CN112760018A - 一种耐腐蚀粉末涂料组合物及其制备方法和耐腐蚀涂层 - Google Patents
一种耐腐蚀粉末涂料组合物及其制备方法和耐腐蚀涂层 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种耐腐蚀粉末涂料组合物,其原料至少包括热固性树脂、用于热固性树脂固化的固化剂、碳纳米管和锌粉;本发明还公开了一种如上所述耐腐蚀粉末涂料组合物的制备方法,通过混合、熔融挤出、破碎后得到;本发明还公开了一种耐腐蚀涂层,向基材上喷涂如上所述的耐腐蚀粉末涂料组合物后进行固化成型;本发明不对基材进行化学前处理的前提下直接进行涂装时,可以完全满足对基材涂装的防腐蚀要求,显著简化了涂装工艺,提高涂装效率且降低了施工成本。
Description
技术领域
本发明属于粉末涂料领域,具体涉及一种耐腐蚀粉末涂料组合物,本发明还涉及了该耐腐蚀粉末涂料组合物的制备方法及其应用的耐腐蚀涂层。
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类材质基材的防护装饰。然而,当热固性粉末涂料应用于基材涂装时,经常需要对基材进行化学前处理;具体来说,铁质基材作为需要防护装饰的一种主要基材,当应用现有的热固性粉末涂料时,需要对铁质基材进行繁杂的化学前处理(主要包括硅烷前处理、锌系前处理等化学前处理工艺),给施工环境造成较大污染以及能耗;若不进行化学前处理,直接采用热固性粉末涂料进行涂装,无法满足对基材涂装的防腐蚀要求。
为此,本申请人基于在热固性粉末涂料的多年研究经验决定开发新粉末涂料产品来对以上技术问题进行改进。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于提供一种耐腐蚀粉末涂料组合物及其制备方法和耐腐蚀涂层,不对基材进行化学前处理的前提下直接进行涂装时,可以完全满足对基材涂装的防腐蚀要求,显著简化了涂装工艺,提高涂装效率且降低了施工成本。
本发明采用的技术方案如下:
一种耐腐蚀粉末涂料组合物,其原料至少包括热固性树脂、用于热固性树脂固化的固化剂、碳纳米管和锌粉。
优选地,所述碳纳米管占所述耐腐蚀粉末涂料重量份比例不低于0.1wt%。
优选地,所述锌粉占所述耐腐蚀粉末涂料重量份比例不低于10wt%。
优选地,所述锌粉的平均粒径不大于15微米;本申请所涉及的平均粒径数据是采用马尔文粒度分析仪2000进行粒度分布测试得到的D50数据。
优选地,所述热固性树脂包括聚酯树脂,所述固化剂包括HAA和/或TGIC和/或环氧树脂和/或异氰酸酯化合物。
优选地,所述聚酯树脂占所述耐腐蚀粉末涂料重量份比例范围为35-75wt%。
优选地,所述固化剂占所述聚酯树脂重量份比例范围为2-25wt%。
优选地,一种如上所述耐腐蚀粉末涂料组合物的制备方法,通过混合、熔融挤出、破碎后得到。
优选地,一种耐腐蚀涂层,向基材上喷涂如上所述的耐腐蚀粉末涂料组合物后进行固化成型。
优选地,所述基材包括铁质基材或铝质基材。
需要说明的是,本申请涉及的HAA是β-hydroxyalkyl amide的英文缩写,中文意思是指β-羟烷基酰胺;涉及的TGIC是Triglycidyl isocyanurate的英文缩写,中文意思是指三缩水甘油异氰尿酸酯;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。
本申请人非常惊喜地发现当在粉末涂料组合物中采用锌粉和碳纳米管作为特定原料组合时,锌粉和碳纳米管之间会发生协同作用,利于对锌粉在基材上产生有效的导电回路,进而实现了对基材的优异电化学保护作用,最终极大地提高了固化涂层的防腐水平;通过实验验证,将本发明在不对基材进行化学前处理的前提下直接进行涂装时,可以完全满足对基材涂装的防腐蚀要求,显著简化了涂装工艺,提高涂装效率且降低了施工成本。
具体实施方式
本实施例提出了一种耐腐蚀粉末涂料组合物,其原料至少包括热固性树脂、用于热固性树脂固化的固化剂、碳纳米管和锌粉;优选地,碳纳米管占耐腐蚀粉末涂料重量份比例不低于0.1wt%,更优选为不低于0.3wt%,进一步具体优选为0.3-1wt%;优选地,锌粉占耐腐蚀粉末涂料重量份比例不低于10wt%,更优选为10-40wt%,更进一步优选为15-35wt%;优选地,锌粉的平均粒径不大于15微米,更优选地,其平均粒径不大于10微米,进一步具体优选地,锌粉的平均粒径为3-6微米,更小平均粒径的锌粉在进行良好分散后与碳纳米管进行协同作用的效应更佳,更利于获得更好的导电回路效果。
本申请提出如上耐腐蚀粉末涂料组合物技术方案可以采用各类树脂固化体系中,具体可包括纯环氧树脂固化体系、聚酯-环氧固化体系、聚酯-TGIC和/或HAA和/异氰酸酯化合物固化体系、丙烯酸树脂固化体系、氟碳树脂固化体系等,本申请没有特别唯一限定。本领域技术人员可以根据实际应用领域的需求,来对树脂固化体系以及树脂本身进行常规技术选择,这些也不作为本申请的特别限定内容,这些树脂固化体系的变换也不会影响本申请所要实现的核心技术效果。
优选地,为了同时适应户内以及户外耐候体系的应用需求,同时利于节约原料成本,在本实施方式中,热固性树脂包括聚酯树脂,固化剂包括HAA和/或TGIC和/或环氧树脂和/或异氰酸酯;优选地,聚酯树脂占耐腐蚀粉末涂料重量份比例范围为35-75wt%,更优选为40-70wt%,进一步优选为45-65wt%。优选地,固化剂占聚酯树脂重量份比例范围为2-35wt%,更优选为5-25wt%,进一步优选为8-20wt%;更为优选地,当采用环氧树脂作为聚酯树脂的固化剂,在实现对聚酯树脂的交联固化基础上,还进一步有利于对于基材的防腐蚀性能。
本申请在具体实施时,可以选择在耐腐蚀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,也可以在耐腐蚀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。
本实施例还提出了一种如上所述耐腐蚀粉末涂料组合物的制备方法,通过混合、熔融挤出、破碎后得到;本申请人通过实验发现,将碳纳米管和锌粉作为耐腐蚀粉末涂料组合物的原料,经过混合、熔融挤出以及破碎等工艺制备得到产品具有最优异的分散性能,非常利于锌粉和碳纳米管之间发生最优的协同作用进而产生明显有效的导电回路,实现对基材的优异电化学保护作用;当然地,也可以采用其他具有类似分散效果的粉末涂料组合物制备工艺。
本实施例还提出了一种耐腐蚀涂层,向基材上喷涂如上所述的耐腐蚀粉末涂料组合物后进行固化成型;优选地,基材包括铁质基材或铝质基材,当然也可以为其他具有耐腐蚀需求的基材,本实施例对其不做特别限制。更优选地,基材可免化学前处理,具体包括可免硅烷前处理、锌系前处理等化学前处理工艺)。本实施例的耐腐蚀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腐蚀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1:一种耐腐蚀粉末涂料组合物,根据下表1准备原料:
表1本实施例1的配方原料表
本实施例1中如上所述耐腐蚀粉末涂料组合物的制备方法,具体是通过称量、预混、熔融挤出、磨粉、旋风分离等工序后制备得到。
实施例2:一种耐腐蚀粉末涂料组合物,根据下表2准备原料:
表2本实施例2的配方原料表
本实施例2中如上所述耐腐蚀粉末涂料组合物的制备方法,具体是通过称量、预混、熔融挤出、磨粉、旋风分离等工序后制备得到。
实施例3:一种耐腐蚀粉末涂料组合物,根据下表3准备原料:
表3本实施例3的配方原料表
本实施例3中如上所述耐腐蚀粉末涂料组合物的制备方法,具体是通过称量、预混、熔融挤出、磨粉、旋风分离等工序后制备得到。
实施例4:一种耐腐蚀粉末涂料组合物,根据下表4准备原料:
表4本实施例4的配方原料表
本实施例4中如上所述耐腐蚀粉末涂料组合物的制备方法,具体是通过称量、预混、熔融挤出、磨粉、旋风分离等工序后制备得到。
实施例5:一种耐腐蚀粉末涂料组合物,根据下表5准备原料:
表5本实施例5的配方原料表
本实施例5中如上所述耐腐蚀粉末涂料组合物的制备方法,具体是通过称量、预混、熔融挤出、磨粉、旋风分离等工序后制备得到。
实施例6:一种耐腐蚀粉末涂料组合物,根据下表6准备原料:
表6本实施例6的配方原料表
本实施例6中如上所述耐腐蚀粉末涂料组合物的制备方法,具体是通过称量、预混、熔融挤出、磨粉、旋风分离等工序后制备得到。
实施例7:本实施例7的其余技术方案同实施例1,区别在于,在本实施例7中,将锌粉和碳纳米管通过干混方式混合到耐腐蚀粉末涂料组合物中;通过对其涂层的耐腐蚀测试观察,本实施例7的耐腐蚀要差于实施例1。
对比例1:本对比例1中的粉末涂料组合物,根据下表7准备原料:
表7对比例1的配方原料表
本对比例1中如上所述粉末涂料组合物的制备方法,具体是通过称量、预混、熔融挤出、磨粉、旋风分离等工序后制备得到。
对比例2:本对比例2中的粉末涂料组合物,根据下表8准备原料:
表8对比例2的配方原料表
本对比例2中如上所述粉末涂料组合物的制备方法,具体是通过称量、预混、熔融挤出、磨粉、旋风分离等工序后制备得到。
对比例3:本对比例3中的粉末涂料组合物,根据下表9准备原料:
表9对比例3的配方原料表
本对比例3中如上所述粉末涂料组合物的制备方法,具体是通过称量、预混、熔融挤出、磨粉、旋风分离等工序后制备得到。
本申请为以上各实施例1-7以及对比例1-3分别制备得到了粉末涂料组合物,在未经过化学前处理的铁质基材上进行喷涂、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,并对各涂层进行了耐腐蚀性能测试对比,其结果请参见下表10所示:
表10本申请各实施例以及各对比例的耐腐蚀性能测试对比表
单边腐蚀宽度 | |
实施例1 | ≤0.5mm,通过 |
实施例2 | ≤0.5mm,通过 |
实施例3 | ≤0.5mm,通过 |
实施例4 | ≤0.5mm,通过 |
实施例5 | ≤0.5mm,通过 |
实施例6 | ≤0.5mm,通过 |
实施例7 | ≤0.5mm,通过 |
实施例8 | ≤0.5mm,通过 |
实施例9 | ≤0.5mm,通过 |
对比例1 | >0.5mm,不通过 |
对比例2 | >0.5mm,不通过 |
对比例3 | >0.5mm,不通过 |
本申请涉及的马丘耐腐蚀试验是依据Qualicoat-2000进行的,其具体测试条件为:马丘试验的溶液成分为氯化钠50g/L、冰醋酸10g/L、30%的过氧化氢5mL/L、PH为3.0~3.3,温度为37±1℃,在试验前先对具有涂层的基材划交叉线,试验时间48h后测量其单边腐蚀宽度,当单边腐蚀宽度大于0.5mm时,表明不通过该耐腐蚀测试,反之,表明通过该耐腐蚀测试。
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 (10)
1.一种耐腐蚀粉末涂料组合物,其特征在于,其原料至少包括热固性树脂、用于热固性树脂固化的固化剂、碳纳米管和锌粉。
2.根据权利要求1所述的耐腐蚀粉末涂料组合物,其特征在于,所述碳纳米管占所述耐腐蚀粉末涂料重量份比例不低于0.1wt%。
3.根据权利要求1所述的耐腐蚀粉末涂料组合物,其特征在于,所述锌粉占所述耐腐蚀粉末涂料重量份比例不低于10wt%。
4.根据权利要求1或3所述的耐腐蚀粉末涂料组合物,其特征在于,所述锌粉的平均粒径不大于15微米。
5.根据权利要求1所述的耐腐蚀粉末涂料组合物,其特征在于,所述热固性树脂包括聚酯树脂,所述固化剂包括HAA和/或TGIC和/或环氧树脂和/或异氰酸酯化合物。
6.根据权利要求5所述的耐腐蚀粉末涂料组合物,其特征在于,所述聚酯树脂占所述耐腐蚀粉末涂料重量份比例范围为35-75wt%。
7.根据权利要求5所述的耐腐蚀粉末涂料组合物,其特征在于,所述固化剂占所述聚酯树脂重量份比例范围为2-35wt%。
8.一种如权利要求1-7之一所述耐腐蚀粉末涂料组合物的制备方法,其特征在于,通过混合、熔融挤出、破碎后得到。
9.一种耐腐蚀涂层,其特征在于,向基材上喷涂如权利要求1-7之一所述的耐腐蚀粉末涂料组合物后进行固化成型。
10.根据权利要求9所述的耐腐蚀涂层,其特征在于,所述基材包括铁质基材或铝质基材。
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