CN115851084A - 一种高耐碱粉末涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高耐碱粉末涂料及其制备方法，通过采用粘度较高的饱和端羧基聚酯树脂A和饱和端羧基聚酯树脂B，不仅有助于提高涂层的强度，较高的酸值，还能提高涂层的交联密度，进而提高涂层的抗渗透性；另外，羟端基聚酯树脂与多异氰酸酯发生反应，产生聚氨酯，聚氨酯具有良好的耐磨性及耐碱性，结合预处理后的硫酸钡、云母粉以及硅微粉，能进一步提高其与树脂的相容性，进而提高涂层的致密性，再结合聚乙烯基缩丁醛，能有效提高涂层的柔韧性，减少涂层在冲击下发生形变而导致脆性脱落。

Description

一种高耐碱粉末涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及粉末涂料制备领域，具体而言，涉及一种高耐碱粉末涂料及其制备方法。

背景技术

粉末涂料是喷涂在金属表面能形成具有保护、装饰和特殊功能的涂层。粉末涂料是由树脂、颜填料、固化剂、助剂组成的，通过熔融挤出、破碎磨粉制备而成。随着行业的发展，对粉末涂料涂层的性能要求越来越高，尤其是铝门窗、铝地板粉、铝模板、工程机械汽车等行业对粉末涂料的耐碱性要求越来越高，而常用的粉末涂料，存在耐碱性能差，无法满足行业的需求的问题。

发明内容

基于此，为了解决现有技术中粉末涂料存在耐碱性差的问题，本发明提供了一种高耐碱粉末涂料，具体技术方案如下：

一种高耐碱粉末涂料，按照重量份，其包括以下制备原料：30份~40份端羧基聚酯树脂A、10份~15份端羧基聚酯树脂B、3.4份~4.7份异氰尿酸三缩水甘油酯、6份~10份端羟基聚酯树脂、1.5份~2.5份封闭型多异氰酸酯、0.2份~0.5份砂纹剂、18份~20份云母粉、15份~20份硫酸钡、0.5份~1份有机膨润土、10份~12份硅微粉、0.2份~1份聚四氟乙烯、0.5份~1份聚乙烯基缩丁醛、0.03份~0.05份硅烷偶联剂、0份~3份促进剂、10份~20份颜料、0.5份~0.8份的涂膜孔隙消除剂，其中，所述涂膜孔隙消除剂为丙烯酸酯共聚物。

进一步地，所述端羧基聚酯树脂A的酸值为30mgKOH/g~36 mgKOH/g，200℃条件下的粘度为6000mPa•s~8000mPa•s。

进一步地，所述端羧基聚酯树脂B的酸值为50mgKOH/g ~56mgKOH/g，200℃条件下的粘度为6300mPa•s~8000mPa•s。

进一步地，所述端羟基聚酯的羟值为30mgKOH/g~45mgKOH/g，200℃条件下的粘度为4000mPa•s~7000mPa•s。

进一步地，所述砂纹剂为氟碳聚合物。

进一步地，所述促进剂为二甲基硅油及二氧化硅的复合物。

另外，本申请还提供一种高耐碱粉末涂料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

将硅微粉、云母粉以及硫酸钡混合，得到混合物A，然后预处理，得到预处理混合物A；

将所述预处理混合物A、端羧基聚酯树脂A、端羧基聚酯树脂B、异氰尿酸三缩水甘油酯、端羟基聚酯树脂、封闭型多异氰酸酯、砂纹剂、有机膨润土、聚四氟乙烯、聚乙烯基缩丁醛、促进剂、颜料以及涂膜孔隙消除剂充分混合均匀，得到混合物B；

将所述混合物B熔融挤出，压片处理，破碎处理，微细粉碎处理，低温高速分散处理，通入液氮保持低温环境下，以900r/min~1200r/min速度下旋转分散40min~60min，最后过筛分级处理，得到高耐碱粉末涂料。

进一步地，所述预处理为：将体积比为1~3：1的酒精和硅烷偶联剂配置混合液；然后将混合物A添加至所述混合液中，以500r/min~1000r/min的转速混合10min~15min，然后升温至80℃~90℃，再以500r/min~1000r/min的转速混合30min~40min。

进一步地，所述混合物A与所述混合液的质量比为50~100:1。

进一步地，所述熔融挤出的喂料段温度为80℃~85℃，挤出机输送段为100℃~105℃，挤出机混炼段为110℃~120℃，挤出机螺杆频率40Hz ~50Hz。

上述方案中采用粘度较高的饱和端羧基聚酯树脂A和饱和端羧基聚酯树脂B，不仅有助于提高涂层的强度，较高的酸值，还能提高涂层的交联密度，进而提高涂层的抗渗透性；另外，端羟基聚酯树脂与多异氰酸酯发生反应，产生聚氨酯，聚氨酯具有良好的耐磨性及耐碱性，避免涂层被混凝土的碱性破坏后渗入基材，最终引起基材的腐蚀，结合预处理后的硫酸钡、云母粉以及硅微粉，能进一步提高其与树脂具有良好的相容性，进而降低涂层的孔隙，提高涂层的致密性，提高涂层的抗渗透性，再结合聚乙烯基缩丁醛，能有效提高涂层的柔韧性，减少铝模板在运输及使用过程中对涂层表面的破坏，避免涂层在冲击下，发生形变而导致脆性脱落，促进剂也能提高聚合反应，提高附着力性能，整体上使得本申请具有显著的耐碱性。

具体实施方式

为了使得本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合其实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

需要说明的是：本申请中采用的ACM磨为气流涡旋式粉碎机，在本申请中简写为ACM磨。

本发明一实施例中的一种高耐碱粉末涂料，按照重量份，其包括以下制备原料：30份~40份端羧基聚酯树脂A、10份~15份端羧基聚酯树脂B、3.4份~4.7份异氰尿酸三缩水甘油酯、6份~10份端羟基聚酯树脂、1.5份~2.5份封闭型多异氰酸酯、0.2份~0.5份砂纹剂、18份~20份云母粉、15份~20份硫酸钡、0.5份~1份有机膨润土、10份~12份硅微粉、0.2份~1份聚四氟乙烯、0.5份~1份聚乙烯基缩丁醛、0.03份~0.05份硅烷偶联剂、0份~3份促进剂、10份~20份颜料、0.5份~0.8份的涂膜孔隙消除剂，其中，所述涂膜孔隙消除剂为丙烯酸酯共聚物；所述硅微粉、云母粉以及硫酸钡经过预处理。在粉末涂料成膜过程中有效消除孔隙，降低涂膜的孔隙率从而增加涂膜的致密性，进一步提高涂膜的性能。

在其中一个实施例中，所述端羧基聚酯树脂A的酸值为30mgKOH/g~36mgKOH/g，200℃条件下的粘度为6000mPa•s~8000mPa•s。

在其中一个实施例中，所述端羧基聚酯树脂B的酸值为50mgKOH/g ~56mgKOH/g，200℃条件下的粘度为6300mPa•s~8000mPa•s。

在其中一个实施例中，所述端羟基聚酯的羟值为30mgKOH/g ~45mgKOH/g，200℃条件下的粘度为4000mPa•s~7000 mPa•s。

在其中一个实施例中，所述异氰尿酸三缩水甘油酯在90℃~105℃的条件下，环氧当量为（g/eq）≤108。

在其中一个实施例中，所述封闭型多异氰酸酯的其NCO含量为14.0%~15.0%。

在其中一个实施例中，所述砂纹剂为氟碳聚合物。

在其中一个实施例中，所述有机膨润土为季铵盐改性的有机膨润土。

在其中一个实施例中，所述硅微粉为SiO₂含量在98.0%~99.9%内；吸油值（g/100g）：15~20。

在其中一个实施例中，所述聚四氟乙烯的中位粒径为3μm~6μm。

在其中一个实施例中，所述促进剂为二甲基硅油及二氧化硅的复合物。

在其中一个实施例中，所述二甲基硅油及二氧化硅的质量比为1~3:1~5。

另外，本申请还提供一种高耐碱粉末涂料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

将硅微粉、云母粉以及硫酸钡混合，得到混合物A，然后预处理，得到预处理混合物A；

将所述预处理混合物A、端羧基聚酯树脂A、端羧基聚酯树脂B、异氰尿酸三缩水甘油酯、端羟基聚酯、封闭型多异氰酸酯、砂纹剂、有机膨润土、聚四氟乙烯、聚乙烯基缩丁醛、促进剂、颜料以及涂膜孔隙消除剂充分混合均匀，得到混合物B；

将所述混合物B熔融挤出，压片处理，破碎处理，微细粉碎处理，低温高速分散处理，通入液氮保持低温环境下，以900r/min~1200r/min速度下旋转分散40min~60min，通入液氮的目的是：防止粉末涂料在高速旋转的过程中，粉末之间的摩擦会使得粉末涂料逐渐升温而造成结团，从而避免粉末涂料的浪费，可以让产品的各组分进一步分散，从而提高粉末涂料的稳定性，最后过筛分级处理，得到高耐碱粉末涂料。

在其中一个实施例中，所述预处理为：将体积比为1~3：1的酒精和硅烷偶联剂配置混合液；然后将混合物A添加至所述混合液中，以500r/min~1000r/min的转速混合10min~15min，然后升温至80℃~90℃，再以500r/min~1000r/min的转速混合30min~40min。

在其中一个实施例中，所述混合物A与所述混合液的质量比为50~100:1。

在其中一个实施例中，所述熔融挤出的喂料段温度为80℃~85℃，挤出机输送段为100℃~105℃，挤出机混炼段为110℃~120℃，挤出机螺杆频率40Hz ~50Hz。

在其中一个实施例中，所述微细粉碎处理为ACM磨进行分级粉碎，主磨频率40Hz~50Hz，副磨频率30Hz~45Hz。

在其中一个实施例中，所述过筛分级处理为过160目筛~180目筛。

本申请中的云母粉经过预处理后，结构由两层硅氧四面体夹一层铝氧八面体构成的复式硅氧层，可劈成极薄的片状，径厚比大，富弹性、可弯曲，同时具有耐酸、耐碱、耐高温（600℃以上）、电绝缘性好、耐磨性好等显著特点。

上述方案中采用粘度较高的饱和端羧基聚酯树脂A和饱和端羧基聚酯树脂B，不仅有助于提高涂层的强度，树脂B的酸值高，还能提高涂层的交联密度，进而提高涂层的抗渗透性；另外，羟端基聚酯树脂与多异氰酸酯发生反应，产生聚氨酯，聚氨酯具有良好的耐磨性及耐碱性，避免涂层被混凝土的碱性破坏后渗入基材，最终引起基材的腐蚀，结合预处理后的硫酸钡、云母粉以及硅微粉，能进一步提高其与树脂具有良好的相容性，进而降低涂层的孔隙，提高涂层的致密性，提高涂层的抗渗透性，再结合聚乙烯基缩丁醛，能有效提高涂层的柔韧性，减少铝模板在运输及使用过程中对涂层表面的破坏，避免涂层在冲击下，发生形变而不是脆性脱落，促进剂也能提高聚合反应，促进附着力，整体上使得本申请具有显著的耐碱性。

下面将结合具体实施例对本发明的实施方案进行详细描述。

实施例1-3以及对比例1-5：

实施例1-3以及对比例1-5的制备原料以及原料配比不同，具体如表1所示，实施例1-3以及对比例1-5的制备方法如下：

一种高耐碱粉末涂料的制备方法，包括以下步骤：

将硅微粉、云母粉以及硫酸钡混合，得到混合物A，将体积比为3：1的酒精和硅烷偶联剂配置混合液；然后按照所述混合物A与所述混合液质量比为50:1，将混合物A添加至所述混合液中，以1000r/min的转速混合15min，然后升温至90℃，再以500r/min的转速混合40min，得到预处理混合物A；

将所述预处理混合物A、端羧基聚酯树脂A、端羧基聚酯树脂B、异氰尿酸三缩水甘油酯、端羟基聚酯、封闭型多异氰酸酯、氟碳聚合物、有机膨润土、聚四氟乙烯、聚乙烯基缩丁醛、质量比为1:3的二甲基硅油和二氧化硅的复合物、颜料以及涂膜孔隙消除剂充分混合均匀，得到混合物B；

将所述混合物B熔融挤出，且所述熔融挤出的喂料段温度为85℃，挤出机输送段为100℃，挤出机混炼段为120℃，挤出机螺杆频率50Hz，压片处理，破碎处理，用ACM磨进行分级粉碎，主磨频率50Hz，副磨频率30~45Hz，过筛分级处理过180目筛，低温高速分散处理，通入液氮保持低温环境下，以900r/min~1200r/min速度下旋转分散40min-60min，得到高耐碱粉末涂料。

表1：

对比例6：

对比例6与实施例3的区别仅在于，对比例6中的硅微粉、云母粉以及硫酸钡未经过预处理，其它与实施例3相同。

对比例7：

对比例7与实施例3的区别仅在于，对比例7中未添加涂膜孔隙消除剂，其它与实施例3相同。

对比例8：

对比例8与实施例3的区别仅在于，对比例8中添加涂膜孔隙消除剂的量为0.1，其它与实施例3相同。

对比例9：

对比例9与实施例3的区别仅在于，对比例9中添加涂膜孔隙消除剂的量为1.5，其它与实施例3相同。

将实施例1-3以及对比例1-6制备的粉末涂料形成的涂层进行耐碱性能测试，条件与结果如下表2所示。

表2：

从表2的数据分析可知，本申请中采用端羧基聚酯树脂A和端羧基聚酯树脂B复配的方式，能有助于提高粉末涂料形成涂层的耐碱性能，且将原料优化后，成分之间起到协同作用，不仅能提高涂层的抗压、抗折、抗渗、防腐、抗冲击及耐磨性能，还能明显提高涂层的耐碱性。且从工艺上，本申请中将硅微粉、云母粉以及硫酸钡混合后再进行预处理，能提高其与与粉末涂料体系的相容性，进而降低涂层的孔隙，提高涂层的致密性，提高涂层的抗渗透性。

将实施例1-3以及对比例7-9制备的粉末涂料形成的涂层进行干附着力和弯曲性能测试，等级越小附着力性能越好、数值越小弯曲性能越好，条件与结果如下表3所示。

表3:

从表3的数据分析可知，本申请加入涂膜消除剂，可以提高涂膜的干附着力和耐弯曲性能，同时也说明添加量不足对涂膜干附着力和耐弯曲性能的提升不明显，若同时添加量过多，反而会降低涂膜的干附着力和耐弯曲的性能。

另外，进行孔隙率测试，结果如下表4所示。

表4：

从表4的数据分析可知，本申请中通过添加涂膜孔隙消除剂并限制了其添加量，使得粉末涂料成膜过程中有效消除孔隙，降低涂膜的孔隙率从而增加涂膜的致密性，结合表2中分析可知，涂膜孔隙消除剂的添加有助于提高涂膜的性能。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种高耐碱粉末涂料，其特征在于，按照重量份，其包括以下制备原料：30份~40份端羧基聚酯树脂A、10份~15份端羧基聚酯树脂B、3.4份~4.7份异氰尿酸三缩水甘油酯、6份~10份端羟基聚酯树脂、1.5份~2.5份封闭型多异氰酸酯、0.2份~0.5份砂纹剂、18份~20份云母粉、15份~20份硫酸钡、0.5份~1份有机膨润土、10份~12份硅微粉、0.2份~1份聚四氟乙烯、0.5份~1份聚乙烯基缩丁醛、0.03份~0.05份硅烷偶联剂、0份~3份促进剂、10份~20份颜料、0.5份~0.8份涂膜孔隙消除剂，其中，所述涂膜孔隙消除剂为丙烯酸酯共聚物。

2.根据权利要求1所述的高耐碱粉末涂料，其特征在于，所述端羧基聚酯树脂A的酸值为30mgKOH/g~36mgKOH/g，200℃条件下的粘度为6000mPa•s~8000mPa•s。

3.根据权利要求1所述的高耐碱粉末涂料，其特征在于，所述端羧基聚酯树脂B的酸值为50mgKOH/g~56mgKOH/g，200℃条件下的粘度为6300mPa•s~8000mPa•s。

4.根据权利要求1所述的高耐碱粉末涂料，其特征在于，所述端羟基聚酯树脂的羟值为30mgKOH/g~45mgKOH/g，200℃条件下的粘度为4000mPa•s ~7000mPa•s。

5.根据权利要求1所述的高耐碱粉末涂料，其特征在于，所述砂纹剂为氟碳聚合物。

6.根据权利要求1所述的高耐碱粉末涂料，其特征在于，所述促进剂为二甲基硅油及二氧化硅的复合物。

7.一种高耐碱粉末涂料的制备方法，其特征在于，所述制备方法用于制备如权利要求1~6任一项所述的高耐碱粉末涂料，所述制备方法包括以下步骤：

将硅微粉、云母粉以及硫酸钡混合，得到混合物A，然后预处理，得到预处理混合物A，且所述预处理为：将体积比为1~3：1的酒精和硅烷偶联剂配置混合液；然后将混合物A添加至所述混合液中，以500r/min~1000r/min的转速混合10min~15min，然后升温至80℃~90℃，再以500r/min~1000r/min的转速混合30min~40min；

将所述预处理混合物A、端羧基聚酯树脂A、端羧基聚酯树脂B、异氰尿酸三缩水甘油酯、端羟基聚酯树脂、封闭型多异氰酸酯、砂纹剂、有机膨润土、聚四氟乙烯、聚乙烯基缩丁醛、促进剂、颜料以及涂膜孔隙消除剂充分混合均匀，得到混合物B；

将所述混合物B熔融挤出，压片处理，破碎处理，微细粉碎处理，低温高速分散处理，通入液氮保持低温环境下，以900r/min~1200r/min速度下旋转分散40min~60min，最后过筛分级处理，得到高耐碱粉末涂料。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述混合物A与所述混合液的质量比为50~100:1。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述熔融挤出的喂料段温度为80℃~85℃，挤出机输送段为100℃~105℃，挤出机混炼段为110℃~120℃，挤出机螺杆频率40Hz ~50Hz。