5wt％。
优选地，所述第一固化剂包括TGIC。
优选地，所述第一固化剂占所述粉末涂料组合物的重量份比例范围为 3-20wt％。
优选地，所述辅助固化剂占所述粉末涂料组合物的重量份比例范围为 3-10wt％。
优选地，所述聚酯树脂的酸值不高于65mg KOH/g。
优选地，所述聚酯树脂在200℃下的粘度范围为1500-4500mPa.s。
优选地，一种耐候高光涂层，向基材上喷涂如上所述的耐候高光粉末涂料组合物，然后进行固化得到；所述耐候高光涂层在60°角测试下的光泽度不小于90％。
需要说明的是，本申请涉及的吸油值检测标准依据为ASTM-D-2414-2017；涉及的BET比表面面积检测标准依据为ASTM D 6556-2004；涉及的酸值检测标准依据为ISO 3682-1998；涉及的粘度检测标准依据为ASTM D 4287-1994，所采用的检测设备为ICI锥板粘度计(CONE&PLATE)。
本申请通过采用高重量份比例(不低于70wt％)的聚酯树脂作为粉末涂料组合物的原料主体，确保粉末涂料在熔融时的良好流平性，不会影响固化涂膜的高光泽效果，在采用第一固化剂(主固化剂)与聚酯树脂中的羧基基团进行交联固化反应的同时，进一步通过异氰酸酯化合物与聚酯树脂中的羟基基团同时进行交联固化反应，可以明显提高固化涂膜的交联固化程度，进而保障了本发明固化涂膜具有优异的耐候性(耐氙灯3000h测试后，固化涂膜的保光率可控制在50％以上)；本申请还也别提出了采用碳黑作为粉末涂料组合物的颜料(非作为常规粉末涂料产品中高重量份的填料目使用)，不仅不会影响产品的耐候性和流平性能，而且申请人还惊喜地发现由于碳黑作为颜料可实现对其固化涂膜L值的调节(不高于35)，可以高效快速吸收外部各波长段的光照，进而进一步提高固化涂膜的高光泽效果。
具体实施方式
本实施例提出了一种耐候高光粉末涂料组合物，包括重量份比例不低于 70wt％的聚酯树脂、用于聚酯树脂交联固化的固化剂以及颜料，其中，固化剂包括第一固化剂和辅助固化剂，辅助固化剂包括异氰酸酯化合物。优选地，在本实施方式中，辅助固化剂占粉末涂料组合物的重量份比例范围为 3-10wt％，更优选为6-10wt％。
通过实验验证后发现，具有适中吸油值大小以及高BET比表面面积的碳黑本身具有优异的耐候效果，而且可以利于在粉末涂料组合物中的分散以及着色效果，可进一步提高固化涂膜的高光泽效果：优选地，在本实施方式中，颜料包括碳黑，进一步优选地，碳黑的吸油值范围为140-200ml/100g；碳黑的BET比表面面积为500-600m2/g，建议选用型号为COLOUR BLACK FW 200 的碳黑，其吸油值为160ml/100g，其BET比表面面积为500m2/g；碳黑占粉末涂料的重量份比例范围为0.5-2.5wt％，更优选为1-2wt％。
优选地，在本实施方式中，第一固化剂采用TGIC(异氰尿酸三缩水甘油酯)；第一固化剂占粉末涂料组合物的重量份比例范围为3-20wt％，更优选为5-15wt％，更进一步优选为5-10wt％；在其他实施方式中，也可以尝试采用HAA(β-羟烷基酰胺)型化合物作为聚酯树脂的固化剂，但是由于HAA型固化剂容易发生涂膜针孔问题，不利于涂膜的流平以及耐候性能，因此本申请人不建议采用HAA作为优选固化剂。
优选地，在本实施方式中，聚酯树脂的酸值不高于65mg KOH/g，优选为不高于50mgKOH/g，更进一步优选为25-45mg KOH/g；优选地，聚酯树脂在 200℃下的粘度范围为1500-4500mPa.s，优选为1500-3000mPa.s，更为优选为 1500-2500mPa.s。
本申请在具体实施时，也可以选择在耐候高光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，这些都是本领域技术人员的常规技术选择。本申请中的耐候高光粉末涂料组合物可通过公知工艺制备技术得到，公知工艺制备技术通常包括：称量、预混、熔融挤出、磨粉、旋风分离等工序后制备得到，当然也可以采用其他公知制备工艺来得到本实施例的耐候高光粉末涂料组合物，本申请对其制备工艺没有特别限定之处。
本实施例还提出了一种耐候高光涂层，向基材上喷涂如上所述的耐候高光粉末涂料组合物，然后进行固化得到；耐候高光涂层在60°角测试下的光泽度不小于90％。本实施例的耐候高光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)。
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多组实施例作为耐候高光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1：一种耐候高光粉末涂料组合物，根据下表1准备原料：
表1本实施例1的配方原料表
Figure RE-GDA0002948099660000041
Figure RE-GDA0002948099660000051
实施例2：一种耐候高光粉末涂料组合物，根据下表2准备原料：
表2本实施例2的配方原料表
Figure RE-GDA0002948099660000052
实施例3：一种耐候高光粉末涂料组合物，根据下表3准备原料：
表3本实施例3的配方原料表
Figure RE-GDA0002948099660000053
Figure RE-GDA0002948099660000061
实施例4：一种耐候高光粉末涂料组合物，根据下表4准备原料：
表4本实施例4的配方原料表
Figure RE-GDA0002948099660000062
实施例5：一种耐候高光粉末涂料组合物，根据下表5准备原料：
表5本实施例5的配方原料表
Figure RE-GDA0002948099660000063
实施例6：一种耐候高光粉末涂料组合物，根据下表6准备原料：
表6本实施例6的配方原料表
Figure RE-GDA0002948099660000071
实施例7：一种耐候高光粉末涂料组合物，根据下表7准备原料：
表7本实施例7的配方原料表
Figure RE-GDA0002948099660000072
实施例8：一种耐候高光粉末涂料组合物，根据下表8准备原料：
表8本实施例8的配方原料表
Figure RE-GDA0002948099660000073
Figure RE-GDA0002948099660000081
实施例9：一种耐候高光粉末涂料组合物，根据下表9准备原料：
表9本实施例9的配方原料表
Figure RE-GDA0002948099660000082
对比例1：本对比例1的粉末涂料组合物根据下表10准备原料：
表10本对比例1的配方原料表
Figure RE-GDA0002948099660000083
对比例2：本对比例2的粉末涂料组合物根据下表11准备原料：
表11本对比例2的配方原料表
Figure RE-GDA0002948099660000091
对比例3：本对比例3的粉末涂料组合物根据下表12准备原料：
表12本对比例3的配方原料表
Figure RE-GDA0002948099660000092
本申请为以上各实施例1-9以及对比例1-3分别制备得到了金属粉末涂料组合物，在铝质基材上进行喷涂、固化后(固化条件统一选择为：200℃ @15min)分别得到涂层，并对各涂层进行了如下表13所示的性能测试对比：
表13本申请各实施例以及各对比例的性能测试对比表
Figure RE-GDA0002948099660000101
需要特别说明的是，本实施例涉及的性能测试是依据下表14所述的测试标准或条件进行的。
表14测试项目和测试标准或条件
Figure RE-GDA0002948099660000102
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 (11)

1.一种耐候高光粉末涂料组合物，其特征在于，包括重量份比例不低于70wt％的聚酯树脂、用于聚酯树脂交联固化的固化剂以及颜料，其中，所述固化剂包括第一固化剂和辅助固化剂，所述辅助固化剂包括异氰酸酯化合物。
2.根据权利要求1所述的耐候高光粉末涂料组合物，其特征在于，所述颜料包括碳黑。
3.根据权利要求2所述的耐候高光粉末涂料组合物，其特征在于，所述碳黑的吸油值范围为140-200ml/100g。
4.根据权利要求2所述的耐候高光粉末涂料组合物，其特征在于，所述碳黑的BET比表面面积为500-600m2/g。
5.根据权利要求2所述的耐候高光粉末涂料组合物，其特征在于，所述碳黑占所述粉末涂料的重量份比例范围为0.5-2.5wt％。
6.根据权利要求1所述的耐候高光粉末涂料组合物，其特征在于，所述第一固化剂包括TGIC。
7.根据权利要求1或6所述的黑色耐候高光粉末涂料，其特征在于，所述第一固化剂占所述粉末涂料组合物的重量份比例范围为3-20wt％。
8.根据权利要求1所述的耐候高光粉末涂料组合物，其特征在于，所述辅助固化剂占所述粉末涂料组合物的重量份比例范围为3-10wt％。
9.根据权利要求1所述的耐候高光粉末涂料组合物，其特征在于，所述聚酯树脂的酸值不高于65mg KOH/g。
10.根据权利要求1所述的耐候高光粉末涂料组合物，其特征在于，所述聚酯树脂在200℃下的粘度范围为1500-4500mPa.s。
11.一种耐候高光涂层，其特征在于，向基材上喷涂如权利要求1-10之一所述的耐候高光粉末涂料组合物，然后进行固化得到；所述耐候高光涂层在60°角测试下的光泽度不小于90％。
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