CN114539891A - 一种高耐候耐腐蚀户外粉末涂料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高耐候耐腐蚀户外粉末涂料，包括下述质量份的原料：聚酯树脂45‑55份、端羟基芳香族超支化聚酯5‑15份、聚苯胺插层凹凸棒土10‑15份、钛白粉3‑5份、颜填料15‑25份、TGIC固化剂3‑5份、流平剂1‑2份、润滑剂0.5‑1份、安息香0.2‑0.5份。本发明的户外型粉末涂料不仅具有优良的耐候性，而且耐腐蚀性很好，尤其适用于沿海或海上电子设备涂装领域。
Description
技术领域
本发明涉及粉末涂料技术领域，尤其涉及一种高耐候耐腐蚀户外粉末涂料。
背景技术
近年来，随着国家对环保要求的提高，环保型的涂料成为一个重点研究方向。粉末涂料作为一种干粉状的新型固体涂料，具有无溶剂、污染低、环保节能等特点，在各行业、领域得到了越来越广泛的应用。其中，户外粉末涂料主要适用于建筑外墙、电子设备外壳和交通设施等，为了适应户外环境对粉末涂料耐久性的影响，需要具有优良的耐候性。
目前，耐候性户外粉末涂料主要包括聚酯/TGIC粉末涂料、丙烯酸酯类粉末涂料和有机硅改性粉末涂料等。其中，聚酯/TGIC体系应用最为广泛，具有经济性好、制造方便的优点。但是，相对来说，聚酯/TGIC体系的户外耐候性稍显不足，而且常规的聚酯/TGIC体系粉末涂料耐蚀性较低，其形成的涂层在沿海或者海上户外环境中长期使用容易起泡、脱落，使用寿命明显缩短，限制了其在沿海或海上电子设备涂装领域的应用。
发明内容
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种高耐候耐腐蚀户外粉末涂料。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种高耐候耐腐蚀户外粉末涂料，包括下述质量份的原料：聚酯树脂45-55份、端羟基超支化聚酯5-15份、聚苯胺插层凹凸棒土10-15份、钛白粉3-5份、填料15-25份、TGIC固化剂3-5份、流平剂1-2份、润滑剂0.5-1份、安息香0.2-0.5份。
优选地，所述聚酯树脂的酸值为40-50mgKOH/g。
优选地，所述端羟基超支化聚酯是以邻苯二甲酸酐和三羟甲基丙烷为原料，经过缩聚反应制成。
优选地，所述端羟基芳香族超支化聚酯的制备方法为：将三羟甲基丙烷、邻苯二甲酸酐和催化剂加入溶剂中，先在惰性气氛中于140-160℃下常压加热反应2-4h，然后减压至1000-2000kPa，于180-200℃下减压加热反应2-4h，即得。
优选地，所述三羟甲基丙烷、邻苯二甲酸酐和催化剂的质量比为1：(5-10)：(0.1-0.2)；所述催化剂为对甲苯磺酸；所述溶剂为NMP、DMSO、DMAC中的至少一种。
优选地，所述聚苯胺插层凹凸棒土的制备方法为：按质量份计，将1-2份苯胺单体、10-15份蒙脱土和2-3份过硫酸铵加入盐酸的水溶液中，在室温下搅拌反应4-6h，过滤后洗涤至中性，真空干燥，得到聚苯胺插层凹凸棒土。
优选地，所述蒙脱土与盐酸的水溶液的比例为1g：(8-15)mL；所述盐酸的水溶液的浓度为0.5-2mol/L。
优选地，所述填料为凹凸棒土、硫酸钡、云母粉中的至少一种；所述流平剂为有机硅流平剂；所述润滑剂为聚乙烯蜡微粉、聚四氟乙烯蜡微粉中的至少一种。
一种所述的高耐候耐腐蚀户外粉末涂料的制备方法，包括：按质量份称取原料，混合均匀，然后加入双螺杆挤出机中熔融挤出，经过压片、粉碎、筛分，得到高耐候耐腐蚀户外粉末涂料。
优选地，所述熔融挤出的温度为100-120℃。
本发明的优点是：
本发明采用聚酯树脂与以三羟甲基丙烷、邻苯二甲酸酐为原料经过缩聚反应制备的端羟基超支化聚酯复配作为基体树脂，以聚苯胺插层凹凸棒土、钛白粉、硫酸钡复配作为填充料，以TGIC作为固化剂制备聚酯/TGIC体系的粉末涂料，对现有的聚酯/TGIC体系配方进行了改进，其中选用具有合适的酸值的聚酯树脂，有利于平衡涂层的耐盐雾性能、机械性能和耐老化性能；选用具有刚性苯基的端羟基超支化聚酯，可以增强涂层的耐候性和机械强度，同时，由于端羟基超支化聚酯具有支化结构和端羟基，可以与聚苯胺插层凹凸棒土之间形成氢键，同时端羟基超支化聚酯还具有良好的流平性和助分散性，可以使聚苯胺插层凹凸棒均匀地分散嵌合在涂层中，既提高了涂层的交联致密性以及对基材的附着力，又有利于进一步改善聚苯胺插层凹凸棒土复合物对涂层防腐性能的提升效果，使涂层不易在盐雾侵蚀作用下剥离基材表面；钛白粉可以改善涂层的耐候性；填料可以在保证涂层具有良好机械强度的前提下，降低成本；通过对聚酯/TGIC体系的优化，使得到的粉末涂料不仅具有优良的耐候性，适合在户外使用，而且耐腐蚀性能优越，能够经过长期盐雾侵蚀而保持优良的附着力，不起泡、不脱落，起到很好的防护作用，适用于沿海或海上电子设备涂装领域。
具体实施方式
实施例1
一种高耐候耐腐蚀户外粉末涂料，包括下述质量份的原料：聚酯树脂45份、端羟基超支化聚酯5份、聚苯胺插层凹凸棒土10份、钛白粉3份、硫酸钡15份、TGIC固化剂3份、道康宁DC57有机硅流平剂1份、聚乙烯蜡微粉0.5份、安息香0.2-0.5份。
聚酯树脂的酸值为40mgKOH/g；
端羟基芳香族超支化聚酯的制备方法为：将三羟甲基丙烷、邻苯二甲酸酐和对甲苯磺酸按质量比为1：5：0.1加入NMP溶剂中，先在氮气气氛中于140℃下常压加热反应2h，然后减压至1000kPa，于180℃下减压加热反应2h，即得。
聚苯胺插层凹凸棒土的制备方法为：按质量份计，将1份苯胺单体、10份蒙脱土和2份过硫酸铵加入浓度为0.5ol/L的盐酸的水溶液中，在室温下搅拌反应4h，过滤后洗涤至中性，真空干燥，得到聚苯胺插层凹凸棒土，其中蒙脱土与盐酸的水溶液的比例为1g：8mL。
实施例2
一种高耐候耐腐蚀户外粉末涂料，包括下述质量份的原料：聚酯树脂55份、端羟基超支化聚酯15份、聚苯胺插层凹凸棒土15份、钛白粉5份、硫酸钡25份、TGIC固化剂5份、道康宁DC57有机硅流平剂2份、聚乙烯蜡微粉1份、安息香0.5份。
聚酯树脂的酸值为45mgKOH/g；
端羟基芳香族超支化聚酯的制备方法为：将三羟甲基丙烷、邻苯二甲酸酐和对甲苯磺酸按质量比为1：10：0.2加入NMP溶剂中，先在惰性气氛中于140-160℃下常压加热反应4h，然后减压至2000kPa，于200℃下减压加热反应4h，即得。
聚苯胺插层凹凸棒土的制备方法为：按质量份计，将2份苯胺单体、15份蒙脱土和3份过硫酸铵加入浓度为2mol/L的盐酸的水溶液中，在室温下搅拌反应6h，过滤后洗涤至中性，真空干燥，得到聚苯胺插层凹凸棒土，其中蒙脱土与盐酸的水溶液的比例为1g：15mL。
实施例3
一种高耐候耐腐蚀户外粉末涂料，包括下述质量份的原料：聚酯树脂50份、端羟基超支化聚酯10份、聚苯胺插层凹凸棒土12份、钛白粉4份、硫酸钡20份、TGIC固化剂4份、道康宁DC57有机硅流平剂1.5份、聚乙烯蜡微粉0.8份、安息香0.4份。
聚酯树脂的酸值为50mgKOH/g；
端羟基芳香族超支化聚酯的制备方法为：将三羟甲基丙烷、邻苯二甲酸酐和对甲苯磺酸按质量比为1：8：0.15加入NMP溶剂中，先在惰性气氛中于150℃下常压加热反应3h，然后减压至1500kPa，于190℃下减压加热反应3h，即得。
聚苯胺插层凹凸棒土的制备方法为：按质量份计，将1.5份苯胺单体、12份蒙脱土和2.5份过硫酸铵加入浓度为1mol/L的盐酸的水溶液中，在室温下搅拌反应5h，过滤后洗涤至中性，真空干燥，得到聚苯胺插层凹凸棒土，其中蒙脱土与盐酸的水溶液的比例为1g：10mL。
对比例1
对比例1与实施例3的区别仅为：采用普通聚酯树脂代替端羟基超支化聚酯，具体如下：
一种高耐候耐腐蚀户外粉末涂料，包括下述质量份的原料：聚酯树脂60份、聚苯胺插层凹凸棒土12份、钛白粉4份、硫酸钡20份、TGIC固化剂4份、道康宁DC57有机硅流平剂1.5份、聚乙烯蜡微粉0.8份、安息香0.4份。
聚酯树脂的酸值为50mgKOH/g；
聚苯胺插层凹凸棒土的制备方法为：按质量份计，将1.5份苯胺单体、12份蒙脱土和2.5份过硫酸铵加入浓度为1mol/L的盐酸的水溶液中，在室温下搅拌反应5h，过滤后洗涤至中性，真空干燥，得到聚苯胺插层凹凸棒土，其中蒙脱土与盐酸的水溶液的比例为1g：10mL。
对比例2
对比例2与实施例3的区别仅为：采用普通的凹凸棒土代替聚苯胺插层凹凸棒土，具体如下：
一种高耐候耐腐蚀户外粉末涂料，包括下述质量份的原料：聚酯树脂50份、端羟基超支化聚酯10份、凹凸棒土12份、钛白粉4份、硫酸钡20份、TGIC固化剂4份、道康宁DC57有机硅流平剂1.5份、聚乙烯蜡微粉0.8份、安息香0.4份。
聚酯树脂的酸值为50mgKOH/g；
端羟基芳香族超支化聚酯的制备方法为：将三羟甲基丙烷、邻苯二甲酸酐和对甲苯磺酸按质量比为1：8：0.15加入NMP溶剂中，先在惰性气氛中于150℃下常压加热反应3h，然后减压至1500kPa，于190℃下减压加热反应3h，即得。
对比例3
对比例3与实施例3的区别仅为：采用普通聚酯树脂代替端羟基超支化聚酯，且采用普通的凹凸棒土代替聚苯胺插层凹凸棒土，具体如下：
一种高耐候耐腐蚀户外粉末涂料，包括下述质量份的原料：聚酯树脂60份、凹凸棒土12份、钛白粉4份、硫酸钡20份、TGIC固化剂4份、道康宁DC57有机硅流平剂1.5份、聚乙烯蜡微粉0.8份、安息香0.4份。
聚酯树脂的酸值为50mgKOH/g；
试验例
分别对实施例3和对比例1-3的粉末涂料进行性能测试，测试方法参照HG T 2006-2006。测试结果如表1所示：
表1粉末涂料性能测试结果
从表1中可以看出，本发明的粉末涂料耐候性和耐腐蚀性能均能满足使用需求；对比例1与实施例3相比，其耐候性和耐腐蚀性能相对较差，而其在耐中性盐雾试验800h后的附着力明显降低，提示其在中性盐雾条件下长期使用后涂层的防护性能和遮蔽性能会明显下降，不适合在中性盐雾条件下的户外环境中应用；对比例2、对比例3的耐盐雾腐蚀性能不能满足中性盐雾条件下的使用要求，不适合在沿海或海上环境中使用。
由此可见，本发明的粉末涂料不仅具有优良的耐候性，适合在户外使用，而且耐腐蚀性能优越，能够经过长期盐雾侵蚀而保持优良的附着力，不起泡、不脱落，起到很好的防护作用，适用于沿海或海上电子设备涂装领域。
Claims (10)
1.一种高耐候耐腐蚀户外粉末涂料，其特征在于，包括下述质量份的原料：聚酯树脂45-55份、端羟基超支化聚酯5-15份、聚苯胺插层凹凸棒土10-15份、钛白粉3-5份、填料15-25份、TGIC固化剂3-5份、流平剂1-2份、润滑剂0.5-1份、安息香0.2-0.5份。
2.根据权利要求1所述的一种高耐候耐腐蚀户外粉末涂料，其特征在于，所述聚酯树脂的酸值为40-50mgKOH/g。
3.根据权利要求1所述的一种高耐候耐腐蚀户外粉末涂料，其特征在于，所述端羟基超支化聚酯是以邻苯二甲酸酐和三羟甲基丙烷为原料，经过缩聚反应制成。
4.根据权利要求3所述的一种高耐候耐腐蚀户外粉末涂料，其特征在于，所述端羟基芳香族超支化聚酯的制备方法为：将三羟甲基丙烷、邻苯二甲酸酐和催化剂加入溶剂中，先在惰性气氛中于140-160℃下常压加热反应2-4h，然后减压至1000-2000kPa，于180-200℃下减压加热反应2-4h，即得。
5.根据权利要求4所述的一种高耐候耐腐蚀户外粉末涂料，其特征在于，所述三羟甲基丙烷、邻苯二甲酸酐和催化剂的质量比为1：(5-10)：(0.1-0.2)；所述催化剂为对甲苯磺酸；所述溶剂为NMP、DMSO、DMAC中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的一种高耐候耐腐蚀户外粉末涂料，其特征在于，所述聚苯胺插层凹凸棒土的制备方法为：按质量份计，将1-2份苯胺单体、10-15份蒙脱土和2-3份过硫酸铵加入盐酸的水溶液中，在室温下搅拌反应4-6h，过滤后洗涤至中性，真空干燥，得到聚苯胺插层凹凸棒土。
7.根据权利要求6所述的一种高耐候耐腐蚀户外粉末涂料，其特征在于，所述蒙脱土与盐酸的水溶液的比例为1g：(8-15)mL；所述盐酸的水溶液的浓度为0.5-2mol/L。
8.根据权利要求1所述的一种高耐候耐腐蚀户外粉末涂料，其特征在于，所述填料为凹凸棒土、硫酸钡、云母粉中的至少一种；所述流平剂为有机硅流平剂；所述润滑剂为聚乙烯蜡微粉、聚四氟乙烯蜡微粉中的至少一种。
9.一种权利要求1-8任一项所述的高耐候耐腐蚀户外粉末涂料的制备方法，其特征在于，包括：按质量份称取原料，混合均匀，然后加入双螺杆挤出机中熔融挤出，经过压片、粉碎、筛分，得到高耐候耐腐蚀户外粉末涂料。
10.根据权利要求9所述的一种高耐候耐腐蚀户外粉末涂料的制备方法，其特征在于，所述熔融挤出的温度为100-120℃。
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