CN115926508B - 一种降低热量传递且成膜致密的粉末涂料及成膜方法 - Google Patents
一种降低热量传递且成膜致密的粉末涂料及成膜方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开一种降低热量传递且成膜致密的粉末涂料及成膜方法，包括以下步骤：S1、UV固化底膜；S11、制备用于形成底膜的UV固化粉末涂料，所述UV固化粉末涂料包括环氧丙烯酸酯、第一填料、光引发剂、流动促进剂和脱泡剂；其中填料包括光致发光的多孔硅；S12、将S11制得的UV固化粉末涂料高压静电喷涂在管道表面，使用中红外光照射粉末涂料熔融流平；S13、UV固化交联，得底膜；S2、在底膜表面喷涂热固性树脂粉末涂料，烘烤固化得具有双层结构的膜层；本发明底膜有效集中热量改善面膜的固化效率，对面膜形成支撑，成膜致密，有效降低热量传递。
Description
技术领域
本发明涉及粉末涂料领域，特别是涉及一种降低热量传递且成膜致密的粉末涂料及成膜方法。
背景技术
为节省能源、响应涂料中VOC含量限制政策，现工程行业很多结构件也采用粉末涂料进行喷涂。工程中有很多输送管道对输送流体的温度有一定的要求，同时输送的流体对管道内壁也有一定的磨损性，这就要求管道既能保温又能耐磨。现市场的处理方式是将管道内壁进行高频淬火，淬火后的硬度可达62HRC，此硬度满足了管道的耐磨性，但却无法保温。同时在对管道进行喷粉处理时，由于喷粉固化温度过高，达到180-220℃，固化时间长达到10-30min，使其硬度降低为3-4HRC，管道外壁的耐磨性严重降低了管道的使用寿命。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种降低热量传递且成膜致密的成膜方法，本发明所得膜层具有双层结构，兼顾热量传导的降低以及高硬度的保持。
为解决此技术问题，本发明的技术方案是：一种降低热量传递且成膜致密的成膜方法，包括以下步骤：
S1、UV固化底膜；
S11、制备用于形成底膜的UV固化粉末涂料，所述UV固化粉末涂料包括环氧丙烯酸酯、第一填料、光引发剂、流动促进剂和脱泡剂；其中填料包括光致发光的多孔硅；
S12、将S11制得的UV固化粉末涂料高压静电喷涂在管道表面，使用中红外光照射粉末涂料熔融流平；
S13、UV固化交联，得底膜；
S2、在底膜表面喷涂热固性树脂粉末涂料，烘烤固化得具有双层结构的膜层；
烘烤固化的工艺条件为：180℃至190℃，烘烤时间为10min至15min。
优选所述热固性树脂粉末涂料按照质量分数包括以下组份：
优选S11中多孔硅的改性方法如下：
将100g多孔硅微粉、20ml硅烷偶联剂、80ml无水乙醇和100ml异丙醇放置在加热回流装置内，控制回流温度70±5℃，搅拌，回流3h；
自然冷却，在40℃烘干得改性的多孔硅。
本发明利用硅烷偶联剂对多孔硅进行表面改性处理可以大大减少多孔硅表面的Si-H键，将不稳定的Si-H键转化为更稳定的Si-OR键,从而增强多孔硅的化学稳定性，避免粉末涂料的结块。
优选第一填料还包括锐钛型二氧化钛。本发明中利用锐钛型二氧化钛主要吸收小于360nm波长区的光，配合多孔硅提高所得底膜在厚度上UV固化的一致性，避免膜层的表层和深处固化的不一致造成后续热固性树脂粉末涂料烘烤固化出现收缩起皱等不利于获得均匀膜层的问题。
优选S12的成膜工艺条件如下：
喷涂电压为70KV,供粉气压为0.05MPa，喷涂距离为18cm，喷粉量为120g/min,膜厚为20至30μm。
优选S13中UV固化的工艺条件如下：
高压汞灯80KW/cm照射40-60s交联固化。本发明底膜在该UV固化工艺条件下成膜均匀致密，成膜一致性好。
优选环氧丙烯酸酯的参数条件如下：
60℃的粘度值为3000mPa.s；酸值为2mgKOH/g,max。
优选UV固化粉末涂料中的脱泡剂包括安息香和聚乙烯微粉蜡，二者的质量比为1：1。
本发明的目的在于提供一种降低热量传递且成膜致密的紫外固化粉末涂料，本发明的紫外固化粉末涂料成膜稳定一致性好，利于双层膜结构中的面膜烘烤固化，稳定成膜。
为解决此技术问题，本发明的技术方案是：一种降低热量传递且成膜致密的紫外固化粉末涂料，按照质量分数包括以下物质：
其中第一填料包括光致发光的多孔硅和锐钛型二氧化钛，二者的质量比为(1至1.5)：1。
通过采用上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明将管道表面依次通过UV固化和烘烤固化形成致密且降低热量传递的膜层，所述膜层包括由附着在管道表面的底膜和附着在底膜表面的面膜；使用UV固化的底膜中均匀分散有作为填料的多孔硅，多孔硅有自发光特性，在UV光固化用光源照射时发生能级跃迁，其光对粉末涂料的固化起到促进，从而获得膜层固化一致性好的底膜；
进一步在底膜的表面喷涂热固性树脂粉末涂料，低温快速的获得面膜；
由于底膜中均匀分散的多孔硅的多孔结构，有效的降低了面膜和管道之间的热传递，烘烤固化的热量集中因此面膜的固化效率高，固化效果好，同时由于固化温度低，固化时间短，所得面膜的硬度高；
稳定的底膜有效支撑了面膜，平整的底膜也利于获得平整的面膜。
具体实施方式
为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。
实施例1
本实施例公开一种降低热量传递且成膜致密的成膜方法，包括以下步骤：
S1、UV固化底膜；
S11、制备用于形成底膜的UV固化粉末涂料，所述UV固化粉末涂料包括环氧丙烯酸酯、第一填料、光引发剂、流动促进剂和脱泡剂；其中填料包括光致发光的多孔硅，具体用量详见表1所示；
本实施例中环氧丙烯酸酯的参数条件如下：
60℃的粘度值为3000mPa.s；酸值为2mgKOH/g,max。
UV固化粉末涂料中的脱泡剂包括安息香和聚乙烯微粉蜡，二者的质量比为1：1。
S11中多孔硅的改性方法如下：
将100g多孔硅微粉、20ml硅烷偶联剂、80ml无水乙醇和100ml异丙醇放置在加热回流装置内，控制回流温度70±5℃，搅拌，回流3h；
自然冷却，在40℃烘干得改性的多孔硅。
S12、将S11制得的UV固化粉末涂料高压静电喷涂在管道表面，使用中红外光照射粉末涂料熔融流平；
S12的成膜工艺条件如下：
喷涂电压为70KV,供粉气压为0.05MPa，喷涂距离为18cm，喷粉量为120g/min,膜厚为20μm。
S13、UV固化交联，得底膜；
S13中UV固化的工艺条件如下：
高压汞灯80KW/cm照射40s交联固化。
S2、在底膜表面喷涂热固性树脂粉末涂料，烘烤固化得具有双层结构的膜层；热固性树脂粉末涂料组成如表2所示；
喷涂工艺如下：
喷涂电压70KV,设定供粉气压为0.05MPa，喷涂距离为18cm，喷粉量为120g/min,膜厚控制在60μm；
烘烤固化得获得本实施例的双层膜结构，面膜的烘烤固化工艺条件如表3所示。
实施例2
本实施例公开一种降低热量传递且成膜致密的成膜方法，包括以下步骤：
S1、UV固化底膜；
S11、制备用于形成底膜的UV固化粉末涂料，所述UV固化粉末涂料包括环氧丙烯酸酯、第一填料、光引发剂、流动促进剂和脱泡剂；其中填料包括光致发光的多孔硅，具体用量详见表1所示；
本实施例中环氧丙烯酸酯的参数条件如下：
60℃的粘度值为3000mPa.s；酸值为2mgKOH/g,max。
UV固化粉末涂料中的脱泡剂包括安息香和聚乙烯微粉蜡，二者的质量比为1：1。
S11中多孔硅的改性方法如下：
将100g多孔硅微粉、20ml硅烷偶联剂、80ml无水乙醇和100ml异丙醇放置在加热回流装置内，控制回流温度70±5℃，搅拌，回流3h；
自然冷却，在40℃烘干得改性的多孔硅。
S12、将S11制得的UV固化粉末涂料高压静电喷涂在管道表面，使用中红外光照射粉末涂料熔融流平；
S12的成膜工艺条件如下：
喷涂电压为70KV,供粉气压为0.05MPa，喷涂距离为18cm，喷粉量为120g/min,膜厚为30μm。
S13、UV固化交联，得底膜；
S13中UV固化的工艺条件如下：
高压汞灯80KW/cm照射60s交联固化。
S2、在底膜表面喷涂热固性树脂粉末涂料，烘烤固化得具有双层结构的膜层；热固性树脂粉末涂料组成如表2所示；
喷涂工艺如下：
喷涂电压70KV,设定供粉气压为0.05MPa，喷涂距离为18cm，喷粉量为120g/min,膜厚控制在60μm；
烘烤固化得获得本实施例的双层膜结构，面膜的烘烤固化工艺条件如表3所示。
实施例3
本实施例公开一种降低热量传递且成膜致密的成膜方法，包括以下步骤：
S1、UV固化底膜；
S11、制备用于形成底膜的UV固化粉末涂料，所述UV固化粉末涂料包括环氧丙烯酸酯、第一填料、光引发剂、流动促进剂和脱泡剂；其中填料包括光致发光的多孔硅，具体用量详见表1所示；
本实施例中环氧丙烯酸酯的参数条件如下：
60℃的粘度值为3000mPa.s；酸值为2mgKOH/g,max。
UV固化粉末涂料中的脱泡剂包括安息香和聚乙烯微粉蜡，二者的质量比为1：1。
S11中多孔硅的改性方法如下：
将100g多孔硅微粉、20ml硅烷偶联剂、80ml无水乙醇和100ml异丙醇放置在加热回流装置内，控制回流温度70±5℃，搅拌，回流3h；
自然冷却，在40℃烘干得改性的多孔硅。
S12、将S11制得的UV固化粉末涂料高压静电喷涂在管道表面，使用中红外光照射粉末涂料熔融流平；
S12的成膜工艺条件如下：
喷涂电压为70KV,供粉气压为0.05MPa，喷涂距离为18cm，喷粉量为120g/min,膜厚为20μm。
S13、UV固化交联，得底膜；
S13中UV固化的工艺条件如下：
高压汞灯80KW/cm照射40s交联固化。
S2、在底膜表面喷涂热固性树脂粉末涂料，烘烤固化得具有双层结构的膜层；热固性树脂粉末涂料组成如表2所示；
喷涂工艺如下：
喷涂电压70KV,设定供粉气压为0.05MPa，喷涂距离为18cm，喷粉量为120g/min,膜厚控制在80μm；
烘烤固化得获得本实施例的双层膜结构，面膜的烘烤固化工艺条件如表3所示。
实施例4
本实施例公开一种降低热量传递且成膜致密的成膜方法，包括以下步骤：
S1、UV固化底膜；
S11、制备用于形成底膜的UV固化粉末涂料，所述UV固化粉末涂料包括环氧丙烯酸酯、第一填料、光引发剂、流动促进剂和脱泡剂；其中填料包括光致发光的多孔硅，具体用量详见表1所示；
本实施例中环氧丙烯酸酯的参数条件如下：
60℃的粘度值为3000mPa.s；酸值为2mgKOH/g,max。
UV固化粉末涂料中的脱泡剂包括安息香和聚乙烯微粉蜡，二者的质量比为1：1。
S11中多孔硅的改性方法如下：
将100g多孔硅微粉、20ml硅烷偶联剂、80ml无水乙醇和100ml异丙醇放置在加热回流装置内，控制回流温度70±5℃，搅拌，回流3h；
自然冷却，在40℃烘干得改性的多孔硅。
S12、将S11制得的UV固化粉末涂料高压静电喷涂在管道表面，使用中红外光照射粉末涂料熔融流平；
S12的成膜工艺条件如下：
喷涂电压为70KV,供粉气压为0.05MPa，喷涂距离为18cm，喷粉量为120g/min,膜厚为30μm。
S13、UV固化交联，得底膜；
S13中UV固化的工艺条件如下：
高压汞灯80KW/cm照射60s交联固化。
S2、在底膜表面喷涂热固性树脂粉末涂料，烘烤固化得具有双层结构的膜层；热固性树脂粉末涂料组成如表2所示；
喷涂工艺如下：
喷涂电压70KV,设定供粉气压为0.05MPa，喷涂距离为18cm，喷粉量为120g/min,膜厚控制在80μm；
烘烤固化得获得本实施例的双层膜结构，面膜的烘烤固化工艺条件如表3所示。
对比例1
本对比例使用的成膜方法是在管道表面喷涂热固性树脂粉末涂料，烘烤固化得膜层；热固性树脂粉末涂料组成如表2所示；
喷涂工艺如下：
喷涂电压70KV,设定供粉气压为0.05MPa，喷涂距离为18cm，喷粉量为120g/min,膜厚控制在90μm；
烘烤固化工艺条件如表3所示。
对比例2
本对比例使用的成膜方法是在管道表面喷涂热固性树脂粉末涂料，烘烤固化得膜层；热固性树脂粉末涂料组成对比例1；
喷涂工艺如下：
喷涂电压70KV,设定供粉气压为0.05MPa，喷涂距离为18cm，喷粉量为120g/min,膜厚控制在90μm；
烘烤固化工艺条件如表3所示。
表1实施例1至4使用UV固化粉末涂料组成
表2实施例1至4形成面膜的热固性树脂粉末涂料组成及用量
| 组成 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 对比例1 | 对比例2 |
| 聚酯树脂 | 50％ | 54％ | 56％ | 60％ | 56％ | 56％ |
| 固化剂 | 2％ | 3％ | 4％ | 2％ | 4％ | 4％ |
| 第二填料 | 25％ | 18.5％ | 20％ | 18％ | 20％ | 20％ |
| 颜料 | 22.5％ | 24％ | 19％ | 19％ | 19％ | 19％ |
| 流平剂 | 0.5％ | 0.5％ | 1％ | 1％ | 1％ | 1％ |
表3面膜的固化条件
| 项目 | 固化温度(℃) | 固化时间(min) |
| 实施例1 | 190 | 15 |
| 实施例2 | 190 | 10 |
| 实施例3 | 180 | 15 |
| 实施例4 | 180 | 10 |
| 对比例1 | 200 | 22min |
| 对比例2 | 200 | 10min |
将实施例1至4以及对比例1和2所得膜层进行性能测试，具体测试内容和数据详见表4所示。
表4实施例1至4以及对比例1和2所得膜层的性能测试
结合表1至表4可知，实施例1至4所得双层膜固化速度快，相较于对比例1和对比例2的单层膜结构，对比例2由于固化时间短，固化不充分，因此不论是表面外观还是各项膜层指标均不能与实施例1至4所得膜层相比较；而对比例1固化温度高，固化时间长，其与实施例1至4面膜组成是一致的，导致固化性能差异产生的原因是，底膜中的多孔硅与二氧化钛配合一方面促进了UV固化进行的深度，另一方面，多孔硅在底膜中的均匀分布其均匀分布的孔结构有效将底膜两侧的热量传递进行了阻隔，在面膜烘干固化的过程中，由于底膜的存在，面膜的热量能够有效集中，提升固化的效率和均匀性；同时固化的面膜受支撑于底膜，底膜中的多孔硅和二氧化钛进一步形成分散的均匀的力学支撑，强化对面膜的支撑和定位，因此本发明的双层膜结构不仅成膜速度快，且成膜效果好。
在面膜的烘烤固化中，底膜发生熔融，此时面膜与底膜之间的接触区域形成相互的融合，所得膜层力学性能均匀和流平性效果好。
Claims (8)
1.一种降低热量传递且成膜致密的成膜方法，其特征在于：
包括以下步骤：
S1、UV固化底膜；
S11、制备用于形成底膜的UV固化粉末涂料，所述UV固化粉末涂料包括环氧丙烯酸酯、第一填料、光引发剂、流动促进剂和脱泡剂；其中第一填料包括光致发光的多孔硅；
S12、将S11制得的UV固化粉末涂料高压静电喷涂在管道表面，使用中红外光照射粉末涂料熔融流平；
S13、UV固化交联，得底膜；
S2、在底膜表面喷涂热固性树脂粉末涂料，烘烤固化得具有双层结构的膜层；
所述热固性树脂粉末涂料按照质量分数包括以下组份：
聚酯树脂 50%至60%；
固化剂TGIC 2%至4%；
第二填料 19%至25%；
颜料 18%至25%；
流平剂 0.5%至1%；
烘烤固化的工艺条件为：180℃至190℃，烘烤时间为10min至15min。
2.如权利要求1所述的成膜方法，其特征在于：S11中多孔硅的改性方法如下：
将100g多孔硅微粉、20ml硅烷偶联剂、80ml无水乙醇和100ml异丙醇放置在加热回流装置内，控制回流温度70±5℃，搅拌，回流3h；
自然冷却，在40℃烘干得改性的多孔硅。
3.如权利要求1所述的成膜方法，其特征在于：第一填料还包括锐钛型二氧化钛。
4.如权利要求1所述的成膜方法，其特征在于：S12的成膜工艺条件如下：
喷涂电压为70kV,供粉气压为0.05MPa，喷涂距离为18cm，喷粉量为120g/min,膜厚为20至30μm。
5.如权利要求1所述的成膜方法，其特征在于：S13中UV固化的工艺条件如下：
高压汞灯80kW/cm照射40-60s交联固化。
6.如权利要求1所述的成膜方法，其特征在于：环氧丙烯酸酯的参数条件如下：
60℃的粘度值为3000 mPa.s；酸值为2 mg KOH/g,max。
7.如权利要求1所述的成膜方法，其特征在于：UV固化粉末涂料中的脱泡剂包括安息香和聚乙烯微粉蜡，二者的质量比为1：1。
8.如权利要求1所述的成膜方法，其特征在于：所述UV固化粉末涂料按照质量分数包括以下物质：
环氧丙烯酸酯 67%至73%
第一填料 22%至28%；
光引发剂 2.0%至3.0%
流动促进剂 0.8%至1.2%；
脱泡剂 1.2%至1.8%；
其中第一填料包括光致发光的多孔硅和锐钛型二氧化钛，二者的质量比为（1至1.5）：1。
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| GR01 | Patent grant | ||
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