CN114940861A - 一种仿电泳效果的热固性粉末涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种仿电泳效果的热固性粉末涂料，采用羧基型聚酯树脂和丙烯酸树脂作为热固性粉末涂料的主要体系，以羧基型聚酯树脂对丙烯酸树脂进行改性，在具有耐候性的同时，减少昂贵的丙烯酸树脂用量，二者受热熔化，发生化学交联，形成具有优异的耐冲击性，耐腐蚀性，超流平，抗沾污性，耐候性等物化性能的涂层，同时还解决了现有粉末涂料丰满度不佳的技术问题，同时可显著改善装饰效果，且当总重量40～60％羧基型聚酯树脂和13～20％丙烯酸树酯进行混合配方时，粉末涂料制得涂层的耐候性、耐冲击性，耐腐蚀性，抗沾污性，耐候性等物化性能均可达到最佳水平。
Description
技术领域
本发明粉末涂料技术领域，具体涉及一种仿电泳效果的热固性粉末涂料及其制备方法。
背景技术
电泳漆的优点就是对被涂物件具有很好的保护作用，因为电泳漆本身就是一种极为环保的产品，不会对机械产生任何的负面影响，而且该漆还具有很好的防腐蚀性，能够对机械起到最好的保护作用，让其不受外界的影响，增加其使用寿命。虽然电泳漆有如此多的优点，但是电泳漆依然存在着很多的不足。其中最为明显的就是电泳漆在使用上受到了很大的限制，因为，只有在通过电的情况下，电泳漆才会发生作用，因此被涂物体只能是具有良好的导电性的金属。
目前绝大多数的油漆都只需要在常温下就能干燥，最多是时间的问题而已，但电泳漆如果要成膜就必须经过高温的烘烤，如果被涂物体无法经受住高温，那么就一定不适合涂刷电泳漆，且电泳漆对于烘烤时的要求还很高，如果烘干室内不干净，后者回圈风内含有一些油质东西都会造成漆膜的缩孔、陷穴现象的发生，大大增加了施工方面的难度。
现有公开的专利中有采用羧基型聚酯树脂对丙烯酸树脂进行改性，但制备所得的热固性粉末涂料的抗冲击性能较弱，且其丰满度也不好，装饰效果较差。
发明内容
本发明为了解决现有技术中存在的缺点和不足，提出了一种具有优异的耐冲击性，超流平性，耐腐蚀性，抗沾污性，耐候性等物化性能，可提高涂层的丰满度；同时具有电泳效果的仿电泳的热固性粉末涂料；
本发明的另一个目的是提供一种仿电泳效果的热固性粉末涂料的制备方法。
一种仿电泳效果的热固性粉末涂料，按重量百分比计，包括以下组分：
通过采用羧基型聚酯树脂和丙烯酸树脂作为热固性粉末涂料的主要体系，以羧基型聚酯树脂对丙烯酸树脂进行改性，在具有耐候性的同时，减少昂贵的丙烯酸树脂用量，二者受热熔化，发生化学交联，形成具有优异的耐冲击性，耐腐蚀性，超流平，抗沾污性，耐候性等物化性能的涂层，同时还解决了现有粉末涂料丰满度不佳的技术问题，同时可显著改善装饰效果，且当总重量40～60％羧基型聚酯树脂和13～20％丙烯酸树酯进行混合配方时，粉末涂料制得涂层的耐候性、耐冲击性，耐腐蚀性，抗沾污性，耐候性等物化性能均可达到最佳水平。
如上所述的仿电泳效果的热固性粉末涂料，所述羧基型聚酯树脂包括酸组分和醇组分；所述酸组分为间苯二甲酸和对苯二甲酸及其混合物组成的单体；所述醇组分为新戊二醇和2-丁基-2-乙基-1,3丙二醇的混合物，通过采用间苯二甲酸和对苯二甲酸及其混合物组成的单体作为酸组分，间苯二甲酸与对苯二甲酸的分子结构稳定性不一样，在合成超耐候性聚酯中，必须选择间苯二甲酸，为了提高其耐冲击性能，适当添加少量对苯二甲酸以提高耐冲击性能；通过采用新戊二醇和2-丁基-2-乙基-1,3丙二醇的混合物作为醇组分，由于其分子结构决定的新戊二醇的分子结构稳定，耐候性能好，但其冲击性能差一点，与耐冲击性能较好的酸组分相互组合及搭配，使得羧基型聚酯树脂拥有更好的耐冲击性、耐候性、耐腐蚀性以及抗沾污性。
如上所述的仿电泳效果的热固性粉末涂料，所述羧基型聚酯树脂的酸值为20-75mgKOH/g，其最优范围在24-35mgKOH/g；玻璃化温度为50～85℃，其最优范围在55-65℃，粘度(200℃)为2400-9000mPa.s，其最优范围在3000-5000mPa.s。
如上所述的仿电泳效果的热固性粉末涂料，所述丙烯酸树脂为丙烯酸与甲基丙烯酸基及其衍生物的聚合物。
如上所述的仿电泳效果的热固性粉末涂料，所述固化剂为封闭型异氰酸酯固化剂或内封闭型异氰酸酯固化剂，通过采用封闭型异氰酸酯固化剂或内封闭型异氰酸酯固化剂，可以与聚酯中羟基反应，也可与丙烯酸树脂中的环氧基反应，提高了羧基型聚酯树脂和丙烯酸树脂体系反应的交联密度，同时更可以提高涂层的硬度，通过选择不同类型的异氰酸酯固化剂，以提高涂层的表面手感以及涂层与基材之间的附着力。
如上所述的仿电泳效果的热固性粉末涂料，所述脱气剂为氨基改性酚脲表面活性剂，通过采用氨基改性酚脲表面活性剂作为脱气剂，具有突出的脱气能力，且不泛黄，耐烘烤性能优异，具有耐光，耐候等户外使用性能；通过采用聚四氟乙烯蜡，其耐摩擦性好，具有高的抗划伤性、爽滑、质感。蜡粉中含聚四氟蜡，因其不能熔化，以单个粒子凸显于表面，成为抵御磨损的第一道防线，从面增长耐磨损的时间，而当涂膜冷却时，聚乙烯蜡从涂液中析出，形成细微颗粒，浮在涂膜表面，起到滑爽、抗刮伤的作用，成为耐磨损的第二道防线。
如上所述的仿电泳效果的热固性粉末涂料，所述填料优选为硫酸钡和碳黑的混合物。
如上所述的仿电泳效果的热固性粉末涂料，所述热固性粉末涂料的粒度分布为100％小于100μm，其体积(V)中值直径D[V,0.5]：20～50μm。
一种仿电泳效果的热固性粉末涂料的制备方法，包括以下步骤：
S1、称取羧基型聚酯树脂、固化剂、异氰脲酸三缩水甘油酯、丙烯酸树酯、填料、聚四氟乙烯蜡、流平剂和脱气剂，备用；
S2、将步骤S1中称取后的原料加入反应容器中预混合；
S3、将步骤S2中预混合后的物料进行熔融混合后挤出，得熔融混合物料；
S4、将步骤S3中所得的熔融混合物料，冷却后压成薄片，再将薄片破碎成片状物料；
S5、将所述片状物料输送到空气分级磨进行细粉碎，通过旋风分离且捕集大部分被粉碎的半成品，再经过180目筛网筛粉机除去杂物或粗粉后得成品。
如上所述的仿电泳效果的热固性粉末涂料的制备方法，所述步骤S3中的挤出温度：进料区110-115℃，排料区115-125℃，螺杆转速45-50Hz。
如上所述的仿电泳效果的热固性粉末涂料的制备方法，所述步骤S5中经旋风分离器未捕集的超细粉末涂料，用袋式过滤器捕集，干净的空气排入大气中；所述将步骤S5中空气分级磨的主磨转速45-50Hz，副磨转速25-30Hz。
本发明相对于现有技术，有以下优点：
1、本发明提供一种仿电泳效果的热固性粉末涂料，采用羧基型聚酯树脂和丙烯酸树脂作为热固性粉末涂料的主要体系，以羧基型聚酯树脂对丙烯酸树脂进行改性，在具有耐候性的同时，减少昂贵的丙烯酸树脂用量，二者受热熔化，发生化学交联，形成具有优异的耐冲击性，耐腐蚀性，超流平，抗沾污性，耐候性等物化性能的涂层，同时还解决了现有粉末涂料丰满度不佳的技术问题，同时可显著改善装饰效果，且当总重量40～60％羧基型聚酯树脂和13～20％丙烯酸树酯进行混合配方时，粉末涂料制得涂层的耐候性、耐冲击性，耐腐蚀性，抗沾污性，耐候性等物化性能均可达到最佳水平。
2、本申请提供一种仿电泳效果的热固性粉末涂料的制备方法，操作简单且施工条件低，施工方便；配方中不含可挥发溶剂，实现VOC零排放，绿色环保，符合行业未来发展方向，具有广阔的市场前景。
具体实施方式
为了更好地理解本发明的技术特点，下面详细描述本发明的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
根据本发明的实施方式，提供了以下的实施例便于更好地理解本发明，但并不限定本发明。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。
实施例1
S1、按表1称取羧基型聚酯树脂、固化剂、异氰脲酸三缩水甘油酯、丙烯酸树酯、填料、聚四氟乙烯蜡、流平剂和脱气剂，备用；
S2、将步骤S1中称取后的原料加入反应容器中预混合；
S3、将步骤S2中预混合后的物料进行熔融混合后挤出，进料区110℃，排料区115℃，螺杆转速45Hz，得熔融混合物料；
S4、将步骤S3中所得的熔融混合物料，冷却后压成薄片，再将薄片破碎成片状物料；
S5、将所述片状物料输送到空气分级磨的主磨转速45Hz，副磨转速25Hz；进行细粉碎，通过旋风分离且捕集大部分被粉碎的半成品，再经过180目筛网筛粉机除去杂物或粗粉后得成品。
实施例2
S1、按表1称取羧基型聚酯树脂、固化剂、异氰脲酸三缩水甘油酯、丙烯酸树酯、填料、聚四氟乙烯蜡、流平剂和脱气剂，备用；
S2、将步骤S1中称取后的原料加入反应容器中预混合；
S3、将步骤S2中预混合后的物料进行熔融混合后挤出，进料区115℃，排料区125℃，螺杆转速50Hz，得熔融混合物料；
S4、将步骤S3中所得的熔融混合物料，冷却后压成薄片，再将薄片破碎成片状物料；
S5、将所述片状物料输送到空气分级磨的主磨转速50Hz，副磨转速30Hz；进行细粉碎，通过旋风分离且捕集大部分被粉碎的半成品，再经过180目筛网筛粉机除去杂物或粗粉后得成品。
实施例3
S1、按表1称取羧基型聚酯树脂、固化剂、异氰脲酸三缩水甘油酯、丙烯酸树酯、填料、聚四氟乙烯蜡、流平剂和脱气剂，备用；
S2、将步骤S1中称取后的原料加入反应容器中预混合；
S3、将步骤S2中预混合后的物料进行熔融混合后挤出，进料区113℃，排料区120℃，螺杆转速48Hz，得熔融混合物料；
S4、将步骤S3中所得的熔融混合物料，冷却后压成薄片，再将薄片破碎成片状物料；
S5、将所述片状物料输送到空气分级磨的主磨转速48Hz，副磨转速28Hz；进行细粉碎，通过旋风分离且捕集大部分被粉碎的半成品，再经过180目筛网筛粉机除去杂物或粗粉后得成品。
表1：实施例1-3仿电泳效果的热固性粉末涂料配方(％)
将实施例1-3制备所得的仿电泳效果的热固性粉末涂料进行检测，施工方法：
1、喷涂施工工艺及要求：在喷枪头部金属导流标上接上高压负极，被喷涂工件接地形成正极，使喷枪和工件之间形成一个较强的静电电场。当作为运载气体的压缩空气，将粉末涂料从供粉桶经粉管送到喷枪的导流杆时，由于导流杆接上高压负极产生的电晕放电，在其附近产生了密集的负电荷，使粉末带上负电荷，并进入了电场强度很高的静电场，在静电力和运载气体的双重作用下，粉末均匀地飞向接地工件表面形成厚薄均匀的粉层，再加热固化转化为耐久的涂膜。
施工条件：喷涂电压：60KV-80KV；喷粉气压：0.05-0.2Mpa；喷涂距离：15-30cm；固化温度为180-200℃。
2、涂装施工工艺流程：前处理-干燥-喷涂-检查-烘烤-检查-成品，检测结果如下表2所示。
表2：实施例1-3仿电泳效果的热固性粉末涂料的检测结果
实施例4：
若需要金属质感的仿电泳热固性粉末涂料，采用邦定金属效果粉末涂料工艺的方法进行生产，具体配方如下：
制备方法：S1、将按配方称取羧基型聚酯树脂，异氰酸酯固化剂，异氰脲酸三缩水甘油酯，丙烯酸树酯，金红石钛白粉，硫酸钡，碳黑，聚四氟乙烯，流平剂，脱气剂；
S2、将称取后的原料加入混合机中预混合；
S3、经预混合的物料送到熔融混合挤出机中熔融挤出熔融混合物料；挤出温度：进料区110℃，排料区115℃，螺杆转速45Hz；
S4、将所述熔融混合物料通过压片冷却机压成薄片，冷却经破碎机破碎成薄而小的片状物料；
S5、将所述片状物料输送到空气分级磨进行细粉碎，空气分级磨的主磨转速50Hz，副磨转速30Hz；通过旋风分离且捕集大部分被粉碎的半成品，再经过180目筛网的筛粉机除去杂物或粗粉后得成品。
将制得的成品采用示差扫描量热仪预先测定其玻璃化温度，通过得到的玻璃化温度设置邦定设备中加热混合机的邦定温度，将90kg的成品加入加热混合机，以42Hz转速磨擦加热，通过温度探头实时监测成品的温度，当达到设置的邦定温度时，在惰性气体的保护下，加入10公斤效果颜料，在低转速10Hz下邦定30min，接着将邦定的涂料通入到冷却混合机中，在温度为12℃冷却水下快速冷却即得到邦定专用粉末。
该效果颜料可以是铝颜料，珠光颜料或两者的混合物；
该邦定金属效果粉末涂料的施工方法为：采用常规静电喷涂设备，喷涂电压50kv,喷粉气压0.07Mpa,喷涂距离15mm的施工条件下涂装，在温度为200℃，时间为15min的的固化条件下固化得到涂膜。
邦定效果的评价：通过电镜观察、高低电压喷涂对比、旋风循环回收等方法进行评估，观察效果颜料和底粉是否充分粘接：
邦定具体的效果测试方法如下：
电镜观察法：直接利用电镜观察，比较效果颜料与底粉粘连和游离的数量比，游离的颜料越少邦定效果越好；
高低电压喷涂对比法：相同的喷涂条件下，用高压静电90KV和低电压50KV喷同个邦定金属效果粉末涂料，邦定效果差的粉游离颜料多，与底粉带电性不一致，两个板色差会较大：邦定效果好的粉，底粉与效果颜料粘连，带电性接近，上粉效果一致，不同电压喷涂基本没有色差。
旋风循环回收法：模拟实际喷涂过程中的回收系统装配测试装凰，对不同次回收的粉末喷涂对比，色差的变化趋势反映出粉末的邦定效果：邦定效果好的粉术，不同回收次数的色差非常小。
本实施例制备得到的邦定金属效果粉末涂料的邦定效果为：
(1)效果颜料的粘接率高，游离份少；
(2)批次间色差稳定；
(3)涂层无效果断裂；
(4)适合不同的施工条件和喷涂设备；
(5)过喷粉末可以回收利用。
本申请提供的一种仿电泳效果的热固性粉末涂料，通过采用羧基型聚酯树脂和丙烯酸树脂作为热固性粉末涂料的主要体系，以羧基型聚酯树脂对丙烯酸树脂进行改性，在具有耐候性的同时，减少昂贵的丙烯酸树脂用量，二者受热熔化，发生化学交联，形成具有优异的耐冲击性，耐腐蚀性，超流平，抗沾污性，耐候性等物化性能的涂层，同时还解决了现有粉末涂料丰满度不佳的技术问题，同时可显著改善装饰效果，且当总重量40～60％羧基型聚酯树脂和13～20％丙烯酸树酯进行混合配方时，粉末涂料制得涂层的涂层与基材之间的附着力高、耐候性强、抗冲击性可≥40kg.cm，耐腐蚀性，抗沾污性，耐候性等物化性能均可达到最佳水平，且能够对机械起到最好的保护作用，让其不受外界的影响，增加其使用寿命，被涂物体不必是具有良好的导电性的金属，无需经过烘烤即可达到干燥，施工简便，可应用于五金、家电、灯饰、运动汽材、铝型材、太阳能边框、涂锌板等涂装，以及高层和超高层建筑物的装饰；另外还用于钢构筑物的外装饰、汽车飞机面漆等超高耐候要求的涂装。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种仿电泳效果的热固性粉末涂料，其特征在于，按重量百分比计，包括以下组分：
2.根据权利要求1所述的仿电泳效果的热固性粉末涂料，其特征在于：所述羧基型聚酯树脂包括酸组分和醇组分；所述酸组分为间苯二甲酸和对苯二甲酸及其混合物组成的单体；所述醇组分为新戊二醇和2-丁基-2-乙基-1,3丙二醇的混合物。
3.根据权利要求1所述的仿电泳效果的热固性粉末涂料，其特征在于：所述羧基型聚酯树脂的酸值为20-75mgKOH/g，玻璃化温度为50～85℃，粘度(200℃)为2400-9000mPa.s，比重为1.5-1.7g/cm3，熔融流动性为15-30mm。
4.根据权利要求1所述的仿电泳效果的热固性粉末涂料，其特征在于：所述丙烯酸树脂为丙烯酸与甲基丙烯酸基及其衍生物的聚合物。
5.根据权利要求1所述的仿电泳效果的热固性粉末涂料，其特征在于：所述固化剂为封闭型异氰酸酯固化剂或内封闭型异氰酸酯固化剂。
6.根据权利要求1所述的仿电泳效果的热固性粉末涂料，其特征在于：所述脱气剂为氨基改性酚脲表面活性剂。
7.根据权利要求1所述的仿电泳效果的热固性粉末涂料，其特征在于：所述热固性粉末涂料的粒度分布为100％小于100μm，其体积(V)中值直径D[V,0.5]：20～50μm。
8.一种仿电泳效果的热固性粉末涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、称取羧基型聚酯树脂、固化剂、异氰脲酸三缩水甘油酯、丙烯酸树酯、填料、聚四氟乙烯蜡、流平剂和脱气剂，备用；
S2、将步骤S1中称取后的原料加入反应容器中预混合；
S3、将步骤S2中预混合后的物料进行熔融混合后挤出，得熔融混合物料；
S4、将步骤S3中所得的熔融混合物料，冷却后压成薄片，再将薄片破碎成片状物料；
S5、将所述片状物料输送到空气分级磨进行细粉碎，通过旋风分离且捕集大部分被粉碎的半成品，再经过180目筛网筛粉机除去杂物或粗粉后得成品，并进行包装。
9.根据权利要求8所述的仿电泳效果的热固性粉末涂料的制备方法，其特征在于：所述步骤S3中挤出温度:进料区110-115℃，排料区115-125℃，螺杆转速45-50Hz。
10.根据权利要求8所述的仿电泳效果的热固性粉末涂料的制备方法，其特征在于：所述步骤S5中经旋风分离器未捕集的超细粉末涂料，用袋式过滤器捕集，干净的空气排入大气中；所述将步骤S5中空气分级磨的主磨转速45-50Hz，副磨转速25-30Hz。
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