CN114350253A - 一种仿搪瓷粉末涂料、及其制备方法和涂装方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及高分子材料的制备领域，具体公开了一种仿搪瓷粉末涂料；按重量百分比组成：有机硅树脂：20.0‑35.0％；封闭型多异氰酸酯：15.0‑20.0％；羟基聚酯树脂：5.0‑10.0％；缓释剂：0.5％‑1.0％；玻璃纤维粉：15.0‑51.5％；颜料：0.5‑20.0％；上述百分比之和为100％；本发明还提供了一种制备方法，用于制备上述仿搪瓷粉末涂料；本发明的粉末涂料成膜后，涂层有类似于搪瓷的高光泽、高流平、高硬度、耐高温和易清洁等特点。

Description

一种仿搪瓷粉末涂料、及其制备方法和涂装方法

技术领域

本发明涉及涉及高分子材料的制备领域，尤其涉及一种仿搪瓷粉末涂料及其制备方法和涂装方法。

背景技术

在金属表面进行瓷釉涂搪，可以防止金属生锈，使金属在受热时，不至于在表面形成氧化层，并且能抵抗各种液体的侵蚀。因此，搪瓷制品不仅易于洗涤洁净，可以广泛地用作日常生活中厨房器具表面；而且，瓷釉涂搪在金属坯体上表现出的硬度高、耐高温、耐磨以及绝缘作用等优良性能，使搪瓷制品有了更加广泛的用途。近年来，粉末涂料也有较多类似的产品，如专利号CN200910034114.7公开的一种平面有光耐高温粉末涂料及其制备方法和应用，所制备的涂层能够通过标准GB1735-79中550℃测试，但不具有易清洁和高硬度抗划伤的特性；又如专利号CN201710618240.1公开的一种高硬度粉末涂料、制备方法及其应用，所制备的涂层表面可达铅笔硬度4H(按GB/T 6379 2006)水平，但不具有易清洁和耐高温的特性；再如专利号CN201811515509.4一种高光自清洁粉末涂料及其制备方法，所制备的涂层具有高光泽、自清洁的特性，但不具有耐高温和高硬度的特性。综上，目前的仿搪瓷粉末涂料还没有同时具有高光泽、高流平、耐高温、高硬度和易清洁等特性的类似搪瓷的品种。

发明内容

本发明的目的是提供一种具备高光泽、高流平、耐高温、高硬度和易清洁特性的仿搪瓷粉末涂料，解决当前粉末涂料无法同时具备高光泽、高流平、耐高温、高硬度和易清洁特性的问题。

为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：

本发明所述的仿搪瓷粉末涂料由以下原料按重量百分比组成：有机硅树脂：20.0-35.0％；封闭型多异氰酸酯：15.0-20.0％；羟基聚酯树脂：5.0-10.0％；缓释剂：0.5％-1.0％；玻璃纤维粉：15.0-51.5％；颜料：0.5-20.0％；上述百分比之和为100％。

本发明还提供了一种制备上述仿搪瓷粉末涂料的制备方法，包括如下步骤:步骤一、将有机硅树脂、封闭型多异氰酸酯、羟基聚酯树脂、缓释剂、玻璃纤维粉和颜料，按配方的重量百分比称取，并投入至高速混料机中进行混合，制得混合料，所述高速混料机的混合电机转速为800-1000r/min，粉碎电机转速为1000-1200r/min,混合时间为3-5min；步骤二：将所述步骤一制得的混合料投入至双螺杆挤出机中进行熔融挤出，制得挤出料；步骤三：将所述挤出料投入至压片机中进行冷却压片和粗破碎，制得粗粉末料；步骤四：将所述粗粉末料投入至ACM磨粉机中进行粉碎，并通过180目筛网筛分，制得仿搪瓷粉末涂料。

本发明还提供了一种涂装方法，包括：采用静电喷涂的工艺，将上述仿搪瓷粉末涂料，涂装于金属基材表面后，在230-250℃烘烤炉中烘烤30-40min，得到仿搪瓷涂层。

本发明的有益效果包括：

1.通过有机硅树脂、羟基聚酯树脂和封闭型异氰酸酯等成膜物，包覆和润湿配方中的其他无机材料，形成交联体的同时，提供涂层在使用时对基材的附着力；并且成膜物中主体树脂为有机硅树脂的交联体，可保证涂层在高温环境下依然具有保护和装饰的效果；另外，羟基聚酯可提供足够的表面光泽和平整度，在提高装饰性能的同时提高涂层的表面硬度，因此，本发明通过大量试验挑选出的最佳树脂种类和用量范围，可使涂层初步具备耐高温、高硬度的特性。

2.通过选用与羟基聚酯同官能团的羟基聚芳基有机硅树脂，在涂层烘烤固化时，可形成羟基聚酯与有机硅树脂间接交联的网络，消除羟基聚酯不耐温的缺陷，保证涂层高温使用后依然具有高光泽的表面效果。

3.通过添加玻璃纤维，替换硫酸钡、碳酸钙等传统填充料，可减少配方中无机成分对树脂的吸油量，在获得更高的表面光泽和平整度的同时，又可大幅度的提高涂层的表面硬度。

4.通过高比表面积的超细分子筛在高温下吸附高粘度的苯基硅油，可在涂层应用后，缓慢的释放苯基硅油，又因为羟基聚酯提供的高致密涂层，可防止被释放的低表面能硅油大量上浮造成涂层表面聚集过多硅油不易清洁，同时停留在涂层内部的硅油可通过阻燃和防腐的效果，而涂层表面始终有一层非常薄且持久的硅油，利用硅油的低表面可达到易清洁的技术效果。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步详细的说明。

图1为本发明的仿搪瓷粉末涂料的制备方法流程示意图；

图2为本发明的缓释剂的制备方法流程示意图。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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做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。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

本发明的仿搪瓷粉末涂料，由以下原料按重量百分比组成：

有机硅树脂：20.0-35.0％；

封闭型多异氰酸酯：15.0-20.0％；

羟基聚酯树脂：5.0-10.0％；

缓释剂：0.5％-1.0％；

玻璃纤维粉：15.0-51.5％；

颜料：0.5-20.0％；

上述百分比之和为100％。

本发明中，羟基聚酯树脂包括羟值在120-200mgKOH/g范围内的一种或多种，所述封闭型多异氰酸酯为芳香族或脂肪族，其-NCO含量为12-17％，所述玻璃纤维粉为E级短玻璃纤维，单丝直径≦10μm，长径比12:1，所述颜料包括钴黑、铬黄、铬绿、镉红、镉黄中的一种或多种。

如图1所示，为本发明的仿搪瓷粉末涂料的制备方法流程示意图；本实施例中，仿搪瓷粉末涂料的制备方法，包括：

步骤一、将有机硅树脂、封闭型多异氰酸酯、羟基聚酯树脂、缓释剂、玻璃纤维粉和颜料，按配方的重量百分比称取，并投入至高速混料机中进行混合，制得混合料，所述高速混料机的混合电机转速为800-1000r/min，粉碎电机转速为1000-1200r/min,混合时间为3-5min；

步骤二：将所述步骤一制得的混合料投入至双螺杆挤出机中进行熔融挤出，制得挤出料；

步骤三：将所述挤出料投入至压片机中进行冷却压片和粗破碎，制得粗粉末料；

步骤四：将所述粗粉末料投入至ACM磨粉机中进行粉碎，并通过180目筛网筛分，制得仿搪瓷粉末涂料。

上述步骤二中，待双螺杆挤出机的工作状态达到第一预设阈值后，再将所述步骤一制得的混合料投入至双螺杆挤出机中进行熔融挤出；其中：所述第一预设阈值为：一区温度80-100℃，二区温度140-160℃，喂料螺杆转速20r/min，挤出双螺杆转速500r/min；所述双螺杆挤出机的直径比为16:1；

上述步骤三中，待压片机的工作状态达到第二预设阈值后，将所述挤出料投入至压片机中进行冷却压片和粗破碎；所述第二预设阈值为：压辊温度25℃，压辊、传送带、破碎辊电机频率15HZ；

所述步骤四中，待ACM磨粉机的工作状态达到第三预设阈值后，将所述粗粉末料投入至ACM磨粉机中进行粉碎；所述第三预设阈值为：喂料螺杆转速80r/min、主磨转速10000-12000r/min、副磨转速2300-3000r/min、引风风量400-500m³/h。

如图2所示，为本发明的缓释剂的制备方法流程示意图；所述缓释剂通过如下方法制备:

1)选取孔径≦0.5nm、比表面积≧320m²/g的分子筛，和粘度为1000-3000mm²/s、比重≧1.0的苯基硅油；

2)将所述分子筛和苯基硅油，按预设配比投入至高温反应釜中进行反应后，经250目筛网筛分获得粉末状缓释剂；

所述将所述分子筛和苯基硅油，按预设配比投入至高温反应釜中进行反应，包括：将所述分子筛和苯基硅油，按预设配比投入至高温反应釜中，在第一预设参数条件下，反应15-20min；再在第二预设参数条件下，反应3-5min；

所述预设配比为：按重量比，所述分子筛为90-95％，所述苯基硅油为5-10％；

所述第一预设参数包括温度200-250℃、转速1000-1200r/min；所述第二预设参数包括温度30-35℃、转速300-350r/min。

具体实施例1：

本实施例中，仿搪瓷粉末涂料的样粉1，配方组成如下：

有机硅树脂：35.0％；封闭型多异氰酸酯：20.0％；羟基聚酯树脂：20.0％；缓释剂：0.7％；玻璃纤维粉：23.6％；钴黑：0.7％；其中，有机硅树脂为聚芳基有机硅树脂，其反应基团为羟基，羟值在20-30mgKOH/g。

其制备方法包括：按上述配方称取原材料投入高速混料机，混料机达到预设值：混合电机转速1000r/min，粉碎电机转速1200r/min进行高速混合,计时3min，混合均匀后得到预混合料，备用；

待直径比16:1的双螺杆挤出机达到预设值：一区温度80℃，二区温度140℃，喂料螺杆转速20r/min，挤出双螺杆转速500r/min，投料进行熔融挤出，待冷却压辊达到预设值：压辊温度25℃，压辊、传送带、破碎辊电机频率15HZ，进行冷却压片和粗破碎，得到碎料，备用；

待ACM磨粉机达到预设值：喂料螺杆转速80r/min，主磨转速12000r/min，副磨转速3000r/min，引风风量500m³/h，经ACM磨粉机粉碎和180目筛网筛分，得到样粉1，备用。

其中，缓释剂制备方法包括：将选用的分子筛和苯基硅油按重量比95:5比例投入高温反应釜，经反应釜第一预设参数值(温度200℃，转速1200r/min)进行反应15min，再经第二预设参数值(温度30℃，转速300r/min)进行反应3min后，经250目筛网筛分获得粉末状缓释剂，备用。

本实施例的涂装方法包括：采用静电喷涂的工艺，将上述仿搪瓷粉末涂料，涂装于金属基材表面后，在230-250℃烘烤炉中烘烤30-40min，得到仿搪瓷涂层。

对比实施例1：

本对比实施例1，根据如下配比获得对比样粉1：

甲基苯基有机硅树脂：35.0％；封闭型多异氰酸酯：20.0％；羟基聚酯树脂：20.0％；缓释剂：0.7％；玻璃纤维粉：23.6％；钴黑：0.7％；

所述对比样粉1配方中，有机硅树脂为甲基苯基有机硅树脂，与聚芳基有机硅树脂具有相同的活性基团及含量。

将样粉1和对比样粉1，分别采用静电喷涂的工艺，涂装于金属基材表面，在235℃烘烤炉中烘烤30min，得到样品1和对比样品1。

对上述样品1和对比样品1进行实验测试，得到对比表1

对比表1

由上表可知，对比样品1中，将聚芳基有机硅树脂更换为甲基苯基有机硅树脂，相比于样品1，对比样品1的涂层表面硬度下降，光泽度下降，平整度下降，耐温性下降，因此聚芳基有机硅树脂可以制备更高硬度和耐温的涂层。

对比实施例2：

本对比实施例中，获得对比样粉2，配方组成如下：

聚芳基有机硅树脂：35.0％；封闭型多异氰酸酯：20.0％；羟基聚酯树脂：20.0％；苯基硅油：0.035％；玻璃纤维粉：24.265％；钴黑：0.7％；

所述对比样粉2配方中，苯基硅油是未经分子筛载体吸附的100％浓度。

将上述所得的对比样粉2，采用静电喷涂的工艺，涂装于金属基材表面，在235℃烘烤炉中烘烤30min，得到对比样品2。

对上述样品1和对比样品2进行测试，得到对比表2

对比表2

由上表可知，将样粉1中的缓释剂，更换为对比样粉2中的苯基硅油后，所获得的对比样品2，相比于样品1，由于烘烤时涂层中可自由流动的硅油过多，导致涂层与基材的附着力下降，同时因为表面聚集大量硅油，即使表面张力很低，但存在沾手和耐沾污性下降明显的问题，说明通过分子筛吸附后的硅油既能起到不降低附着力的作用，又能起到易清洁的效果。

具体实施例2：

本实施例中，仿搪瓷粉末涂料的样粉2，配方组成如下：聚芳基有机硅树脂：20.0％；封闭型多异氰酸酯：15.0％；羟基聚酯树脂：15.0％；缓释剂：1.0％；玻璃纤维粉：48.3％；钴黑：0.7％；

本实施例中，缓释剂制备方法如下:

将选用的分子筛和苯基硅油按重量比90:10比例投入高温反应釜，经反应釜在第一预设参数条件(温度200℃，转速1000r/min)反应20min后，再在第二预设参数条件(温度30℃，转速350r/min)反应5min后，经250目筛网筛分获得粉末状缓释剂。

本实施例中，仿搪瓷粉末涂料制备方法如下:

1.按上述配方，称取原材料投入高速混料机，混料机达到第三预设值(混合电机转速800r/min，粉碎电机转速1000r/min),计时5min，混合均匀后得到预混合料4，备用；

2.待直径比16:1的双螺杆挤出机达到第四预设值(一区温度100℃，二区温度160℃，喂料螺杆转速20r/min，挤出双螺杆转速500r/min)，投料进行熔融挤出，待冷却压辊达到第五预设值(压辊温度25℃，压辊、传送带、破碎辊电机频率15HZ)，进行冷却压片和粗破碎，得到碎料4，备用；

3.待ACM磨粉机达到第六预设值(喂料螺杆转速80r/min，主磨转速10000r/min，副磨转速2300r/min，引风风量400m³/h，)，经ACM磨粉机粉碎和180目筛网筛分，得到样粉4，备用。

本实施例中种涂装方法如下：

将上述所得的样粉2，分别采用静电喷涂的工艺涂装于金属基材表面，在250℃烘烤炉中烘烤40min，得到样品2。

对上述样品1和样品2进行测试，得到对比表3：

对比表3

由上表可知，与样品1相比，样品4的各成分比例不同，通过改变成膜物和玻璃纤维的比例，相应的需要调整缓释剂的有效含量，同时调整相应的缓释剂、粉末涂料的制备和涂装的工艺，也可以达到高光泽、高流平、高硬度、耐高温和易清洁的技术效果。

通过上述具体实施例，及对比实施例可以说明，本发明中，仿搪瓷粉末涂料的配方、制备工艺和涂装工艺均是协同作用，相互交叉，每个参数的设计均是为了达到涂层的效果而设置，其作用非常显著。

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，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，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。

Claims (10)

1.一种仿搪瓷粉末涂料，其特征在于，所述仿搪瓷粉末涂料由以下原料按重量百分比组成：

有机硅树脂：20.0-35.0％；

封闭型多异氰酸酯：15.0-20.0％；

羟基聚酯树脂：5.0-10.0％；

缓释剂：0.5％-1.0％；

玻璃纤维粉：15.0-51.5％；

颜料：0.5-20.0％；

上述百分比之和为100％。

2.根据权利要求1所述的仿搪瓷粉末涂料，其特征在于：所述有机硅树脂为聚芳基有机硅树脂，其反应基团为羟基，羟值在20-30mgKOH/g。

3.根据权利要求1所述的仿搪瓷粉末涂料，其特征在于：所述羟基聚酯树脂包括羟值在120-200mgKOH/g范围内的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的仿搪瓷粉末涂料，其特征在于：所述封闭型多异氰酸酯为芳香族或脂肪族，其-NCO含量为12-17％。

5.根据权利要求1所述的仿搪瓷粉末涂料，其特征在于：所述玻璃纤维粉为E级短玻璃纤维，单丝直径≦10μm，长径比12:1。

6.根据权利要求1所述的仿搪瓷粉末涂料，其特征在于：所述颜料包括钴黑、铬黄、铬绿、镉红、镉黄中的一种或多种。

7.一种制备如权利要求1所述的仿搪瓷粉末涂料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

步骤一、将有机硅树脂、封闭型多异氰酸酯、羟基聚酯树脂、缓释剂、玻璃纤维粉和颜料，按配方的重量百分比称取，并投入至高速混料机中进行混合，制得混合料，所述高速混料机的混合电机转速为800-1000r/min，粉碎电机转速为1000-1200r/min,混合时间为3-5min；

步骤二：将所述步骤一制得的混合料投入至双螺杆挤出机中进行熔融挤出，制得挤出料；

步骤三：将所述挤出料投入至压片机中进行冷却压片和粗破碎，制得粗粉末料；

步骤四：将所述粗粉末料投入至ACM磨粉机中进行粉碎，并通过180目筛网筛分，制得仿搪瓷粉末涂料。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：

所述步骤二中，待双螺杆挤出机的工作状态达到第一预设阈值后，再将所述步骤一制得的混合料投入至双螺杆挤出机中进行熔融挤出；其中：所述第一预设阈值为：一区温度80-100℃，二区温度140-160℃，喂料螺杆转速20r/min，挤出双螺杆转速500r/min；所述双螺杆挤出机的直径比为16:1；

所述步骤三中，待压片机的工作状态达到第二预设阈值后，将所述挤出料投入至压片机中进行冷却压片和粗破碎；所述第二预设阈值为：压辊温度25℃，压辊、传送带、破碎辊电机频率15HZ；

所述步骤四中，待ACM磨粉机的工作状态达到第三预设阈值后，将所述粗粉末料投入至ACM磨粉机中进行粉碎；所述第三预设阈值为：喂料螺杆转速80r/min、主磨转速10000-12000r/min、副磨转速2300-3000r/min、引风风量400-500m³/h。

9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述缓释剂通过如下方法制备:

1)选取孔径≦0.5nm、比表面积≧320m²/g的分子筛，和粘度为1000-3000mm²/s、比重≧1.0的苯基硅油；

2)将所述分子筛和苯基硅油，按预设配比投入至高温反应釜中进行反应后，经250目筛网筛分获得粉末状缓释剂；

所述将所述分子筛和苯基硅油，按预设配比投入至高温反应釜中进行反应，包括：将所述分子筛和苯基硅油，按预设配比投入至高温反应釜中，在第一预设参数条件下，反应15-20min；再在第二预设参数条件下，反应3-5min；

所述预设配比为：按重量比，所述分子筛为90-95％，所述苯基硅油为5-10％；

所述第一预设参数包括温度200-250℃、转速1000-1200r/min；所述第二预设参数包括温度30-35℃、转速300-350r/min。

10.一种涂装如权利要求1所述的仿搪瓷粉末涂料的涂装方法，其特征在于，所述涂装方法包括：采用静电喷涂的工艺，将如权利要求1至6任一项所述的仿搪瓷粉末涂料，涂装于金属基材表面后，在230-250℃烘烤炉中烘烤30-40min，得到仿搪瓷涂层。

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