CN113604136A - 一种超延时机械性能的砂纹粉末涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种超延时机械性能的砂纹粉末涂料及其制备方法，原料为：聚酯树脂50‑70％、固化剂4.9‑7.0％、砂纹剂0.05‑0.15％、颜料0.7‑20％、有机膨润土0‑2％、填料5‑25％、助剂0‑6％。与现有技术相比，本发明提供的超延时机械性能的砂纹粉末涂料具有优异的柔韧性，能够让喷涂好的粉末涂料涂层经过长时间存放后机械性能依然能满足工件二次加工要求。

Description

一种超延时机械性能的砂纹粉末涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及粉末涂料领域，尤其涉及一种超延时机械性能的砂纹粉末涂料及其制备方法。

背景技术

粉末涂料作为一种环保型涂料已在很多领域得到了应用，如家电、建材、汽车零部件、MDF板材、各类五金件等。虽然粉末涂料的环保性、性价比、耐候性等均比较突出，但也存在一些目前技术上无法完全解决的问题，如粉末涂料喷涂好工件后，后期加工时涂层的机械性能衰减，特别是砂纹粉末涂料，由于其添加的砂纹剂为聚四氟乙烯蜡，分子量很大，内应力较强，且砂纹粉末涂料在熔融挤出时要求螺杆混炼效果不能太好，因此粉末涂料各组份材料分散不是特别均匀，进一步破坏了聚酯树脂与固化剂的交联成膜，导致涂层稍长时间存放后，加工时工件的加工部位及附近区域的涂层出现裂纹、崩漆甚至大面积涂层脱落等现象。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种超延时机械性能的砂纹粉末涂料及其制备方法，使制得的砂纹粉末涂料具有优异的柔韧性，能够让喷涂好的粉末涂料涂层经过长时间存放后机械性能依然能满足工件二次加工要求。

本发明具体技术方案如下：

一种超延时机械性能的砂纹粉末涂料，包括以下质量百分比原料：

所述聚酯树脂酸值范围为43-47mgKOH/g，羟值范围为6-10mgKOH/g，粘度2500-4000mPa.s，玻璃化温度≥63℃，数均分子量3000-4500g/mol，分子量分布系数≤1.8。

所述聚酯树脂主要官能团为羧基，酸值范围为43-47mgKOH/g，与固化剂异氰尿酸三缩水甘油酯的质量比为91：9，提供了极佳的固化交联密度；另含有少量羟基官能团，羟值范围为6-10mgKOH/g，提供了粉末涂料涂层与工件底材氢键的化学结合力，所述聚酯树脂的分子量为3000-4500g/mol，分子量分布系数≤1.8，相比常规聚酯树脂具有更大的分子量，同时小分子聚合物含量更少，分子量分布更均匀，因此制得的粉末涂料具有更优异的机械性能和延时机械性能。

所用的聚酯树脂，包括以下质量百分比原料：

多元醇：31-41％wt；芳香多元酸42-53％wt；支化剂：0.01-1.5％wt；酸解剂：11-16％wt；酯化催化剂：0.03-0.15％wt；抗氧剂0.01-1.5％wt；固化促进剂0.01-1％wt；增韧剂0.1-3％wt。

上述各原料总质量百分比为100％。

所述多元醇选自新戊二醇(NPG)、乙二醇(EG)、二乙二醇(DEG)、甲基丙二醇(MPDI)、1,4-环己烷二甲醇(CHDM)中的一种或两种以上的组合物；更加优选的是包含新戊二醇(NPG)在内的两种或两种以上的多元醇；NPG具有耐水、耐化学药品、耐候性等优点，但是成本上相对比其他(EG、MPDI、DEG等)醇价格更高，从合成后聚酯性能和价格的角度上综合考虑的选择上述原料；

所述芳香多元酸选自对苯二甲酸(PTA)和间苯二甲酸(IPA)中的一种或者两种组合物；更加优选的是包含IPA和PTA的组合物；IPA含量控制在芳香多元酸总质量的10％-50％，IPA具有优秀的耐候性，含量过低耐候差，含量过高机械性能变差；

所述酸解剂选自间苯二甲酸(IPA)、己二酸(ADA)、偏苯三酸酐(TMA)、1,4环己烷二甲酸(CHDA)、富马酸(FCC)、丁二酸(BA)或十二碳二元酸(DDDA)的一种或者两种以上的组合物；更加优选的包含间苯二甲酸(IPA)、己二酸(ADA)的两种或两种以上组合物；

所述支化剂选自三羟甲基丙烷(TMP)和三羟甲基乙烷(TME)中的一种或者两种混合物；更加优选使用包括TMP的一种或者两种组合物；

所述抗氧剂采用亚磷酸酯和受阻酚类抗氧剂复配的方式，两者的重量比为1：1；所述亚磷酸酯类抗氧剂选用双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯(抗氧剂626)，所述受阻酚类抗氧剂选用四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)；

所述固化促进剂选用四乙基溴化铵、四甲基溴化铵、苄基三乙基氯化铵、三苯基乙基溴化膦或二月桂酸二丁基锡的一种或者两种以上的组合物；

所述酯化催化剂为锡类催化剂，优选二丁基氧化锡、三丁基氧化锡、二羟基丁基氯化锡、草酸亚锡或单丁基氧化锡中的一种或者以上，更加优选为包含单丁基氧化锡的一种或以上组合物；

所述增韧剂为瑞士EMS公司的Griltex D 2132E。

所述聚酯树脂的制备方法，包括以下步骤：

1)将配方量的多元醇、支化剂、芳香多元酸和酯化催化剂投入反应釜中，充氮气，升温至240-250℃并维持，待体系澄清后取样检测酸值(AV)达到10-15mgKOH/g；

2)加入配方量酸解剂，并维持温度235-245℃下进行酸解封端；待聚酯的酸值达到52-57mgKOH/g；

3)降温，抽真空，使反应物缩聚，使得聚酯的酸值达到43-47mgKOH/g，羟值6-10mgKOH/g，粘度2500-4000mPa.s；

4)最后降温投入配方量抗氧剂、固化促进剂和增韧剂并维持20-30min之后放料。

步骤1)中升温过程中一直充氮气，因为在升温过程中，材料容易被氧化，充氮气的目的是为了排除反应釜中的空气，因为聚酯合成的反应釜通常为常压，因此在这个升温过程中需要一直充氮气保护，后面抽真空阶段是负压状态，所以不能充氮气。

步骤1)中升温至240-250℃的过程中，为防止配方中的醇被高温气化后从回流塔顶端流失，所以通常根据回流塔顶端的温度来实际控制升温速率，保持回流塔顶端的温度＜105℃；

步骤3)中所述降温是指降温至220-230℃，抽真空缩聚反应120-180分钟。

步骤3)中所述抽真空是指使用德国BUSCH的真空泵(0.1MPA)抽真空；

本发明中使用的是德国BUSCH的真空泵，真空度0.1MPA，时间120-180分钟，从而达到以下聚酯的酸值达到43-47mgKOH/g，羟值6-10mgKOH/g，粘度2500-4000mPa.s的目的。

步骤4)中所述降温是指至降温至190-200℃。

所述固化剂为异氰尿酸三缩水甘油酯，为黄山华惠科技有限公司的TGIC；

所述砂纹剂为六安捷通达新材料有限公司的SA207；

所述颜料为二氧化钛、炭黑、铁红、铁黄、群青、酞青蓝、酞青绿、联苯胺黄或联苯胺红中的一种或几种混合物；

所述填料为沉淀硫酸钡、云母粉、二氧化硅、硅微粉中的一种或多种混合物，优选沉淀硫酸钡；

所述助剂为聚乙烯醇缩丁醛、安息香、光亮剂、增电剂、聚乙烯蜡或氧化铝C中的一种或多种组合物，优选聚乙烯醇缩丁醛、光亮剂与聚乙烯蜡的混合物。

本发明提供的一种超延时机械性能的砂纹粉末涂料的制备方法，包括以下工艺流程：按质量份数配比原料→混合→挤出→压片→破碎→研磨→过筛→包装成品。

所述混合是指在混料罐中混合，混合时间90s。

所述挤出是指利用挤出机挤出，参数控制为：1区温度90-100℃；2区温度105-115℃；3区温度100-110℃；螺杆转速40-50HZ。

本发明的显著优点是相比常规砂纹粉末涂料具有优异的机械性能，且涂层经过长时间存放依然具有优秀的机械性能。首先其选用的聚酯树脂的酸值为43-47mgKOH/g，与固化剂异氰尿酸三缩水甘油酯的质量比例为91：9，提供了极佳的固化交联密度；另含有少量羟基官能团，羟值范围为6-10mgKOH/g，提供了粉末涂料涂层与工件底材氢键的化学结合力，所述聚酯树脂的分子量为3000-4500g/mol，分子量分布系数≤1.8，相比常规聚酯树脂具有更大的分子量，同时小分子聚合物含量更少，分子量分布更均匀，因此制得的粉末涂料具有更优异的机械性能和延时机械性能；其次相比常规砂纹粉末涂料，选用纯度较高的砂纹剂，降低了砂纹剂的用量的同时也进一步降低了砂纹粉末涂料的内应力。且，本发明聚酯树脂的延时性能优异，配合本发明添加的聚乙烯醇缩丁醛，起到增强柔韧性的作用，从而达到更好的砂纹粉末的延时性能。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下述实施例中所用的试验材料和试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径获得。

实施例中未注明具体技术或条件者，均可以按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。

实施例1

一种超延时机械性能的砂纹粉末涂料，包括如下质量的组分：

实施例2

一种超延时机械性能的砂纹粉末涂料，包括如下质量的组分：

实施例3

一种超延时机械性能的砂纹粉末涂料，包括如下质量的组分：

实施例1-实施例3所用的聚酯树脂的制备方法为：

1)将质量份数1527份的新戊二醇、40份的乙二醇、10份的三羟甲基丙烷和2份的三羟甲基乙烷投入反应釜中，充氮气，加热至120℃熔化，搅拌，再加入2237份对苯二甲酸以及4份单丁基氧化锡；加热至245℃维持反应，至反应物清澈，取样，测试样品酸值10-15mgKOH/g；

2)投入430份间苯二甲酸、6份己二酸以及80份1,4环己烷二甲酸，升温至240℃维持，每15min取样检测，至酸值为52-57mgKOH/g；

3)降温至225℃，使用德国BUSCH的真空泵(0.1MPA)抽真空，使反应物缩聚120-180分钟，使得聚酯的酸值达到43-47mgKOH/g，羟值6-10mgKOH/g，粘度2500-4000mPa.s；随之后降温至195℃投入6份抗氧剂1010、6份抗氧剂626、2份苄基三乙基氯化铵和30份瑞士EMS公司的增韧剂Griltex D 2132E并维持30min之后放料。

实施例1-实施例3所述超延时机械性能的砂纹粉末涂料的制备方法，包括以下工艺流程：将实施例1～3配比的原料在混料罐中混合90秒→通过挤出机挤出→压片→破碎→研磨→过筛→包装成品，挤出机挤出的参数控制为：1区温度90-100℃；2区温度105-115℃；3区温度100-110℃；螺杆转速40-50HZ，最终制得超延时机械性能的砂纹粉末涂料。

为了比较实施例1～3的砂纹粉末涂料与常规砂纹粉末涂料的机械性能和延时机械性能，对实施例1～3和常规砂纹粉末涂料进行了性能对比，见表1。

表1各粉末涂料的性能对比

从表1可以看出本发明的实施例相比铝型材用砂纹粉末涂料，具有优异的机械性能，且在长时间存放后，机械性能依然很好，满足了涂层在长期存放后再加工的要求。

Claims (10)

1.一种超延时机械性能的砂纹粉末涂料，其特征在于，所述超延时机械性能的砂纹粉末涂料包括以下质量百分比原料：

2.根据权利要求1所述的超延时机械性能的砂纹粉末涂料，其特征在于，所述聚酯树脂酸值范围为43-47mgKOH/g，羟值范围为6-10mgKOH/g，粘度2500-4000mPa.s，玻璃化温度≥63℃，数均分子量3000-4500g/mol，分子量分布系数≤1.8。

3.根据权利要求1或2所述的超延时机械性能的砂纹粉末涂料，其特征在于，所述聚酯树脂包括以下质量百分比原料：

多元醇：31-41％wt；芳香多元酸42-53％wt；支化剂：0.01-1.5％wt；酸解剂：11-16％wt；酯化催化剂：0.03-0.15％wt；抗氧剂0.01-1.5％wt；固化促进剂0.01-1％wt；增韧剂0.1-3％wt。

4.根据权利要求1或2所述的延时机械性能的砂纹粉末涂料，其特征在于，所述聚酯树脂的制备方法，包括以下步骤：

1)将配方量的多元醇、支化剂、芳香多元酸和酯化催化剂投入反应釜中，充氮气，升温至240-250℃并维持，待体系澄清后取样检测酸值(AV)达到10-15mgKOH/g；

2)加入配方量酸解剂，并维持温度235-245℃下进行酸解封端；待聚酯的酸值达到52-57mgKOH/g；

3)降温，抽真空，使反应物缩聚，使得聚酯的酸值达到43-47mgKOH/g，羟值6-10mgKOH/g，粘度2500-4000mPa.s；

4)最后降温投入配方量抗氧剂、固化促进剂和增韧剂并维持20-30min之后放料。

5.根据权利要求1或4所述的延时机械性能的砂纹粉末涂料，其特征在于，所述聚酯树脂与固化剂质量比为91：9。

6.根据权利要求1或2所述的延时机械性能的砂纹粉末涂料，其特征在于，所述填料为沉淀硫酸钡、云母粉、二氧化硅、硅微粉中的一种或多种混合物。

7.根据权利要求1或2所述的延时机械性能的砂纹粉末涂料，其特征在于，所述助剂为聚乙烯醇缩丁醛、安息香、光亮剂、增电剂、聚乙烯蜡或氧化铝C中的一种或多种组合物。

8.根据权利要求1或2所述的延时机械性能的砂纹粉末涂料，其特征在于，所述颜料为二氧化钛、炭黑、铁红、铁黄、群青、酞青蓝、酞青绿、联苯胺黄或联苯胺红中的一种或几种混合物。

9.一种权利要求1-8任一项所述延时机械性能的砂纹粉末涂料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下工艺流程：按质量份数配比原料→混合→挤出→压片→破碎→研磨→过筛→包装成品。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述挤出是指利用挤出机挤出，参数控制为：1区温度90-100℃；2区温度105-115℃；3区温度100-110℃；螺杆转速40-50HZ。