CN116333541B - 一种抗指纹低温固化哑光粉末涂料及其制备和涂装方法 - Google Patents
一种抗指纹低温固化哑光粉末涂料及其制备和涂装方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种抗指纹低温固化哑光粉末涂料，以粉末涂料的总质量为百分百计，其包括：10.0～20.0％聚酯树脂、20.0～40.0％丙烯酸树脂、20.0～37.5％封闭型多异氰酸酯、0.5～1.2％聚乙烯蜡、0.1～0.3％聚酰胺蜡5.0～25.0％有机填料和0.5～10.0％颜料。提供的抗指纹低温固化哑光粉末涂料的配方、制备工艺和涂装工艺均是协同作用，相互交叉，每个参数的设计均是为了达到涂层的效果而设置，从而实现抗指纹、低温固化和哑光的技术效果。本发明的粉末涂料可应用于家居、电子产品等领域，起到保护、装饰和绝缘的作用，同时低温固化可达到节能降耗的目的，涂层的表面效果可减少指纹印记的残留。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料的制备领域，具体而言，涉及一种抗指纹低温固化哑光粉末涂料及其制备和涂装方法。
背景技术
随着人们生活水平的提高，不仅要求粉末涂料具有保护和装饰基材的作用，而且要有持久的装饰作用。目前家居、电子产品领域，例如门把手、电视边框、手机后盖等产品，由于手会频繁接触，因此会留下较多指纹印记，需要经常清理，给生活带来一定的烦恼。
目前市场上出现的相关技术，如发明专利CN109082210B所述一种抗指纹粉末涂料及其制备方法和应用，通过添加低表面张力有机硅树脂材料从而降低涂层表面张力的方式，实现抗指纹的技术效果，但未实现低温固化的效果；又如发明专利CN113527988B所述一种家电家具用自清洁粉末涂料及其制备方法，通过添加改性SiO2、改性TiO2和碳纳米管，使该涂料喷涂后具有规律凸起的微观结构，实现自清洁的技术效果，但其涂料使用是在80℃，2h下干燥形成涂膜，并非融结粉末涂料；又如发明专利CN109517495B所述一种双组份亚光自清洁粉末涂料及其制备方法，通过低表面能含氟物和表面粗糙的方式，实现自清洁和消光的技术效果，其固化温度为200～210℃，未实现低温固化的技术效果。
综上所述，经过申请人的海量检索，本领域至少存在现有的涂料难以同时实现抗指纹、低温固化和哑光的技术效果，因此，需要开发或者改进一种抗指纹低温固化哑光粉末涂料及其制备和涂装方法。
发明内容
基于此，为了解决现有的涂料难以同时实现抗指纹、低温固化和哑光的技术效果的问题，本发明提供了一种抗指纹低温固化哑光粉末涂料及其制备和涂装方法，具体技术方案如下：
一种抗指纹低温固化哑光粉末涂料，以粉末涂料的总质量为百分百计，其包括：10.0～20.0％聚酯树脂、20.0～40.0％丙烯酸树脂、20.0～37.5％封闭型多异氰酸酯、0.5～1.2％聚乙烯蜡、0.1～0.3％聚酰胺蜡5.0～25.0％有机填料和0.5～10.0％颜料。
进一步地，所述聚酯树脂为半结晶聚酯树脂，所述半结晶聚酯树脂的反应基团为羟基，所述半结晶聚酯树脂的羟值在280～320mgKOH/g。
进一步地，所述丙烯酸树脂的反应基团为羟基，所述丙烯酸树脂的羟值为20～30mgKOH/g。
进一步地，所述封闭型多异氰酸酯为芳香族，所述封闭型多异氰酸酯的-NCO含量为12～17％，所述封闭型多异氰酸酯的解封温度为120～150℃。
进一步地，所述聚乙烯蜡为微粉化低分子量聚合物，所述聚乙烯蜡的平均粒径5～10μm，所述聚乙烯蜡的熔融温度为110～130℃。
进一步地，所述聚酰胺蜡为微粉化聚合物，所述聚酰胺蜡的平均粒径为2～8μm，所述聚酰胺蜡的熔融温度为70～80℃。
进一步地，所述有机填料为微粉化聚醚砜或聚芳砜，所述有机填料的粒径为1～5μm。
本技术方案还提供了一种粉末涂料的制备方法，其包括以下步骤：
将聚酯树脂、丙烯酸树脂、聚乙烯蜡和有机填料加入高速混料机，混合均匀，得到混合料A；
在双螺杆挤出机A达到第一预设阈值时，将所述混合料A加入双螺杆挤出机A中进行熔融混炼挤出，然后冷却、压片，粗破碎成1～5cm片料，得到预混合物；
将所述预混合物、封闭型多异氰酸酯、聚酰胺蜡和颜料加入高速混料机，混合均匀，得到混合料B；
在双螺杆挤出机B达到第二预设阈值时，将所述混合料B投入双螺杆挤出机B中进行熔融混炼挤出，然后冷却、压片和粗破碎，得到预产物；
将所述预产物加入ACM磨粉机中进行粉碎，然后通过180目筛网筛分，得到所述粉末涂料。
进一步地，所述第一预设阈值条件为：一区温度60～80℃，二区温度80～100℃，喂料螺杆转速25～35r/min，挤出双螺杆转速250～350r/min；
所述双螺杆挤出机A的直径比为13～15：1；
所述第二预设阈值的条件为：一区温度50～70℃，二区温度70～80℃，喂料螺杆转速10～20r/min，挤出双螺杆转速450～550r/min；
所述双螺杆挤出机B的直径比为17～19：1。
本技术方案还提供了一种粉末涂料的涂装方法，其包括以下步骤：
采用静电喷涂的工艺，粉末涂料涂装于基材表面，然后在125～135℃烘烤炉中烘烤10～20min，得到抗指纹哑光涂层。
上述技术方案有益效果包括：
1、利用高活性的羟基聚酯树脂与低活性的羟基丙烯酸树脂的反应活性之差以及两种树脂的相容性差的特点，在涂层表面形成微观上凸起的结构，该结构可对光形成漫射，达到哑光的效果，同时有利于减小汗液和其他异物与涂层表面的接触角；
2、通过选用熔融温度略低于粉末固化温度的聚乙烯蜡，并进行预分散，达到涂层在固化过程中，聚乙烯蜡能够均匀并呈点状的析出分布至涂层表面的凸起结构的目的，进一步减少汗液与涂层表面的接触角；
3、通过选用解封温度更低的芳香族封闭型异氰酸酯，达到低温固化、节能降耗的技术效果；
4、利用高分子聚醚砜或聚芳砜与聚酯树脂和丙烯酸树脂的不相容性，进一步增加涂层微观凸起结构的密度，提升抗指纹印记效果，同时利用其高绝缘和高韧性的特性，达到绝缘和增韧的目的，能应用于家电、电子产品表面。
附图说明
图1是本发明的抗指纹低温固化哑光粉末涂料的制备方法流程示意图；
图2是本发明的预混合物的制备方法流程示意图。
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。
本发明一实施例中的一种抗指纹低温固化哑光粉末涂料，以粉末涂料的总质量为百分百计，其包括：10.0～20.0％聚酯树脂、20.0～40.0％丙烯酸树脂、20.0～37.5％封闭型多异氰酸酯、0.5～1.2％聚乙烯蜡、0.1～0.3％聚酰胺蜡5.0～25.0％有机填料和0.5～10.0％颜料。
在其中一个实施例中，所述聚酯树脂为半结晶聚酯树脂，所述半结晶聚酯树脂的反应基团为羟基，所述半结晶聚酯树脂的羟值在
280～320mgKOH/g。
在其中一个实施例中，所述丙烯酸树脂的反应基团为羟基，所述丙烯酸树脂的羟值为20～30mgKOH/g。
在其中一个实施例中，所述封闭型多异氰酸酯为芳香族，所述封闭型多异氰酸酯的-NCO含量为12～17％，所述封闭型多异氰酸酯的解封温度为120～150℃。优选地，所述封闭型多异氰酸酯为芳香族，所述封闭型多异氰酸酯的-NCO含量为12～17％，所述封闭型多异氰酸酯的解封温度为120～140℃.进一步优选地，所述封闭型多异氰酸酯为芳香族，所述封闭型多异氰酸酯的-NCO含量为12～17％，所述封闭型多异氰酸酯的解封温度为130℃。
在其中一个实施例中，所述聚乙烯蜡为微粉化低分子量聚合物，所述聚乙烯蜡的平均粒径5～10μm，所述聚乙烯蜡的熔融温度为110～130℃。优选地，所述聚乙烯蜡的平均粒径5～10μm，所述聚乙烯蜡的熔融温度为120～130℃。进一步优选地，所述聚乙烯蜡的平均粒径5～10μm，所述聚乙烯蜡的熔融温度为120℃。
在其中一个实施例中，所述聚酰胺蜡为微粉化聚合物，所述聚酰胺蜡的平均粒径为2～8μm，所述聚酰胺蜡的熔融温度为70～80℃。优选地，所述聚酰胺蜡的平均粒径为2～8μm，所述聚酰胺蜡的熔融温度为75～80℃。进一步优选地，所述聚酰胺蜡的平均粒径为2～8μm，所述聚酰胺蜡的熔融温度为75℃。
在其中一个实施例中，所述有机填料为微粉化聚醚砜或聚芳砜，所述有机填料的粒径为1～5μm。
在其中一个实施例中，本技术方案提供了一种粉末涂料的制备方法，其包括以下步骤：
将聚酯树脂、丙烯酸树脂、聚乙烯蜡和有机填料加入高速混料机，混合均匀，得到混合料A；
在双螺杆挤出机A达到第一预设阈值时，将所述混合料A加入双螺杆挤出机A中进行熔融混炼挤出，然后冷却、压片，粗破碎成1～5cm片料，得到预混合物；
将所述预混合物、封闭型多异氰酸酯、聚酰胺蜡和颜料加入高速混料机，混合均匀，得到混合料B；
在双螺杆挤出机B达到第二预设阈值时，将所述混合料B投入双螺杆挤出机B中进行熔融混炼挤出，然后冷却、压片和粗破碎，得到预产物；
将所述预产物加入ACM磨粉机中进行粉碎，然后通过180目筛网筛分，得到所述粉末涂料。
在其中一个实施例中，所述第一预设阈值条件为：一区温度60～80℃，二区温度80～100℃，喂料螺杆转速25～35r/min，挤出双螺杆转速250～350r/min；
所述双螺杆挤出机A的直径比为13～15：1；
所述第二预设阈值的条件为：一区温度50～70℃，二区温度70～80℃，喂料螺杆转速10～20r/min，挤出双螺杆转速450～550r/min；
所述双螺杆挤出机B的直径比为17～19：1。
优选地，所述第一预设阈值条件为：一区温度60～80℃，二区温度80～100℃，喂料螺杆转速25～35r/min，挤出双螺杆转速250～350r/min；
所述双螺杆挤出机A的直径比为14：1；
所述第二预设阈值的条件为：一区温度50～70℃，二区温度70～80℃，喂料螺杆转速10～20r/min，挤出双螺杆转速450～550r/min；
所述双螺杆挤出机B的直径比为17～19：1。
进一步优选地，所述第一预设阈值条件为：一区温度60～80℃，二区温度80～100℃，喂料螺杆转速25～35r/min，挤出双螺杆转速250～350r/min；
所述双螺杆挤出机A的直径比为14：1；
所述第二预设阈值的条件为：一区温度50～70℃，二区温度70～80℃，喂料螺杆转速10～20r/min，挤出双螺杆转速450～550r/min；
所述双螺杆挤出机B的直径比为18：1。
在其中一个实施例中，本技术方案提供了一种粉末涂料的涂装方法，其包括以下步骤：
采用静电喷涂的工艺，粉末涂料涂装于基材表面，然后在125～135℃烘烤炉中烘烤10～20min，得到抗指纹哑光涂层。
优选地，采用静电喷涂的工艺，粉末涂料涂装于基材表面，然后在130℃烘烤炉中烘烤10～20min，得到抗指纹哑光涂层。进一步优选地，采用静电喷涂的工艺，粉末涂料涂装于基材表面，然后在130℃烘烤炉中烘烤15min，得到抗指纹哑光涂层。
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：
以粉末涂料的总质量为百分百计，将10.0％羟值在280～320mgKOH/g的半结晶聚酯树脂、40.0％反应基团为羟基，羟值为20～30mgKOH/g的丙烯酸树脂、1.2％平均粒径为7μm，熔融温度为120℃的聚乙烯蜡和18.0％粒径为3μm的聚醚砜加入高速混料机，混合均匀，得到混合料A；
在双螺杆挤出机A的一区温度为70℃，二区温度为90℃，喂料螺杆转速为30r/min，挤出双螺杆转速为300r/min，直径比为14：1时，将上述混合料A加入双螺杆挤出机A中进行熔融混炼挤出，然后冷却、压片，粗破碎成3cm片料，得到预混合物；
以粉末涂料的总质量为百分百计，将上述预混合物、25％基团-NCO含量为12～17％，解封温度为130℃的封闭型多异氰酸酯、0.3％平均粒径为5μm，熔融温度为75℃的微粉化聚合物聚酰胺蜡和5.5％颜料加入高速混料机，混合均匀，得到混合料B；
在双螺杆挤出机B的一区温度为60℃，二区温度为75℃，喂料螺杆转速为15r/min，挤出双螺杆转速为500r/min，直径比为18：1时，将上述混合料B投入双螺杆挤出机B中进行熔融混炼挤出，然后冷却、压片和粗破碎，得到预产物；
将上述预产物加入ACM磨粉机中进行粉碎，然后通过180目筛网筛分，得到粉末涂料；
将上述涂料采用静电喷涂的工艺，涂装于基材表面后，在130℃烘烤炉中烘烤15min，得到抗指纹低温固化哑光涂层样品1。
对比例1：
其他部分与实施例1相同，不同之处在于将羟值为20～30mgKOH/g的丙烯酸树脂更换为羟值为20～30mgKOH/g的聚酯树脂，得到样品2。
对比例2：
其他部分与实施例1相同，不同之处在于将封闭型多异氰酸酯替换为为解封温度170℃的德固赛牌号B1530异氰酸酯，得到样品3。
对比例3：
以粉末涂料的总质量为百分百计，将10.0羟值在280～320mgKOH/g的半结晶％聚酯树脂、40.0％反应基团为羟基，羟值为20～30mgKOH/g的丙烯酸树脂、1.2％平均粒径为7μm，熔融温度为120℃的聚乙烯蜡、18.0％粒径为3μm的聚醚砜、25％基团-NCO含量为12～17％，解封温度为130℃的封闭型多异氰酸酯、0.3％平均粒径为5μm，熔融温度为75℃的微粉化聚合物聚酰胺蜡和5.5％颜料混合均匀，得到混合料B；
在双螺杆挤出机B的一区温度为60℃，二区温度为75℃，喂料螺杆转速为15r/min，挤出双螺杆转速为500r/min，直径比为18：1时，将上述混合料B投入双螺杆挤出机B中进行熔融混炼挤出，然后冷却、压片和粗破碎，得到预产物；
将上述预产物加入ACM磨粉机中进行粉碎，然后通过180目筛网筛分，得到粉末涂料；
将上述涂料采用静电喷涂的工艺，涂装于基材表面后，在130℃烘烤炉中烘烤15min，得到抗指纹低温固化哑光涂层样品4。
实施例2：
以粉末涂料的总质量为百分百计，将20.0％羟值在280～320mgKOH/g的半结晶聚酯树脂、20.0％反应基团为羟基，羟值为20～30mgKOH/g的丙烯酸树脂、0.5％平均粒径为7μm，熔融温度为120℃的聚乙烯蜡和18.9％粒径为3μm的聚醚砜加入高速混料机，混合均匀，得到混合料A；
在双螺杆挤出机A的一区温度为70℃，二区温度为90℃，喂料螺杆转速为30r/min，挤出双螺杆转速为300r/min，直径比为14：1时，将上述混合料A加入双螺杆挤出机A中进行熔融混炼挤出，然后冷却、压片，粗破碎成3cm片料，得到预混合物；
以粉末涂料的总质量为百分百计，将上述预混合物、35％基团-NCO含量为12～17％，解封温度为130℃的封闭型多异氰酸酯、0.1％平均粒径为5μm，熔融温度为75℃的微粉化聚合物聚酰胺蜡和5.5％颜料加入高速混料机，混合均匀，得到混合料B；
在双螺杆挤出机B的一区温度为60℃，二区温度为75℃，喂料螺杆转速为15r/min，挤出双螺杆转速为500r/min，直径比为18：1时，将上述混合料B投入双螺杆挤出机B中进行熔融混炼挤出，然后冷却、压片和粗破碎，得到预产物；
将上述预产物加入ACM磨粉机中进行粉碎，然后通过180目筛网筛分，得到粉末涂料；
将上述涂料采用静电喷涂的工艺，涂装于基材表面后，在130℃烘烤炉中烘烤15min，得到抗指纹低温固化哑光涂层样品5。
测试方法
60°光泽/GU：按照标准GB/T 9754-2007进行测试。
涂层形貌：按照标准ISO 25178-602-2010进行测试。
涂层抗指纹效果：按照方法YB/T 4333-2013 6.4进行测试。
将样品1～5进行相关60°光泽/GU、涂层形貌和涂层抗指纹效果测试，测试结果如表1所示。
表1：
| 组别 | 60°光泽/GU | 涂层形貌 | 涂层抗指纹效果 |
| 样品1 | 8.0 | 均匀密集 | 无明显痕迹 |
| 样品2 | 12.5 | 凸起不立体 | 有残留 |
| 样品3 | 85.0 | 涂层未固化 | 涂层未固化 |
| 样品4 | 10.3 | 较密集 | 有少许残留 |
| 样品5 | 7.8 | 均匀密集 | 无明显痕迹 |
从表1中可以看出，样品2将羟基丙烯酸树脂更换为相同羟基的聚酯树脂后，此时配方中两种树脂相似相容，虽然还是存在高低反应活性差，但涂层光泽还是上升，并且凸起不够立体，抗指纹效果明显下降，说明本技术方案中在涂料中添加特定特征的丙烯酸树脂才能达到本方案的哑光的技术效果。样品3将本专利所述解封温度130℃的芳香族封闭型多异氰酸酯更换为德固赛牌号B1530封闭型多异氰酸酯(解封温度170℃)，导致涂层在130℃温度下无法固化交联成膜，说明本发明的封闭型多异氰酸酯才能达到低温固化的技术效果。样品4聚乙烯蜡未进行高温混炼预混合，导致光泽上升，涂层抗指纹效果下降，原因是未经高温混炼预混合的聚乙烯蜡在涂层固化阶段无法均匀的析出在凸起颗粒表面，从而增大汗液与涂层的接触角以及小部分减少了光的漫射，导致抗指纹、低温固化和哑光效果均明显变差。样品1和样品5说明，在本技术方案要求的各个成分用量范围内，均能达到抗指纹、低温固化和哑光效果。通过上述实施例和对比例说明，本发明提供的抗指纹低温固化哑光粉末涂料的配方、制备工艺和涂装工艺均是协同作用，相互交叉，每个参数的设计均是为了达到涂层的效果而设置，从而实现抗指纹、低温固化和哑光的技术效果。
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 (4)
1.一种抗指纹低温固化哑光粉末涂料，其特征在于，以粉末涂料的总质量为百分百计，其包括：10.0~20.0 %聚酯树脂、20.0~40.0%丙烯酸树脂、20.0~37.5%封闭型多异氰酸酯、0.5~1.2%聚乙烯蜡、0.1~0.3%聚酰胺蜡5.0~25.0%有机填料和0.5~10.0%颜料；
所述聚酯树脂为半结晶聚酯树脂，所述半结晶聚酯树脂的反应基团为羟基，所述半结晶聚酯树脂的羟值在280~320mgKOH/g；
所述丙烯酸树脂的反应基团为羟基，所述丙烯酸树脂的羟值为20~30mgKOH/g；
所述封闭型多异氰酸酯为芳香族，所述封闭型多异氰酸酯的-NCO含量为12~17%，所述封闭型多异氰酸酯的解封温度为120~150℃；
所述聚乙烯蜡为微粉化低分子量聚合物，所述聚乙烯蜡的平均粒径5~10μm，所述聚乙烯蜡的熔融温度为110~130℃；
所述聚酰胺蜡为微粉化聚合物，所述聚酰胺蜡的平均粒径为2~8μm，所述聚酰胺蜡的熔融温度为70~80℃；
所述有机填料为微粉化聚醚砜或聚芳砜，所述有机填料的粒径为1~5μm。
2.一种如权利要求1所述的粉末涂料的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：
将聚酯树脂、丙烯酸树脂、聚乙烯蜡和有机填料加入高速混料机，混合均匀，得到混合料A；
在双螺杆挤出机A达到第一预设阈值时，将所述混合料A加入双螺杆挤出机A中进行熔融混炼挤出，然后冷却、压片，粗破碎成1~5cm片料，得到预混合物；
将所述预混合物、封闭型多异氰酸酯、聚酰胺蜡和颜料加入高速混料机，混合均匀，得到混合料B；
在双螺杆挤出机B达到第二预设阈值时，将所述混合料B投入双螺杆挤出机B中进行熔融混炼挤出，然后冷却、压片和粗破碎，得到预产物；
将所述预产物加入ACM磨粉机中进行粉碎，然后通过180目筛网筛分，得到所述粉末涂料。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述第一预设阈值条件为：一区温度60~80℃，二区温度80~100℃，喂料螺杆转速25~35r/min，挤出双螺杆转速250~350r/min；
所述双螺杆挤出机A的直径比为13~15：1；
所述第二预设阈值的条件为：一区温度50~70℃，二区温度70~80℃，喂料螺杆转速10~20r/min，挤出双螺杆转速450~550r/min；
所述双螺杆挤出机B的直径比为17~19：1。
4.如权利要求1所述的粉末涂料的涂装方法，其特征在于，其包括以下步骤：
采用静电喷涂的工艺，粉末涂料涂装于基材表面，然后在125~135℃烘烤炉中烘烤10~20min，得到抗指纹哑光涂层。
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