CN115926590B - 一种耐磨抗划伤低光泽粉末涂料组合物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐磨抗划伤低光泽粉末涂料组合物及其制备方法，属于粉末涂料组合物技术领域，由以下原料制成：含环氧基团和酸酐基团的固体丙烯酸树脂、蜡基增硬剂、端羧基饱和聚酯树脂、异氰尿酸三缩水甘油酯、助剂和填料；制备方法包括以下步骤：步骤S1、将原材料进行预混合；步骤S2、将预混合后的原材料进行熔融挤出、压片、破碎；步骤S3、将破碎后的片料进行分级粉碎，再通过旋转筛进行筛分，得到粉末涂料组合物；通过将含环氧基团和酸酐基团的固体丙烯酸树脂和蜡基增硬剂配合使用，使得固化后形成的涂膜具有极低的光泽和极佳的耐磨抗划伤性能。

Description

一种耐磨抗划伤低光泽粉末涂料组合物及其制备方法

技术领域

本发明属于粉末涂料组合物技术领域，具体地，涉及一种耐磨抗划伤低光泽粉末涂料组合物及其制备方法。

背景技术

环氧基固体丙烯酸树脂是生产室外羧基聚酯型消光粉末涂料的主要材料之一，一般使用在汽车、家电、户外建筑建材、船舶、户外运动器具等物件上，能够满足户外应用的耐候性能和令人舒适的外观。由于环氧基固体丙烯酸树脂本身结构的限制，导致涂层的耐磨抗划伤性能差，当用指甲等硬物对涂膜进行摩擦和刮擦时，出现划痕，不但影响其外观，而且限制了其用途。因此研发出一种经济、低光泽、户外耐久性好和耐磨性能的粉末涂料组合物是极其需要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耐磨抗划伤低光泽粉末涂料组合物及其制备方法，在组合物中同时使用含环氧基团和酸酐基团的固体丙烯酸树脂和蜡基增硬剂，粉末涂料组合物所形成的涂膜具有极低的光泽和极佳的耐磨抗划伤性能。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种耐磨抗划伤低光泽粉末涂料组合物，由以下重量份原料制成：18-22份含环氧基团和酸酐基团的固体丙烯酸树脂、1-2份蜡基增硬剂、55-65份端羧基饱和聚酯树脂、0.5-1份异氰尿酸三缩水甘油酯、12-14份助剂和15-20份填料；

所述含环氧基团和酸酐基团的固体丙烯酸树脂，由以下步骤制备而成：

步骤A1：向混合器中加入20-50重量份的甲基丙烯酸缩水甘油酯、35-77重量份的丙烯酸烷基酯类单体、1-6重量份的乙烯基类单体和2-10重量份的酸酐单体，所述酸酐单体为马来酸酐或琥珀酸酐，再加入引发剂搅拌混合均匀，制得单体混合物；所述引发剂的用量为单体混合物总重量的1-3％；

步骤A2：向反应器中加入聚合溶剂，并加热至聚合溶剂回流，在聚合溶剂回流状态下，向反应容器中缓慢滴加单体混合物，4-5h滴加完毕后，保温回流，搅拌反应4h，再补加引发剂，二次保温回流，搅拌反应2h；所述补加引发剂的用量为单体混合物总重量的0.5-1％；

步骤A3：将反应器中的反应物升温减压，脱除聚合溶剂，得到含环氧基团和酸酐基团的固体丙烯酸树脂。

进一步地，所述蜡基增硬剂的熔点高于100℃，所述蜡基增硬剂为聚乙烯蜡、聚丙烯蜡和聚四氟乙烯蜡中的任意一种或几种的混合物。

进一步地，所述丙烯酸烷基酯类单体为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸十二酯、甲基丙烯酸十三酯、甲基丙烯酸十八酯和甲基丙烯酸环己酯中的任意一种。

进一步地，所述乙烯基类单体为苯乙烯、乙烯甲苯和α-甲基苯乙烯中的任意一种。

进一步地，所述聚合溶剂为单体混合物总重量的1-2倍；所述聚合溶剂为甲苯、二甲苯中的一种或两种以任意比例混合。

进一步地，所述引发剂为偶氮二异丁腈、二叔戊基过氧化物、过氧化二苯甲酰和过氧化醋酸叔戊酯中的一种或多种以任意比例混合。

进一步地，所述含环氧基团和酸酐基团的固体丙烯酸树脂的玻璃化温度为65-85℃，环氧当量为250-700g/eq，酸酐当量为1150-9850g/eq，数均分子量为8000-13000。

一种耐磨抗划伤低光泽粉末涂料组合物的制备方法，具体包括以下步骤：

步骤S1：将配方重量份原材料投入到混料缸中进行预混合；

步骤S2：将预混合后的原材料通过双螺杆挤出机进行熔融挤出、压片、破碎，其中挤出机一区温度为100℃，二区温度为110℃；

步骤S3：将破碎后的片料通过ACM磨进行分级粉碎，再通过筛网为200目的旋转筛进行筛分，得到粉末涂料组合物。

本发明的有益效果：

本发明提供一种耐磨抗划伤消光粉末涂料组合物，其由18-22份含环氧基团和酸酐基团的固体丙烯酸树脂、1-2份蜡基增硬剂、55-65份端羧基饱和聚酯树脂、0.5-1份异氰尿酸三缩水甘油酯、12-14份助剂和15-20份填料组成。通过将含环氧基团和酸酐基团的固体丙烯酸树脂和蜡基增硬剂配合使用，使得固化后形成的涂膜具有极低的光泽和极佳的耐磨抗划伤性能。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种含环氧基团和酸酐基团的固体丙烯酸树脂的制备方法，具体包括以下步骤：

步骤A1：将60g甲基丙烯酸缩水甘油酯、150g甲基丙烯酸甲酯、81g甲基丙烯酸丁酯、3g苯乙烯、6g马来酸酐和6g二叔丁基过氧化物搅拌混合均匀，配制成单体混合物；

步骤A2：将300g二甲苯加入1000mL的三口烧瓶中，边加热边搅拌，当聚合溶剂回流后，向三口烧瓶中滴加单体混合物，4h滴加完成后，继续回流反应4h，补加3g二叔丁基过氧化物，再继续回流反应2h；

步骤A3：在减压条件下脱除溶剂，趁热放料、冷却、粗粉碎，制得含环氧基团和酸酐基团的固体丙烯酸树脂。

实施例2-5

本实施例与实施例1的制备方法相同，具体配方见表1，制得含环氧基团和酸酐基团的固体丙烯酸树脂。

对比例1

一种环氧基固体丙烯酸树脂的制备方法，具体包括以下步骤：

步骤A1：将100g的甲基丙烯酸缩水甘油酯、150g的甲基丙烯酸甲酯、20g的甲基丙烯酸丁酯、30g的苯乙烯、6g的二叔丁基过氧化物搅拌混合均匀，配制成单体混合物；

步骤A2：将300g二甲苯加入1000mL的三口烧瓶中，边加热边搅拌，当聚合溶剂回流后，向三口烧瓶中滴加单体混合物，4h滴加完成后，继续回流反应4h，补加3g二叔丁基过氧化物，再继续回流反应2h；

步骤A3：在减压条件下蒸净聚合溶剂，趁热放料、冷却、粗粉碎，制得环氧基固体丙烯酸树脂，结果见表1。

对比例2

本对比例与对比例1制备环氧基固体丙烯酸树脂的制备方法相同，具体配方见表1。

表1

分别将实施例1-5和对比例1-2制得的固体丙烯酸树脂进行特性测定，具体特性数据详见表2。

表2

应用例1-5

分别将实施例1-5制备得到的固体丙烯酸树脂按照表3配方制备成粉末涂料组合物，具体制备步骤如下：

步骤S1：将原材料按照表3重量配比一起投入到混料缸中进行预混合；

步骤S2：将预混合后的原材料通过双螺杆挤出机进行熔融挤出、压片、破碎，其中挤出机一区稳定为100℃，二区温度为110℃；

步骤S3：将破碎后的片料通过ACM磨进行分级粉碎，再通过筛网为200目的旋转筛进行筛分，得到粉末涂料组合物。

对比应用例1-2

分别将对比例1-2制备得到的固体丙烯酸树脂按照表3配方制备成粉末涂料组合物，具体制备步骤如下：

步骤S1：将原材料按照表3重量配比一起投入到混料缸中进行预混合；

步骤S2：将预混合后的原材料通过双螺杆挤出机进行熔融挤出、压片、破碎，其中挤出机一区稳定为100℃，二区温度为110℃；

步骤S3：将破碎后的片料通过ACM磨进行分级粉碎，再通过筛网为200目的旋转筛进行筛分，得到粉末涂料组合物。

表3

表3中：固体丙烯酸树脂分别为实施例1-5和对比例1-2制备得到的固体丙烯酸树脂；SJ4ET为端羧基饱和聚酯树脂，由安徽神剑新材料股份公司生产；PV88为聚丙烯酸酯型流平剂，由德国Worlee公司生产；安息香为市售工业级消泡剂；MA-100为炭黑，由日本三菱化学公司生产；W-44HB为填料，由贵州华加精细矿业有限公司生产；TGIC为异氰脲酸三缩水甘油酯，由黄山华惠科技有限公司生产。

将应用例1-5和对比应用例1-2制备得到的粉末涂料组合物采用高压静电喷涂法喷涂到基材表面，再将喷涂后的基材在温度为200℃条件下烘烤10min，使粉末涂料组合物完全固化形成涂膜。

对基材上涂膜的性能进行测试，具体测试方法和评价标准如下：

膜厚：使用德国BYK公司膜厚计A-3430进行测量；

光泽度：使用德国BYK公司便携式微型光泽仪AG-4442，采用60°测量；

涂膜外观：目测涂膜外观情况，用以下标准判定，◎：涂膜表面平整，均匀、无针孔；○：涂膜呈现轻微的不平整、均匀、无针孔；×：涂膜具有很差的平整性，不均匀、有针孔和桔皮；

附着力：按照GB/T 9286-1998标准进行测定，结果判定方法分为5级，0：切割边缘完全平滑，无一格脱落；1：在切口交叉处有少许涂层脱落，但交叉切割面积受影响不能明显大于5％；2：在切口交叉处或切口边缘有涂层脱落，受影响的交叉切割面积明显大于5％，少于15％；3：涂层沿切割边缘部分或全部以大碎片脱落，在格子不同部分上，部分或全部剥落，受影响的交叉切割面积明显大于15％，小于35％；4：涂层沿切割边缘大碎片剥落，一些方格部分或全部出现脱落，受影响的交叉切割面积明显大35％，小于65％；5：受影响的交叉切割面积明显大于65％；

铅笔硬度：以涂膜硬度铅笔测定法(GB/T 6739-1996)为标准进行测定；

抗冲击测试：使用昆山三诺仪器漆膜冲击仪QCJ-1M，按照GB/T 1732-93标准测定；

耐指甲刮擦性：通过指甲刮擦涂膜，目测涂膜刮擦后的情况，◎：涂膜光泽度没有变化，没有指甲刮擦痕迹；○：涂膜光泽度有轻微变化，有轻微指甲刮擦痕迹；×：涂膜变得有光泽，指甲刮擦的非常明显。

表4

由表4涂膜性能测试结果可知，应用例1-5制备得到的粉末涂料组合物固化后形成的涂膜与对比应用例1-2相比，形成的涂膜的光泽度更低，铅笔硬度更高，尤其具有极好的耐指甲刮擦性能。

在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本发明的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种耐磨抗划伤低光泽粉末涂料组合物，其特征在于：由以下重量份原料制成：18-22份含环氧基团和酸酐基团的固体丙烯酸树脂、1-2份蜡基增硬剂、55-65份端羧基饱和聚酯树脂、0.5-1份异氰尿酸三缩水甘油酯、12-14份助剂和15-20份填料；

所述含环氧基团和酸酐基团的固体丙烯酸树脂，由以下步骤制备而成：

步骤A1：向混合器中加入20-50重量份的甲基丙烯酸缩水甘油酯、35-77重量份的丙烯酸烷基酯类单体、1-6重量份的乙烯基类单体和2-10重量份的酸酐单体，所述酸酐单体为马来酸酐或琥珀酸酐，再加入引发剂搅拌混合均匀，制得单体混合物；所述引发剂的用量为单体混合物总重量的1-3％；

步骤A2：向反应器中加入聚合溶剂，并加热至聚合溶剂回流，在聚合溶剂回流状态下，向反应容器中缓慢滴加单体混合物，4-5h滴加完毕后，保温回流，搅拌反应4h，再补加引发剂，二次保温回流，搅拌反应2h；所述补加引发剂的用量为单体混合物总重量的0.5-1％；

步骤A3：将反应器中的反应物升温减压，脱除聚合溶剂，得到含环氧基团和酸酐基团的固体丙烯酸树脂。

2.根据权利要求1所述的一种耐磨抗划伤低光泽粉末涂料组合物，其特征在于：所述蜡基增硬剂的熔点高于100℃，所述蜡基增硬剂为聚乙烯蜡、聚丙烯蜡和聚四氟乙烯蜡中的任意一种或几种的混合物。

3.根据权利要求1所述的一种耐磨抗划伤低光泽粉末涂料组合物，其特征在于：所述丙烯酸烷基酯类单体为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸十二酯、甲基丙烯酸十三酯、甲基丙烯酸十八酯和甲基丙烯酸环己酯中的任意一种。

4.根据权利要求1所述的一种耐磨抗划伤低光泽粉末涂料组合物，其特征在于：所述乙烯基类单体为苯乙烯、乙烯甲苯和α-甲基苯乙烯中的任意一种。

5.根据权利要求1所述的一种耐磨抗划伤低光泽粉末涂料组合物，其特征在于：所述聚合溶剂为单体混合物总重量的1-2倍；所述聚合溶剂为甲苯、二甲苯中的一种或两种以任意比例混合。

6.根据权利要求1所述的一种耐磨抗划伤低光泽粉末涂料组合物，其特征在于：所述引发剂为偶氮二异丁腈、二叔戊基过氧化物、过氧化二苯甲酰和过氧化醋酸叔戊酯的一种或多种以任意比例混合。

7.根据权利要求1所述的一种耐磨抗划伤低光泽粉末涂料组合物，其特征在于：所述含环氧基团和酸酐基团的固体丙烯酸树脂的玻璃化温度为65-85℃，环氧当量为250-700g/eq，酸酐当量为1150-9850g/eq，数均分子量为8000-13000。

8.根据权利要求1所述的一种耐磨抗划伤低光泽粉末涂料组合物的制备方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

步骤S1：将配方重量份原材料投入到混料缸中进行预混合；

步骤S2：将预混合后的原材料通过双螺杆挤出机进行熔融挤出、压片、破碎，其中挤出机一区温度为100℃，二区温度为110℃；

步骤S3：将破碎后的片料通过ACM磨进行分级粉碎，再通过筛网为200目的旋转筛进行筛分，得到粉末涂料组合物。