CN115558384B - 一种低温固化高边角覆盖粉末涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种低温固化高边角覆盖粉末涂料，其组分及质量比例为：硅丙酯改性聚酯树脂50‑70％，固化剂5‑10％，固化促进剂1‑5％，带电助剂1‑3％，脱气剂0.3‑0.5％，光亮剂0.2‑1％，防腐填料1‑5％，颜料5‑25％，填料5‑20％，偶联剂0.2‑1％。本发明所述的粉末涂料可以在较低温度、较短时间内(140‑160℃/10‑20min)固化成膜，添加提高粉末整体带电性的助剂，确保粉末上粉均匀，并且固化后的涂层具有优异的边角覆盖性。本发明粉末涂料固化成膜的温度大幅降低，有利于降低能耗，节省能源，较好的边角覆盖性可以防止边角处的涂层过薄而产生磨损，再搭配防锈颜料和防腐填料，提高粉末涂料的防腐防锈性能，延长产品的使用寿命。

Description

一种低温固化高边角覆盖粉末涂料及其制备方法

技术领域

本发明属于粉末涂料技术领域，尤其涉及一种低温固化高边角覆盖粉末涂料及其制备方法。

背景技术

粉末涂料已经成为当今环保性涂料中的重要品种之一，和传统的溶剂型涂料相比，它完全不含溶剂，零VOC，具有节省资源、减少污染、工艺简单，易于实现工业自动化，涂层性能优异等特点。

随着工程机械涂装行业的不断发展，以及国家对环保要求的不断提高，粉末涂装技术在工程机械行业中的环保节能优势逐渐显现。用于工程机械结构件的粉末涂料，除了需要满足防腐、防锈、耐候等这些必备的功能外，还需要保证使用的粉末涂料具有较快的固化速度或者较低的固化温度。常规的粉末涂料在固化时都需要较高的温度(180℃-200℃)，这不仅不利于能源的节约和设备的投资、维护，而且还限制了涂装底材的可选择性，只能对那些可耐热性的基材进行涂装。

工程机械共同特点是边角比较锐利，由于现有粉末涂料的低边角覆盖率，使得粉末涂料在被涂物的边缘或棱角部位非常容易出现比平面部分覆盖率小的现象，当边缘或棱角≤90°的情况下更为严重，涂膜薄甚至出现基材裸露，导致涂层防腐性能下降，影响工程机械的使用寿命。因此，需要研发一种具有低温固化且高边角覆盖的粉末涂料，以应对更加严格的涂装工艺以及满足工程机械更高规格的品质要求。

发明内容

本发明的目的在于克服上述粉末涂料所涉及到的缺点，提供一种低温固化高边角覆盖粉末涂料，其具有固化温度低、节能优势，通过添加提高整体粉末带电性的助剂，确保粉末上粉均匀，并且固化后的涂层具有优异的边角覆盖性。

本发明的另一目的是提供一种低温固化高边角覆盖粉末涂料的制备方法。

本发明采用以下技术方案：

一种低温固化高边角覆盖粉末涂料，其组分及质量比例为：

所述硅丙酯改性聚酯树脂，酸值为20-40mgKOH/g，软化点为80-130℃，玻璃化转变温度为50-70℃，200℃树脂粘度为2000-5000mPa.s。

聚酯树脂软化点越高或者玻璃化温度太高，会导致树脂的熔融粘度变高，由于粉末涂料各种颗粒之间存在着一定的张力，在固化阶段流平时间有限，导致涂膜的表面流平性变差，表面橘皮严重，造成工程机械涂装效果不佳，若软化点过低或玻璃化温度太低，制作而成的粉末涂料储存稳定性不好，容易结团，不利于静电喷涂施工。

聚酯树脂具有机械性能突出、装饰性好，可观赏性高的优点，然而其耐化学腐蚀和耐候性能较差。硅丙树脂耐沾污性和耐候性能突出，但涂层抗冲击性能差，利用硅丙酯改性聚酯树脂作为粉末主体来使涂层具有优异机械性能的同时具有耐化学腐蚀和耐候性能。通过引入硅丙树脂，能够扩大聚酯树脂的支链，在与其它成分反应时延长胶化时间，进一步提高涂层的流平性。

进一步地，所述固化剂为羟烷基酰胺、异氰尿酸三缩水甘油酯中的一种或多种。

异氰尿酸三缩水甘油酯具有三个环氧基团且活性高，能与含羧基的聚酯树脂进行开环加成反应，形成含酯键的网状大分子，发生反应时无小分子产物，因此涂层不会产生针孔；异氰尿酸三缩水甘油酯不含醚键和苯环，其具有三嗪杂环结构，具有较高的硬度，因此固化成膜后的涂层具有优异的耐候性。

羟烷基酰胺含有四个端羟基，能与端羧基聚酯树脂上的羧基进行交联固化反应。由于其含有四个活性官能团，活性高，因此交联固化反应所需活化能低，羟烷基酰胺相对异氰尿酸三缩水甘油酯，具有安全无毒的优点。

进一步地，所述固化促进剂为水杨酸改性咪唑、2-苯基咪唑啉、苄基三甲基氯化铵的一种或多种。

固化促进剂的加入不仅可以催化硅丙酯改性聚酯树脂与固化剂的反应速率，使得反应固化温度进一步降低，还可以提高粉末涂料的固化程度和涂层的交联密度，提高涂层的抗冲击性能、盐雾性能和耐候性能。

咪唑能使得涂层的胶化时间短，其促进作用较强有助于提高固化充分程度，通过将咪唑分子中碱性比较强的叔胺氮原子与水杨酸反应成盐后，其叔胺氮原子由带负电荷具有较强亲核性，变为带正电荷具有亲电性，降低了咪唑常温的促进作用，降低了硅丙酯改性聚酯树脂与固化剂的反应，提高其热稳定性，同时在120℃以上时，高温使得游离的咪唑分子能够加快羧基与环氧基团的反应，通过降低咪唑较强的亲核性，延长涂料胶化时间，避免低温快速固化导致的涂膜的流平性变差。

2-苯基咪唑啉中含有苯基等刚性基团，由于位阻效应，会提高树脂的玻璃化温度，进一步延长胶化时间，有利于涂层流平，同时提高其储存稳定性。

苄基三甲基氯化铵热稳定性好，相对于水杨酸改性咪唑、2-苯基咪唑啉，其具有更好的耐黄变效果，其胶化时间与流平性处于水杨酸改性咪唑与2-苯基咪唑啉之间。

所述带电助剂为蓖麻油烷醇酰胺硼酸酯、二甲基二烯丙基氯化铵-丙烯酰胺共聚物、聚酰胺蜡、气相氧化铝中的一种或多种。

蓖麻油烷醇酰胺硼酸酯通过质子置换发生电荷转移，改变粉末涂料的表面电阻率。蓖麻油烷醇酰胺硼酸酯中带有B-O键，具有良好的热稳定性，与高分子物质间相容性好。

二甲基二烯丙基氯化铵聚合物具有电荷密度高的特点，丙烯酰胺具有活性强，亲水性好的特点，两种容易聚合形成二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺共聚物，二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺共聚物一方面与蓖麻油烷醇酰胺硼酸酯中的B-O键连接，一方面缠绕稳定填料，能够进一步提高填料与高分子的相容性。在基材上粉时，二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺共聚物能加速工件表面静电荷泄露，减少静电排斥反弹造成的大波纹桔皮，使涂层表面更平整，能够利用亲水基在粉末涂膜表面而吸收空气中水汽形成亲电膜或依靠质子传递进一步降低表面电阻。

聚酰胺蜡是由非极性的脂肪烃部分和极性的酰胺基官能团两部分构成，酰胺基中的氧原子电负性大，易与烃基部分的氢原子形成氢键，通过分子间的氢键作用，使分散在涂料体系中的聚酰胺蜡形成立体网状结构，能够提高涂料的触变性，从而有效控制湿膜流挂及涂料中固体颗粒在贮存过程中的沉淀，聚酰胺蜡在成膜的过程中迁移到涂层表面，能够进一步提高涂层的光亮度。

气相氧化铝与金属基体膨胀系数相差较小，有效地调节涂料在固化过程中的收缩率，降低涂层与底材之间热膨胀系数的差异，进一步减少涂层在应用过程中受温度分布不均产生热应力的影响。

带电助剂能够进一步增加粉末涂料的带电性能，降低静电屏蔽效应，改善边角上粉，提高粉末涂料的上粉率。

所述脱气剂为安息香，所述光亮剂为丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯和聚碳酸酯二醇的共聚物，所述偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧基硅烷偶联剂、异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯的一种或两种。

在固化过程中，羟烷基酰胺的羟基与树脂的羧基缩合后固化成膜过程中会产生副产物水分子，分子透过涂层释出，会影响漆膜的致密性，涂膜容易出现针孔，最终影响涂层力学性能、耐高温性能、耐化学性能等。

安息香在粉末涂料熔融过程中与硅丙酯改性聚酯树脂是分子水平的融合，安息香熔融后可以大幅度降低树脂的熔融粘度，利于将树脂内部的气体排出，与此同时安息香在成膜过程中发生氧化反应，消耗气泡中的氧气使气泡直径减小，从而导致气泡内部拉普拉斯张力增加，使得氮气在体系中的溶解速率加快而起到脱气的作用。

丙烯酸丁酯与甲基丙烯酸甲酯的分子量较小，其含有酯基的支链与硅丙酯改性聚酯树脂相溶性好，其烷基主链具有疏树脂性，能够浮于熔融粉末涂料的上层，通过快速迁移至表层，能够润湿颜料、填料及其它固体颗粒表面，提高树脂对其的包覆能力，在成膜阶段能够提供较低的表面张力，促使涂层趋向流动成平面状态，可以得到更加均匀的涂层，减少了产品涂膜出现桔皮的可能，同时降低涂层表面出现缩孔的机率，使产品涂层具有更好的平整度。甲基丙烯酸甲酯可以使涂膜具有一定的硬度和强度，且具有一定的光泽，丙烯酸丁酯可以使涂膜具有一定的成膜性和柔韧性，聚碳酸酯二醇中的聚碳酸酯分子结构规整，连续碳链较长，成膜时易产生定向结晶，聚碳酸酯大分子排列紧密，形成完善的紧密推挤的结晶结构，以此提高涂层的光亮度，其结晶结构可使涂膜具有较高的拉伸强度，更有韧性，由于内聚能大，使得水分子或有机溶剂难以渗透到大分子空隙中，能够提高膜的耐水性。丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯和聚碳酸酯二醇的共聚物参加涂层的交联反应，提高了粉末涂层的耐化学和耐老化性能，还可以克服涂膜的雾影。

光亮剂的加入能够减少固化促进剂容易黄变的缺点，同时能够进一步使涂层平面更加平整并具有一定的自洁效果。

偶联剂作为表面处理剂添加入硅丙酯改性聚酯树脂粉末涂料中主要起到使无机填料与有机成份表面亲合、充分分散的作用。

进一步地，在固化阶段，γ-甲基丙烯酰氧基硅烷偶联剂的乙烯基易与聚酯反应，形成交联网状结构，既可作交联剂，为涂料树脂组分提供反应基团，改善涂料的硬度、附着力和耐盐雾性能，又作偶联剂，对颜料、填料具有更好的表面处理效果。

异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯在处理沉淀硫酸钡、滑石粉等无机填料时，能与极性聚合物有更好的相容性，能提高填料在聚合物中的分散与粘合，降低体系粘度，改善加工流动性，能够降低烘烤温度，缩短烘烤时间。同时能够提高复合材料的机械强度，

所述防腐填料采用改性中空聚苯胺微球、改性磷酸锌、三聚磷酸铝、氧化石墨烯中的任意一种或多种。

所述改性中空聚苯胺微球的粒径为0.03-0.07μm，改性中空聚苯胺微球为通过与聚(2－丙烯酰胺基－2－甲基丙磺酸)和硝酸铈反应得到的掺有Ce³⁺的中空聚苯胺微球，聚苯胺具有原料价格低廉，导电性能好，稳定性好的优点，聚(2－丙烯酰胺基－2－甲基丙磺酸)支链上的磺酸基团具有良好的亲水性，通过掺杂聚(2－丙烯酰胺基－2－甲基丙磺酸)在聚苯胺骨架上引入极性基团可以提高其分散性能与电化学性能，稀土铈盐具有成本低廉、无毒、高缓释效应等特点，具有优异的防腐蚀性能。通过聚苯胺的钝化作用在钢铁基体表面形成一层致密的钝化层，Ce³⁺的缓释作用可进一步在钢铁基体表面形成氧化铈防护层。

改性磷酸锌为磷酸铁锌，其具有导电作用，能够提高粉末的上粉率，同时磷酸铁锌能提高涂层的附着力和屏蔽作用，使涂层具有良好的防腐作用，同时使得涂层与金属基材之间具有良好的附着力，不容易剥离。

三聚磷酸铝耐盐雾性能优于改性磷酸锌体系，其价格低廉，而且加入后使得涂料具有一定的流变效果，可以防止密度较大的钛白粉发生沉降。

所述氧化石墨烯的粒径为0.6-1.0μm，氧化石墨烯片层表面和硅丙改性聚酯树脂的官能团通过共价键或非共价键的相互作用提供反应位点，提高了聚合物和氧化石墨烯片层之间的相容性与分散性，氧化石墨烯薄片的分布促进了有机涂层的交联，使涂层的完整性和致密性得到较好地改善，氧化石墨烯充分发挥了其纳米尺寸效应和屏蔽作用，降低涂层的孔隙率，提高涂层的致密度，延长扩散路径，阻隔腐蚀介质的侵蚀，使涂层的耐腐蚀能力得到了提升。

进一步地，对于添加了氧化石墨烯薄片和改性磷酸锌的涂料来说，氧化石墨烯在防腐中起到了物理屏蔽和导电搭桥的作用。氧化石墨烯具有独特的片层结构，在涂层中可形成片层堆叠的物理屏蔽层，水、氯离子等腐蚀分子不易渗透进入涂层中，从而保护基底。具体地，氧化石墨烯可与锌颗粒在涂层中形成导电搭桥，通过锌颗粒作为阳极失去电子，为铁基底提供阴极保护作用，此外，氧化石墨烯自身形成的导电网络不会受到复合粉体中锌粉消耗的影响，可让含量有限的锌粉得到充分利用，提高锌粉保护效果，同时利用石墨烯的高导热系数来降低涂层与基材间的温度梯度，进一步提高涂层的韧性和强度。

所述填料为沉淀硫酸钡，高岭土，滑石粉，云母粉，气相二氧化硅，改性累托石粉末的一种或多种。

本发明利用偶联剂对填料表面进行改性，提高填料与高分子的相容性，填料能够提高涂膜的硬度、刚性、耐划伤性等物理性能，同时改善粉末涂料的松散性和提高玻璃化温度等性能，进一步降低涂料的成本。

沉淀硫酸钡熔融流动距离大，其流平性好，同时沉淀硫酸钡吸油量最小，能够提高涂层的熔融流动性和光泽度。

添加鳞片状的云母粉、滑石粉能有效地调节涂料在固化过程中的收缩率，降低涂层与底材之间热膨胀系数的差异，进一步减少涂层在应用过程中受温度分布不均产生热应力的影响，避免在涂层中收缩造成应力集中，引起涂层开裂。

进一步地，经过偶联剂处理的云母粉在涂层内部取向排列，层层堆积，形成致密的阻隔层，有效阻止腐蚀介质对涂层的渗透。

气相二氧化硅可改善涂料的力学性能、耐磨性、弹性、耐水性、光稳定性等，气相二氧化硅及滑石粉配置的粉末涂料活性大，涂膜的附着力、冲击强度、硬度和柔韧性好。

所述改性累托石粉末为经过3-氨基丙基三乙氧基硅烷偶联剂处理，改性累托石粉末粒径为30-70μm，改性累托石粉末具有良好的紫外线阻隔能力，对短波长光线或射线的吸收有一定的阻隔效果，这样能使涂层保持较好的耐热氧老化性能。累托石粉末为附聚的薄层堆，经过氨基硅烷偶联剂改性后能够充分活化累托石的片层，累托石中的交换性阳离子被带电助剂的有机长链取代，增强了与涂料有机成膜物中羟基、环氧基、烷氧基等极性基团的吸附和交联作用，使改性累托石与涂料中的有机物彼此连接，形成松散的网络，包裹固体颗粒，具有触变结构，进一步减少粒径小于10μm的固体颗粒在制备过程中被旋风分离器筛选过滤，从而影响涂层的性能，防腐填料中的氧化石墨烯以及气相二氧化硅能够分散到累托石粉末的空隙中，能够避免氧化石墨烯、气相二氧化硅团聚结块，掺有Ce³⁺的中空聚苯胺微球更好地通过累托石粉末的空隙被吸附插层，并且通过Ce³⁺的缓释作用可进一步在钢铁基体表面形成氧化铈防护层，同时改性累托石粉末赋予了涂料刚性，同时使涂料的黏度和稠度增大，起到防止或减缓涂料中填料沉降的作用。

所述颜料为纳米炭黑、钛白的一种或多种。

纳米炭黑可提高涂料的光泽，改变涂料的流动性，提高涂料的耐久性。纳米炭黑颗粒细，网状链堆积紧密，比表面积大，单位质量颗粒多，有利于在基质中形成导电结构。

进一步地，本发明采用金红石型钛白粉作为颜料，金红石型钛白粉制备的硅丙酯改性聚酯树脂粉末涂料的胶化时间相比于锐钛型钛白粉更长，其熔融流动性相比于锐钛型钛白粉更好。从熔融流动性来讲，金红石型钛白粉作为颜料由于胶化时间长，有利于涂层流平，通过延长涂层的交联固化反应时间，使涂层在低熔融粘度状态下能够维持更长时间，为水分子释出提供足够时间。与此同时，金红石型钛白粉保光、保色性好，在常温放置长时间不会发生黄变现象，也不会出现失光变色的现象。

一种低温固化高边角覆盖粉末涂料的制备方法，包括以下步骤：

将配方中的硅丙酯改性聚酯树脂、固化剂、固化促进剂、带点助剂、脱气剂、流平剂、光亮剂、填料、颜料、防腐填料、助剂等混合均匀后，通过双螺杆熔融挤出，设定温度：一区：50-70℃，二区：110-120℃，三区：110-120℃，四区：100-110℃，用压片机将挤出的底料压成片状，用破碎机将片状底料破碎，用粉碎机将底料粉碎，通过旋风分离和筛分系统，得到合适粒径范围的粉末涂料。

双螺杆熔融的最高温度120℃与涂料固化反应温度(140-160℃)有一定的差值，保证在制备阶段不会有固化反应的发生。

进一步地，所述片状物料经供料器输送到空气分级磨进行细粉碎后，经过旋风分离器将超细粉末涂料筛选并用袋式过滤器捕集回收，再经过旋转阀(放料阀)输送到筛粉机进行过筛，通过筛网的是成品涂料粉末，成品涂料粉末粒径在10-90μm之间，未过筛网的是粒径＞90μm的粗粉。粗粉可以重新进入空气分级磨粉碎处理，也可以和回收粉一起再加工时使用。

超细粉末的粒径≤10μm，超细粉基本上不带电，粉末太细带电性降低，如果超细粉末的含量过高，会导致上粉率下降，而粒径＞90μm的粗粉，由于静电吸附力不足，过多的粗粉粒子堆积容易引起粉末落粉导致上粉率下降。

进一步，通过适当提高粉末涂料中超细粉末含量，将能有效改善死角区的上粉率，减少人工补粉的问题。死角区的形成主要是由法拉第笼效应造成凹槽内部电场强度降低甚至无电场，使得带电粉末颗粒难以沉积。随着粉末粒径的减小，粉末中超细粉末含量不断增加，尽管超细粉末带电量少，但其质量很轻，在送粉载气作用下，通过扰动的空气气流更容易达到凹槽内部，从而凹槽弱电场作用下沉积在凹槽底部。将袋式过滤器捕集回收的5％的超细粉末(≤10μm)掺杂到成品粉末中，能有效改善喷涂死角区上粉率，减少人工补粉频率。

本发明相对于现有技术，有以下优点：

1、本发明所述的粉末涂料可以在较低温度、较短时间内(140-160℃/10-20min)固化成膜，添加提高粉末整体带电性的助剂，确保粉末上粉均匀，并且固化后的涂层具有优异的边角覆盖性。本发明粉末涂料固化成膜的温度大幅降低，有利于降低能耗，节省能源，较好的边角覆盖性可以防止边角处的涂层过薄而产生磨损，再搭配防锈颜料和防腐填料，提高粉末涂料的防腐防锈性能，延长产品的使用寿命。

2、本发明的制备方法通过选择适合的温度，避免粉末涂料在制备阶段发生固化反应，同时制备的粉末涂料粒径适中，能够在送粉载气作用下，通过扰动的空气气流到达凹槽内部，从而在凹槽弱电场作用下沉积在凹槽底部，能够进一步提高涂料边角覆盖性，改善死角区的上粉率，减少人工补粉的问题。

具体实施方式

为了让本领域技术人员更加清楚明白本发明所述技术方案，现列举以下实施例进行说明，以下实施方式中所用的原料、试剂或装置如无特殊说明，均可从常规商业途径得到，或者可以通过现有已知方法得到。

下面结合具体实施例对本发明作进一步描述：

表1：配方的重量组分配比

实施例1

实施例1中一种低温固化高边角覆盖粉末涂料的制备方法，包括如下步骤：

将配方中的硅丙酯改性聚酯树脂、固化剂、固化促进剂、带点助剂、脱气剂、光亮剂、填料、颜料、防腐填料、偶联剂等混合均匀后，通过双螺杆熔融挤出，设定温度：一区：50℃，二区：110℃，三区：110℃，四区：100℃，用破碎机将片状底料破碎，用粉碎机将底料粉碎，通过旋风分离和筛分系统，得到粒径范围在10-90μm的粉末涂料，将袋式过滤器捕集回收的5％的超细粉末(≤10μm)掺杂到成品粉末中。

实施例2

实施例2中一种低温固化高边角覆盖粉末涂料的制备方法，包括如下步骤：

将配方中的硅丙酯改性聚酯树脂、固化剂、固化促进剂、带点助剂、脱气剂、光亮剂、填料、颜料、防腐填料、偶联剂等混合均匀后，通过双螺杆熔融挤出，设定温度：一区：70℃，二区：120℃，三区：110℃，四区：100℃，用破碎机将片状底料破碎，用粉碎机将底料粉碎，通过旋风分离和筛分系统，得到粒径范围在10-90μm的粉末涂料，将袋式过滤器捕集回收的5％的超细粉末(≤10μm)掺杂到成品粉末中。

实施例3

实施例3中一种低温固化高边角覆盖粉末涂料的制备方法，包括如下步骤：

将配方中的硅丙酯改性聚酯树脂、固化剂、固化促进剂、带点助剂、脱气剂、光亮剂、填料、颜料、防腐填料、偶联剂等混合均匀后，通过双螺杆熔融挤出，设定温度：一区：60℃，二区：110℃，三区：120℃，四区：100℃，用破碎机将片状底料破碎，用粉碎机将底料粉碎，通过旋风分离和筛分系统，得到粒径范围在10-90μm的粉末涂料，将袋式过滤器捕集回收的5％的超细粉末(≤10μm)掺杂到成品粉末中。

实施例4

实施例4中一种低温固化高边角覆盖粉末涂料的制备方法，包括如下步骤：

将配方中的硅丙酯改性聚酯树脂、固化剂、固化促进剂、带点助剂、脱气剂、光亮剂、填料、颜料、防腐填料、偶联剂等混合均匀后，通过双螺杆熔融挤出，设定温度：一区：70℃，二区：110℃，三区：110℃，四区：120℃，用破碎机将片状底料破碎，用粉碎机将底料粉碎，通过旋风分离和筛分系统，得到粒径范围在10-90μm的粉末涂料，将袋式过滤器捕集回收的5％的超细粉末(≤10μm)掺杂到成品粉末中。

实施例5

实施例5中一种低温固化高边角覆盖粉末涂料的制备方法，包括如下步骤：

将配方中的硅丙酯改性聚酯树脂、固化剂、固化促进剂、带点助剂、脱气剂、光亮剂、填料、颜料、防腐填料、偶联剂等混合均匀后，通过双螺杆熔融挤出，设定温度：一区：70℃，二区：110℃，三区：120℃，四区：110℃，用破碎机将片状底料破碎，用粉碎机将底料粉碎，通过旋风分离和筛分系统，得到粒径范围在10-90μm的粉末涂料，将袋式过滤器捕集回收的5％的超细粉末(≤10μm)掺杂到成品粉末中。

对比例1

对比例1和实施例2的主要差别在于，对比例1中未添加带电助剂，其它组份一样。

对比例2

对比例2和实施例2的主要差别在于，硅丙酯改性聚酯树脂酸值为80mgKOH/g，其它组份一样。

对比例3

对比例3和实施例2的主要差别在于，硅丙酯改性聚酯树脂200℃树脂粘度为8000mPa.s，其它组份一样。

对比例4

对比例4和实施例2的主要差别在于，对比例4不添加光亮剂，其它组份一样。

对比例5

对比例5和实施例2的主要差别在于，所使用的低温固化高边角覆盖粉末粒径为10-90μm，其成品粉末中不掺杂5％的超细粉末(≤10μm)，其它组份一样。

表2：实施例1不同温度固化的测试效果

测试温度	140℃	150℃	160℃
				膜厚	75um	70um	70um
铅笔硬度	2H	2H	2H

由表2可知，对实施例1在固化时间为15min的条件下，分别在140℃、150℃与160℃进行固化，在不同温度对比下，其膜厚和铅笔硬度差别不明显。

表3：实施例1不同时间固化的测试效果

固化时间	10min	15min	20min
				膜厚	75um	70um	70um
铅笔硬度	2H	2H	2H

对实施例1在固化温度为150℃的条件下，分别在10min、15min与20min进行固化，在不同固化时间对比下，其膜厚和铅笔硬度差别不明显。

对上述实施例及对比例进行性能测试，其中粉末固化温度为150℃，固化时间为15min，测试方法如表4和表5：

表4：实施例1-5性能测试效果

表5：对比例1-5性能测试效果

由表4可知，通过硅丙酯改性聚酯树脂来使涂层具有优异机械性能的同时具有耐化学腐蚀和耐候性能。通过引入硅丙树脂，能够扩大聚酯树脂的支链，在与其它成分反应时延长胶化时间，进一步提高涂层的流平性。

通过加入丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯和聚碳酸酯二醇的共聚物，一方面能够减少固化促进剂容易黄变的缺点，提高涂层的光亮度，另一方面参加涂层的交联反应，提高了粉末涂层的耐化学和耐老化性能。

水杨酸改性咪唑的加入能够降低咪唑亲核性以较少涂层常温反应，2-苯基咪唑啉的加入通过位阻效应提高树脂的玻璃化温度，固化促进剂的加入不仅使得反应固化温度进一步降低，而且能够通过延长胶化时间，有利于涂层流平。

二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺共聚物一方面与蓖麻油烷醇酰胺硼酸酯中的B-O键连接，一方面缠绕稳定填料，能够进一步提高填料与高分子的相容性，聚酰胺蜡能够减少固体颗粒沉淀，提高涂层光亮度，气相氧化铝能够调节涂料的收缩率，减少涂层在应用过程中受温度分布不均产生热应力的影响，进一步改善粉末涂料的带电性能，降低静电屏蔽效应，改善边角上粉，提高粉末涂料的上粉率。

通过改性累托石与涂料中的有机物彼此连接，形成松散的网络，包裹固体颗粒，具有触变结构，进一步减少粒径小于10μm的固体颗粒在制备过程中被旋风分离器筛选过滤，从而影响涂层的性能，防腐填料中的氧化石墨烯以及气相二氧化硅能够分散到累托石粉末的空隙中，能够避免氧化石墨烯、气相二氧化硅团聚结块，掺有Ce³⁺的中空聚苯胺微球更好地通过累托石粉末的空隙被吸附插层，并且通过Ce³⁺的缓释作用可进一步在钢铁基体表面形成氧化铈防护层。

实施例1-5中通过将粒径≤10μm超细粉末与粒径在10μm-90μm之间的半成品涂料粉末进行混合，超细粉末在送粉载气作用下，通过扰动的空气气流更容易达到凹槽内部，从而凹槽弱电场作用下沉积在凹槽底部，能够进一步提高涂料边角覆盖性，改善死角区的上粉率。

由表4和表5可知，对比例1中由于没有添加带电助剂，实施例2中的二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺共聚物一方面与蓖麻油烷醇酰胺硼酸酯中的B-O键连接，一方面缠绕稳定填料，能够进一步提高填料与高分子的相容性，在基材上粉时，二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺共聚物能更快泄露工件表面积聚的大量静电荷，减少静电排斥反弹造成的大波纹桔皮，使涂层表面更平整，能够利用亲水基在粉末涂膜表面而吸收空气中水汽形成亲电膜或依靠质子传递进一步降低表面电阻，气相氧化铝与金属基体膨胀系数相差较小，有效地调节涂料在固化过程中的收缩率，降低涂层与底材之间热膨胀系数的差异。进一步减少涂层在应用过程中受温度分布不均产生热应力的影响，同时使得带电助剂可克服凹槽死角等部位因静电屏蔽难上粉问题。实施例2中通过带电助剂增加粉末涂料的带电性能，降低静电屏蔽效应，改善边角上粉，提高粉末涂料的上粉率，实施例2中的粉末覆盖率要明显优于对比例1的效果。

对比例2中，硅丙酯改性聚酯树脂的酸值过高，交联固化过程中所需要的羟烷基酰胺的用量也越多，当加入羟烷基酰胺的量一定时，相对于实施例2，羧基是聚酯树脂分子中参与反应的基团，单位质量端羧基聚酯树脂中的羧基含量相应增加，聚酯树脂的反应活性增大，反应速度加快，固化活性增加太快会影响涂层的流平性能，使得涂层橘皮加重，体系的反应速度过快，则体系的黏度迅速增加，与涂膜过厚的影响一样，将不利于水分的挥发，同时高酸值树脂由于可参与反应的活性基团增加，导致产生的水分也相应增加，也在一定程度上增大了针孔出现的几率。针孔的产生将降低涂层的致密度，从而降低涂膜的耐蚀性能。

对比例3中，由于硅丙酯改性聚酯树脂的熔融粘度太高，填料分散性和包裹性不好，在低温固化过程中，成膜物质的流动性太差，难以流平，影响涂膜的外观。

对比例4中，实施例2中光亮剂能够使涂层表面增亮遮盖瑕疵，并且能够进一步改善涂料的流平性，对比例4由于没有添加光亮剂，其表面致密度较差且涂层光亮度较实施例2差，与此同时由于使用的是水杨酸改性咪唑的固化促进剂，在没有添加光亮剂的情况下，涂层外观容易发黄变色。

对比例5中采用的是10-90μm的粉末粒径，而实施例2中采用的是将5％粒径≤10μm的超细粉末和95％的粒径位于10-90μm之间的成品粉末，将粒径≤10μm超细粉末与粒径在10μm-90μm之间的成品涂料粉末进行混合，超细粉末在送粉载气作用下，通过扰动的空气气流更容易达到凹槽内部，从而凹槽弱电场作用下沉积在凹槽底部，能够进一步提高涂料边角覆盖性，改善死角区的上粉率，减少人工补粉的问题，通过实验可以得出实施例2的粉末覆盖率要优于对比例5的粉末覆盖率。

硅丙酯改性聚酯树脂老化时，对于色差和光泽保持率影响相对较小，添加带电助剂对涂层的边角覆盖有显著影响，添加比例在1-3％，综合性能相对较好；添加填料可以帮助提高其硬度。本发明所述的粉末涂料可以在较低温度、较短时间内(140-160℃/10-20min)固化成膜，添加提高粉末整体带电性的助剂，确保粉末上粉均匀，并且固化后的涂层具有优异的边角覆盖性。本发明粉末涂料固化成膜的温度大幅降低，有利于降低能耗，节省能源，较好的边角覆盖性可以防止边角处的涂层过薄而产生磨损，再搭配防锈颜料和防腐填料，提高粉末涂料的防腐防锈性能，延长产品的使用寿命。

本发明的制备方法通过选择适合的温度，避免粉末涂料在制备阶段发生固化反应，同时制备的粉末涂料粒径适中，能够在送粉载气作用下，通过扰动的空气气流到达凹槽内部，从而在凹槽弱电场作用下沉积在凹槽底部，能够进一步提高涂料边角覆盖性，改善死角区的上粉率，减少人工补粉的问题。

以上所述是本发明的优选实施方式，对于本技术领域的相关人员，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种低温固化高边角覆盖粉末涂料，其特征在于，包括以下重量份数的组分：

硅丙酯改性聚酯树脂50-70%，

固化剂5-10%，

固化促进剂1-5%，

带电助剂1-3%，

脱气剂0.3-0.5%，

光亮剂0.2-1%，

防腐填料1-5%，

颜料5-25%，

填料5-20%，

偶联剂0.2-1%；

所述固化剂为异氰尿酸三缩水甘油酯、羟烷基酰胺中的一种或多种；

所述固化促进剂为水杨酸改性咪唑、2-苯基咪唑啉、苄基三甲基氯化铵的一种或多种；

所述带电助剂为蓖麻油烷醇酰胺硼酸酯、二甲基二烯丙基氯化铵-丙烯酰胺共聚物、聚酰胺蜡、气相氧化铝；

所述硅丙酯改性聚酯树脂，酸值为20-40mgKOH/g，200℃树脂粘度为2000-5000mPa.s；

所述光亮剂为丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯与聚碳酸酯二醇的共聚物；

所述防腐填料采用改性中空聚苯胺微球、改性磷酸锌、三聚磷酸铝、氧化石墨烯中的任意一种或多种；

所述填料为沉淀硫酸钡，滑石粉，云母粉，气相二氧化硅，改性累托石粉末的一种或多种；

所述粉末涂料粒径范围在3-90μm，其中粒径≤10μm的超细粉末的含量为5%。

2.根据权利要求1所述的一种低温固化高边角覆盖粉末涂料，其特征在于：所述硅丙酯改性聚酯树脂，软化点为80-130℃，玻璃化转变温度为50-70℃。

3.根据权利要求1所述的一种低温固化高边角覆盖粉末涂料，其特征在于：所述脱气剂为安息香，所述偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧基硅烷偶联剂、异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯的一种或两种。

4.根据权利要求1所述的一种低温固化高边角覆盖粉末涂料，其特征在于：所述颜料为纳米炭黑、钛白的一种或多种。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种低温固化高边角覆盖粉末涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将配方中的硅丙酯改性聚酯树脂、固化剂、固化促进剂、带电助剂、脱气剂、光亮剂、填料、颜料、防腐填料、偶联剂等混合均匀后，通过双螺杆熔融挤出，设定温度：一区：50-70℃，二区：110-120℃，三区：110-120℃，四区：100-110℃，用压片机将挤出的底料压成片状，用破碎机将片状底料破碎，用粉碎机将底料粉碎，通过旋风分离和筛分系统，得到粒径范围在3-90μm的粉末涂料。