CN116285636B - 一种低光泽聚氨酯粉末涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种低光泽聚氨酯粉末涂料及其制备方法，原料为：高羟值聚酯树脂A 50‑150份、低羟值聚酯树脂B 300‑500份、光泽调节树脂C 5‑150份、己内酰胺封闭型异氰酸酯150‑300份、颜填料150‑385份、流平剂8‑15份、安息香3‑7份、润湿促进剂3‑7份。本发明在树脂合成中采用含疏水侧基以及含位阻基团的合成单体，并引入羟基硅油，合成的高羟值聚酯树脂、低羟值聚酯树脂、光泽调节树脂经一次共混挤出制备成低光泽聚氨酯粉末涂料，一次挤出提高消光稳定性的同时提高生产效率，降低生产成本。制备的涂层光泽低于30％，触感棉滑，流平好，且具有优异的耐水煮、耐溶剂、耐酸碱及耐磨、抗划伤性能。
Description
技术领域
本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种低光泽聚氨酯粉末涂料及其制备方法。
背景技术
装饰性是粉末涂料的一大重要功能，光泽在装饰性粉末涂料中扮演着中重要的角色。低光型粉末涂料是通过特殊方法降低光泽的粉末涂料，不同类型的粉末涂料所采用的消光方法是不相同的。
在聚酯粉末涂料体系中，根据与其搭配固化剂的不同，可分为聚酯/环氧、纯聚酯、聚氨酯粉末涂料等。聚酯/环氧粉末涂料多采用添加消光剂的方式进行消光，受限于聚酯树脂、环氧树脂和消光剂的结构成分，此体系耐候性能较差，主要用于户内产品；纯聚酯(聚酯/TGIC、聚酯/HAA)粉末涂料主要用于户外产品，考虑到耐候性能，通常采用干混消光的方式进行消光，干混工艺步骤繁琐，生产成本较高，且消光光泽难以达到15％以内。聚氨酯粉末涂料具有较高的装饰性，其涂膜光亮丰满、耐磨、耐划伤、耐溶剂、流平性好，同时具有良好的耐候性和防腐性能。对于聚氨酯粉末涂料，也适用干混方法进行消光，但由于生产成本、涂层性能等问题，市场效果并不好。
2015年2月4日公开的公开号为CN 104327257 A的专利公开一种共挤消光粉末涂料用端羟基聚酯树脂，其原料包括支化剂、对苯二甲酸、间苯二甲酸、二元醇、抗氧剂和酯化催化剂；光泽为7-10％。但是其制备的粉末涂料消光范围小、机械性能差、且不耐酸碱。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低光泽聚氨酯粉末涂料及其制备方法，采用高羟值聚酯树脂A、低羟值聚酯树脂B以及光泽调节聚酯树脂C三组分共混一次挤出的方式，得到光泽为3～30％的粉末涂料，不仅消光范围大，光泽更低；而且机械性能好、耐酸碱。
本发明具体技术方案如下：
一种低光泽聚氨酯粉末涂料，包括以下质量份原料：
高羟值聚酯树脂A 50-150份、低羟值聚酯树脂B 300-500份、光泽调节树脂C 5-150份、己内酰胺封闭型异氰酸酯150-300份、颜填料150-385份、流平剂8-15份、安息香3-7份、润湿促进剂3-7份。
所述高羟值聚酯树脂A的羟值为270-320mgKOH/g，粘度为3000-6000mPa·s。
所述低羟值聚酯树脂B的羟值为30-50mgKOH/g，粘度为2000-5000mPa·s。
所述光泽调节树脂C的羟值为5-20mgKOH/g，粘度为2000-5000mPa·s。
所述己内酰胺封闭型异氰酸酯为B1530。
所述颜填料为钛白粉、铁黄、炭黑、硫酸钡、碳酸钙或云母粉中的任意一种或多种。
所述流平剂为GLP588。
所述润湿促进剂为701B。
所述高羟值聚酯树脂A的制备方法为：将质量份数50-200份二元醇、1800-2300份三元醇投入反应釜中，加热至110℃融化，开启搅拌，再加入2000-2500份二元酸、4份酯化催化剂，升温至215-225℃维持反应2-3小时，降温至200-210℃，在真空度为0.05-0.08Mpa条件下抽真空10-60分钟，随后投入4-20份羟基硅油，搅拌30分钟后，所得样品即为高羟值聚酯树脂A。
所述高羟值聚酯树脂A制备方法中的二元醇为2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇或2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇与新戊二醇、1,4-环己烷二甲醇、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇、2-甲基-1,3-丙二醇中的一种或几种的混合物。含疏水侧基的2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇为必选的二元醇，其疏水侧基及其本身的二元醇结构使聚酯树脂具有卓越的耐水、耐溶剂性能。
所述高羟值聚酯树脂A制备方法中的三元醇为三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷中的任意一种或两种，优选为三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷按照质量比1:1组成的混合物。
所述高羟值聚酯树脂A制备方法中的二元酸为间苯二甲酸或间苯二甲酸与对苯二甲酸、己二酸、1,4-环己烷二甲酸中的一种或几种的混合物。
所述高羟值聚酯树脂A制备方法中的酯化催化剂为锡类催化剂，优选为单丁基氧化锡、草酸亚锡中的任意一种。
所述高羟值聚酯树脂A制备方法中的羟基硅油为醇羟基双封端硅油。作为功能材料，可以提升聚酯树脂的滑爽性，使涂层手感棉滑、耐磨、抗涂鸦；选自MY8815、Silok8815、Silok8865H中的一种或几种。
所述低羟值聚酯树脂B的制备方法为：将质量份数1500-2000份二元醇、70-130份三元醇、80-200份叔碳酸缩水甘油酯投入反应釜中，加热至110℃融化，开启搅拌，再加入2500-3000份二元酸、4份酯化催化剂，升温至230-240℃维持反应2-3小时，降温至210-220℃，在真空度为0.08-0.1Mpa条件下抽真空2-3小时，随后投入4-20份羟基硅油，搅拌30分钟后所得样品即为低羟值聚酯树脂B。
所述低羟值聚酯树脂B制备方法中的二元醇为新戊二醇、2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇、1,4-环己烷二甲醇、2-甲基-1,3-丙二醇中一种或几种混合物。优选为新戊二醇与2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇按照质量比6-15:1组成的混合物。
所述低羟值聚酯树脂B制备方法中的三元醇为三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷中的任意一种或两种。
所述低羟值聚酯树脂B制备方法中的二元酸为间苯二甲酸或间苯二甲酸与对苯二甲酸、己二酸、1,4-环己烷二甲酸中的一种或几种。
所述低羟值聚酯树脂B制备方法中的酯化催化剂为锡类催化剂，优选为单丁基氧化锡、草酸亚锡中的任意一种。
所述低羟值聚酯树脂B制备方法中的羟基硅油为醇羟基双封端硅油。选自MY8815、Silok8815、Silok8865H中的一种或几种。
所述光泽调节树脂C的制备方法为：将质量份数1500-2000份二元醇投入反应釜中，加热至110℃融化，开启搅拌，再加入2300-2800份二元酸、4份酯化催化剂，升温至240-245℃维持反应1-2小时，降温至230-240℃，投入70-200份二次酸，维持反应40-80分钟，随后在真空度为0.08-0.1Mpa条件下抽真空1-2小时所得样品即为光泽调节树脂C。
所述光泽调节树脂C制备方法中的二元醇为新戊二醇或新戊二醇与2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇、1,4-环己烷二甲醇、2-甲基-1,3-丙二醇中的一种或几种的混合物。
所述光泽调节树脂C制备方法中的二元酸为间苯二甲酸或间苯二甲酸与对苯二甲酸、己二酸、1,4-环己烷二甲酸中的一种或几种的混合物。
所述低羟值聚酯树脂B制备方法中的酯化催化剂为锡类催化剂，优选为单丁基氧化锡、草酸亚锡中的任意一种。
所述光泽调节树脂C制备方法中的二次酸为间苯二甲酸或己二酸中的任意一种。
本发明提供的一种低光泽聚氨酯粉末涂料的制备方法，包括以下步骤：
1)、按配方质量份数配比各原料，将称好的原料在混料罐中充分预混合；
2)、将混合料通过双螺杆挤出机挤出；
3)、将挤出的片料粉碎、研磨、200目筛网过筛，最后包装成品，即为低光泽聚氨酯粉末涂。
步骤2)中，混合料通过双螺杆挤出机挤出，参数设定为I区温度95-110℃，II区温度105-120℃，III区温度100-110℃，喂料转速频率25-35Hz，螺杆转速频率35-45Hz。
利用低光泽聚氨酯粉末涂料形成涂层，方法为：低光泽聚氨酯粉末涂料经过200℃烘烤15分钟得到的涂层流平6～7级，附着力0级，耐候性优良，耐水煮、耐溶剂性能良好，触摸涂层手感棉滑，具有优异的耐磨、抗划伤性能。
所述低光泽聚氨酯粉末涂料形成涂层流平为PCI 6-7级，附着力0级别，硬度≥2H，光泽处于3-30％。
在本发明消光体系中，存在三种不同羟基与封闭型异氰酸酯的固化反应，三者反应速度是不一样的，其消光原理是利用三者固化速率的差异，形成微观上的粗糙表面，从而产生消光效果。在现有技术中，采用对苯二甲酸作为主体合成树脂，耐候性能无法与本发明所用间苯二甲酸作为主体合成的树脂相比。此外两种聚酯树脂进行共混挤出的配方中，高羟值组分羟值很高，其在粉末配方中的占比对消光光泽影响非常大，很小量的波动都有可能造成消光光泽的大幅度变化，在生产中难以控制稳定以及可调。而本发明采用三种不同羟值的聚酯树脂，能够较为容易地控制整个体系反应速率的差异，确保消光光泽的稳定以及可调：调整高羟值聚酯的占比，可以较大幅度调整消光光泽；而调整两种低羟值聚酯树脂的配比，可以对消光光泽进行小幅度调整。
与现有技术相比，本发明在聚酯树脂的合成中，选用含疏水侧基的2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇以及含位阻基团的叔碳酸缩水甘油酯，减少极性溶剂或化学物质对漆膜的渗透，提高粉末涂料的耐水、耐溶剂性能。本发明在聚酯树脂合成中引入醇羟基双封端硅油，分子量小、易分散，能赋予涂层极优异的手感，增强耐磨、抗划伤、防污和抗涂鸦等特性。本发明采用三种不同反应活性的聚酯树脂，并配以己内酰胺封闭型异氰酸酯固化剂B1530，以一次共混挤出的方法，获得了光泽为3～30％，耐候性优良的粉末涂料；相比于干混消光法，一次共混挤出大大提高了生产效率，节省了能源，降低了生产成本，且能够获得光泽稳定的低光泽涂层。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
下述实施例中所用的试验材料和试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
实施例中未注明具体技术或条件者，均可以按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。
本发明所用高羟值聚酯树脂A的制备方法：
将表1中配方量的二元醇、三元醇投入反应釜中，加热至110℃融化，开启搅拌，再加入配方量的二元酸、酯化催化剂，升温至215-225℃维持反应2-3小时，降温至200-210℃，在真空度为0.05-0.08Mpa条件下抽真空10-60分钟，随后投入配方量的羟基硅油，搅拌30分钟后放料。其中树脂A1、A2为实施例(按照本发明要求制备)，A3为对比例(未按照本发明要求制备)。
表1高羟值聚酯树脂A的原料质量份及性能参数
所用低羟值聚酯树脂B的制备方法为：
将表2中配方量的二元醇、三元醇、叔碳酸缩水甘油酯投入反应釜中，加热至110℃融化，开启搅拌，再加入配方量的二元酸、酯化催化剂，升温至230-240℃维持反应2-3小时，降温至210-220℃，在真空度为0.08-0.1Mpa条件下抽真空2-3小时，随后投入配方量的羟基硅油，搅拌30分钟后放料。其中树脂B1、B2为实施例(按照本发明要求制备)，B3为对比例(未按照本发明要求制备)。
表2低羟值聚酯树脂B的原料质量份及性能参数
所用光泽调节树脂C的制备方法：
将质量份数1850份新戊二醇投入反应釜中，加热至110℃融化，开启搅拌，再加入2730份间苯二甲酸、4份单丁基氧化锡，升温至245℃维持反应1.5小时，降温至235℃，投入110份己二酸，维持反应70分钟，随后在真空度为0.1Mpa条件下抽真空1.5小时，得到羟值为12.5mgKOH/g、粘度为2860mPa·s、玻璃化转变温度Tg为53.1℃的光泽调节树脂C1。
实施例1-实施例6
一种低光泽聚氨酯粉末涂料的制备方法，包括以下步骤：
1)、按照表3中的配方量，将称好的各原材料在混料罐中充分预混合；
2)、随后通过双螺杆挤出机挤出，挤出参数为I区温度95℃，II区温度115℃，III区温度105℃，喂料转速频率35Hz，螺杆转速频率40Hz；
3)、将挤出的片料粉碎、研磨、200目筛网过筛，制备成聚氨酯粉末涂料成品。
表3低光聚氨酯粉末涂料各原料质量份
将由表3中配方1-8制备的粉末涂料，静电喷涂在表面经磷化处理的铁板上，在200℃烘箱中烘烤15分钟得到涂层，测试涂层光泽、流平、耐水煮等各项性能，结果如表4所示。其中，配方1-4为实施例(成功案例)，配方5-8为对比例(失败案例)。
表4低光聚氨酯粉末涂料性能测试
本发明各项测试标准如下：羟值测试见标准GB/T 12008.3；粘度测试见标准GB/T9751.1-2008；璃化转变温度(Tg)测试见标准GB/T 19466.2-2004；膜厚测试参见GB/T13452.2-2008；样板的光泽直接采用光泽仪测定，参见GB/T9754；流平性能对标PCI标准板评估；附着力测试见标准GB/T 9286；硬度测试参见GB/T 6739；耐水煮性能测试参见GB/T1733；耐丁酮擦拭、耐酸、耐碱测试参见GB/T 9274。
从表4测试结果可以看出，200℃/15min条件下固化的涂层附着力、耐水煮性能良好。在光泽方面，配方1-4具有良好的消光效果，光泽处于3-30％之间，而对比配方5-8消光性能欠缺，不能满足低光泽的要求。在流平和涂层触感方面，本发明聚氨酯粉末涂料所制备的涂层流平为PCI 6-7级，涂层触感棉滑，硬度较高，具有良好的耐磨、抗划伤性能，而对比配方5和7的涂层流平较差，触感粗糙，且硬度较低，耐磨、抗划伤性能一般；在耐溶剂方面，相比于对比配方5-7，本发明聚氨酯粉末涂料所制备的涂层经丁酮来回50次擦拭后无明显变化，具有更优异的耐溶剂性能；在耐酸、碱方面，本发明聚氨酯粉末涂料所制备的涂层，在5％wt的酸碱溶液中浸泡500小时，涂层无明显失光、脱落现象，而对比配方5-7，出现失光现象，部分区域甚至出现开裂、脱落现象，说明本发明聚氨酯粉末涂料具有良好的耐酸碱性能。
Claims (4)
1.一种低光泽聚氨酯粉末涂料，其特征在于，所述低光泽聚氨酯粉末涂料包括以下质量份原料：
高羟值聚酯树脂A 50-150份、低羟值聚酯树脂B 300-500份、光泽调节树脂C 5-150份、己内酰胺封闭型异氰酸酯150-300份、颜填料150-385份、流平剂8-15份、安息香3-7份、润湿促进剂3-7份；
所述高羟值聚酯树脂A的羟值为270-320mgKOH/g，粘度为3000-6000mPa·s；
所述低羟值聚酯树脂B的羟值为30-50mgKOH/g，粘度为2000-5000mPa·s；
所述光泽调节树脂C的羟值为5-20mgKOH/g，粘度为2000-5000mPa·s；
所述高羟值聚酯树脂A的制备方法为：将质量份数50-200份二元醇、1800-2300份三元醇投入反应釜中，加热至110℃融化，开启搅拌，再加入2000-2500份二元酸、4份酯化催化剂，升温至215-225℃维持反应2-3小时，降温至200-210℃，在真空度为0.05-0.08Mpa条件下抽真空10-60分钟，随后投入4-20份羟基硅油，搅拌30分钟后所得样品即为高羟值聚酯树脂A；
所述低羟值聚酯树脂B的制备方法为：将质量份数1500-2000份二元醇、70-130份三元醇、80-200份叔碳酸缩水甘油酯投入反应釜中，加热至110℃融化，开启搅拌，再加入2500-3000份二元酸、4份酯化催化剂，升温至230-240℃维持反应2-3小时，降温至210-220℃，在真空度为0.08-0.1Mpa条件下抽真空2-3小时，随后投入4-20份羟基硅油，搅拌30分钟后所得样品即为低羟值聚酯树脂B；
所述光泽调节树脂C的制备方法为：将质量份数1500-2000份二元醇投入反应釜中，加热至110℃融化，开启搅拌，再加入2300-2800份间苯二甲酸、4份酯化催化剂，升温至240-245℃维持反应1-2小时，降温至230-240℃，投入70-200份己二酸，维持反应40-80分钟，随后在真空度为0.08-0.1Mpa条件下抽真空1-2小时所得样品即为光泽调节树脂C；
所述高羟值聚酯树脂A制备方法中的二元醇为2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇，或者为2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇与新戊二醇、1,4-环己烷二甲醇、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇、2-甲基-1,3-丙二醇中的一种或几种的混合物；
所述低羟值聚酯树脂B制备方法中的二元醇为2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇，或者为2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇与新戊二醇、1,4-环己烷二甲醇、2-甲基-1,3-丙二醇中一种或几种混合物；
所述低光泽聚氨酯粉末涂料的光泽为3～30%。
2.根据权利要求1所述的低光泽聚氨酯粉末涂料，其特征在于，所述己内酰胺封闭型异氰酸酯为B1530。
3.根据权利要求1所述的低光泽聚氨酯粉末涂料，其特征在于，所述高羟值聚酯树脂A制备方法中的羟基硅油为醇羟基双封端硅油。
4.一种权利要求1-3任一项所述低光泽聚氨酯粉末涂料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
1）、按配方质量份数配比各原料，将称好的原料在混料罐中充分预混合；
2）、将混合料通过双螺杆挤出机挤出；
3)、将挤出的片料粉碎、研磨、过筛。
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| GR01 | Patent grant | ||
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