CN116445059B - 一种耐高温粉末涂料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种耐高温粉末涂料及其制备方法和应用。本发明提供的耐高温粉末涂料，包括以下质量份数的组分：8～20份双环戊二烯酚醛环氧树脂，8～20份双酚F环氧树脂，8～20份三官能团环氧树脂，20～40份聚酯树脂，3～8份氨基树脂，8～15份4,4'‑二氨基二苯砜，0.5～1.5份流平剂，0.5～1.5份701B，0.5～1份安息香，0.5～1份蜡粉和10～40份颜填料。以双环戊二烯酚醛环氧树脂、三官能团环氧树脂、氨基树脂以及聚酯树脂为基体树脂，基体树脂具有较高的交联密度从而赋予固化涂层优异的物化性能，使涂料的玻璃化温度超过150℃。涂料兼具良好的耐热性、硬度和耐腐蚀性。
Description
技术领域
本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种耐高温粉末涂料及其制备方法和应用。
背景技术
粉末涂料是一种兼具环保与效率的高性能涂层，由于粉末涂料具有良好的力学性能和抗腐蚀性能，被广泛用于建材、工程机械、家具、3C等行业产品的表面用于装饰、防腐提高耐候性能。
然而现有的环氧型粉末涂料的玻璃化温度低于120℃，很难满足石化工程、电子工程、航空航天等高端领域对涂料耐高温性能的要求，制约其应用领域。目前主要向环氧型粉末涂料中引入有机硅树脂等耐高温树脂提高其耐高温性，如专利CN 103320010A在粉末涂料体系中引入20％-50％的有机硅树脂，配合10％-30％的低熔点玻璃粉，在涂层固化后经过400℃高温长时间烘烤，其中的有机相逐渐降解碳化，最终实现涂层由有机相向无机相的转变，成为耐高温涂层。但是此类涂层需要经过400℃以上高温的长时间烧蚀，且其涂层自身也发生质的变化，失去其美观、防腐等优势，其附着力也会出现显著下降。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种耐高温粉末涂料及其制备方法和应用，本发明提供的耐高温粉末涂料具有较高的玻璃化温度，扩展了其应用范围。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种耐高温粉末涂料，包括以下质量份数的组分：
优选的，所述氨基树脂为三聚氰胺甲醛树脂和/或脲醛树脂。
优选的，所述双环戊二烯酚醛环氧树脂的环氧当量为245～265g/mol，所述双环戊二烯酚醛环氧树脂的软化点为77～87℃。
优选的，所述三官能团环氧树脂的环氧当量为150～170g/mol，所述三官能团环氧树脂的软化点为45～55℃。
优选的，所述聚酯树脂的酸值为60～90mgKOH/g，所述聚酯树脂的软化点为90～110℃。
优选的，所述流平剂为丙烯酸酯类流平剂和/或有机硅类流平剂。
本发明还提供了上述技术方案所述耐高温粉末涂料的制备方法，包括以下步骤：
将双环戊二烯酚醛环氧树脂、双酚F环氧树脂、三官能团环氧树脂、聚酯树脂、氨基树脂、4,4'-二氨基二苯砜、流平剂、701B、安息香、蜡粉和颜填料混合后进行熔融挤出，得到所述耐高温粉末涂料。
优选的，所述混合包括以下步骤：
将双酚F环氧树脂和颜填料第一混合，得到第一混合物；
将所述第一混合物、双环戊二烯酚醛环氧树脂、三官能团环氧树脂、聚酯树脂、氨基树脂、4,4'-二氨基二苯砜、流平剂、701B、安息香和蜡粉混合研磨。
优选的，所述熔融挤出在双螺杆挤出机中进行，所述双螺杆挤出机一区温度为70～85℃，所述双螺杆挤出机二区温度为90～100℃；所述双螺杆挤出机的挤出频率为40～50Hz。
本发明还提供了上述技术方案所述耐高温粉末涂料或上述技术方案所述制备方法制备得到的耐高温材料在石化工程、电子工程或航空航天领域中的应用。
本发明提供了一种耐高温粉末涂料，包括以下质量份数的组分：8～20份双环戊二烯酚醛环氧树脂，8～20份双酚F环氧树脂，8～20份三官能团环氧树脂，20～40份聚酯树脂，3～8份氨基树脂，8～15份4,4'-二氨基二苯砜，0.5～1.5份流平剂，0.5～1.5份701B，0.5～1份安息香，0.5～1份蜡粉和10～40份颜填料。本申请以双环戊二烯酚醛环氧树脂、三官能团环氧树脂、氨基树脂以及聚酯树脂为基体树脂，基体树脂具有较高的交联密度从而赋予固化涂层优异的物化性能，使涂料的玻璃化温度超过150℃，本发明提供的涂料兼具良好的耐热性、硬度和耐腐蚀性。
具体实施方式
本发明提供了一种耐高温粉末涂料，包括以下质量份数的组分：
在本发明中，如果没有特殊说明所有原料均为常规市售产品。
本发明提供的耐高温粉末涂料包括8～20份双环戊二烯酚醛环氧树脂，优选为10～16份。在本发明中，所述双环戊二烯酚醛环氧树脂的环氧当量优选为245～265g/mol，更优选为250～260g/mol；所述双环戊二烯酚醛环氧树脂的软化点优选为77～87℃，更优选为80～85℃。在本发明中，所述双环戊二烯酚醛环氧树脂的结构如式1所示：
以双环戊二烯酚醛环氧树脂的质量份数为基准，本发明提供的耐高温粉末涂料包括8～20份双酚F环氧树脂，优选为10～16份。
在本发明中，所述双酚F环氧树脂具有高活低粘的特性，可有效防止涂层表面出现缩孔、桔纹等问题。
以双环戊二烯酚醛环氧树脂的质量份数为基准，本发明提供的耐高温粉末涂料包括8～20份三官能团环氧树脂，优选为10～16份。在本发明中，所述三官能团环氧树脂的环氧当量优选为150～170g/mol，更优选为155～165g/mol；所述三官能团环氧树脂的软化点优选为45～55℃，更优选为48～52℃。在本发明中，所述三官能团环氧树脂的结构式如式2所示：
以双环戊二烯酚醛环氧树脂的质量份数为基准，本发明提供的耐高温粉末涂料包括20～40份聚酯树脂，优选为25～30份。在本发明中，所述聚酯树脂的酸值优选为60～90mgKOH/g，更优选为70～80mg KOH/g；所述聚酯树脂的软化点优选为90～110℃，更优选为95～105℃。
以双环戊二烯酚醛环氧树脂的质量份数为基准，本发明提供的耐高温粉末涂料包括3～8份氨基树脂，优选为4～6份。在本发明中，所述氨基树脂优选为三聚氰胺甲醛树脂和/或脲醛树脂，更优选为三聚氰胺甲醛树脂或脲醛树脂。在本发明中，当氨基树脂为三聚氰胺甲醛树脂和脲醛树脂时本发明对三聚氰胺甲醛树脂和脲醛树脂的质量比无特殊要求，采用任意配比即可。
以双环戊二烯酚醛环氧树脂的质量份数为基准，本发明提供的耐高温粉末涂料包括8～15份4,4'-二氨基二苯砜，优选为9.5～10份。
以双环戊二烯酚醛环氧树脂的质量份数为基准，本发明提供的耐高温粉末涂料包括0.5～1.5份流平剂，优选为0.8～1份。在本发明中，所述流平剂优选为丙烯酸酯类流平剂和/或有机硅类流平剂，更优选为丙烯酸酯类流平剂或有机硅类流平剂。
以双环戊二烯酚醛环氧树脂的质量份数为基准，本发明提供的耐高温粉末涂料包括0.5～1.5份701B，优选为1～1.2份。
以双环戊二烯酚醛环氧树脂的质量份数为基准，本发明提供的耐高温粉末涂料包括0.5～1份安息香，优选为0.7～0.9份。
以双环戊二烯酚醛环氧树脂的质量份数为基准，本发明提供的耐高温粉末涂料包括0.5～1份蜡粉，优选为0.7～0.8份。
以双环戊二烯酚醛环氧树脂的质量份数为基准，本发明提供的耐高温粉末涂料包括10～40份颜填料，优选为15.5～21.5份。在本发明中，所述颜填料优选为钛白粉、气相二氧化硅、硅微粉、云母粉、硫酸钡、碳酸钙、氧化铁和炭黑中的一种或多种。在本发明的实施例中，所述颜填料为质量比为13:2:4:2.5的云母粉、气相二氧化硅、硅微粉和炭黑的混合物，质量比为8:2:3.5:3.5的云母粉、气相二氧化硅、硫酸钡和氧化铁的混合物或质量比为8:2:3:2.5的云母粉、气相二氧化硅、硫酸钡和炭黑的混合物。
在本发明中，所述耐高温粉末涂料中树脂的质量百分含量优选不低于65％，更优选为60～65％。本发明提供的耐高温粉末涂料解决了环氧树脂型粉末涂料耐高温的问题，并保证其防腐、装饰、粘接性能。
本发明还提供了上述技术方案所述耐高温粉末涂料的制备方法，包括以下步骤：
将双环戊二烯酚醛环氧树脂、双酚F环氧树脂、三官能团环氧树脂、聚酯树脂、氨基树脂、4,4'-二氨基二苯砜、流平剂、701B、安息香、蜡粉和颜填料混合后进行熔融挤出，得到所述耐高温粉末涂料。
在本发明中，所述混合优选包括以下步骤：
将双酚F环氧树脂和颜填料第一混合，得到第一混合物；
将所述第一混合物、双环戊二烯酚醛环氧树脂、三官能团环氧树脂、聚酯树脂、氨基树脂、4,4'-二氨基二苯砜、流平剂、701B、安息香和蜡粉混合研磨。
本发明将双酚F环氧树脂和颜填料第一混合，得到第一混合物。本发明对所述第一混合无特殊限定，只要能够混合均匀即可。本发明利用颜填料吸附双酚F环氧树脂使第一混合物为固态，利于后续研磨的进行。
得到第一混合物后，本发明将所述第一混合物、双环戊二烯酚醛环氧树脂、三官能团环氧树脂、聚酯树脂、氨基树脂、4,4'-二氨基二苯砜、流平剂、701B、安息香和蜡粉混合研磨。在本发明中，所述混合研磨优选在小钢磨中进行。本发明对所述研磨无特殊要求，只要能够混合充分即可。
在本发明中，所述熔融挤出优选在双螺杆挤出机中进行，所述双螺杆挤出机一区温度优选为70～85℃，更优选为75～80℃；所述双螺杆挤出机二区温度优选为90～100℃，更优选为90～95℃；所述双螺杆挤出机的挤出频率优选为40～50Hz，更优选为45～48Hz。
在本发明中，所述熔融挤出后优选还包括：将熔融挤出产品依次进行压片冷却、破碎、研磨、过筛，收集筛下物得到所述耐高温粉末涂料。本发明对所述片冷却、破碎、研磨均无特殊限定，采用本领域常规的方式即可。在本发明中，所述过筛用网筛的孔径优选为155～165目，更优选为160目。
本发明还提供了上述技术方案所述耐高温粉末涂料或上述技术方案所述制备方法制备得到的耐高温材料在石化工程、电子工程或航空航天领域中的应用。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例中材料的来源：双酚F环氧树脂采购自南亚树脂，牌号：NPEF-170；双环戊二烯酚醛环氧树脂采购自亨斯迈树脂，牌号：tactix756；三官能团环氧树脂采购自亨斯迈树脂，牌号：tactix742；双酚A环氧树脂采购自善孚新材料公司，牌号604U；聚酯树脂采购自中法新材料，牌号：5086A；脲醛树脂采购自中航化工；三聚氰胺树脂采购自四川玉象蜜胺科技有限公司；丙烯酸酯类流平剂，采购自南海化学，牌号：GLP588；有机硅类流平剂，采购自毕克化学，牌号：BYK-077；701B、安息香采购自宁波南海化学；蜡粉采购自南京天诗蜡粉，牌号：PEW0601。
实施例中原料的用量以质量份数计，对用量的重量级无特殊要求只要能够满足用量份数配比即可。
实施例1
将16份双酚F环氧树脂加入到21.5份的颜填料中(其中云母粉13份，气相二氧化硅2份，硅微粉4份，炭黑2.5份)，混合吸附后，倒入小钢磨中，继续加入10份环氧当量为250g/mol，软化点为80℃的双环戊二烯酚醛环氧树脂，10份环氧当量为150g/mol，软化点为45℃的三官能团环氧树脂，25份酸值为80mg KOH/g，软化点为95℃的聚酯树脂，4份脲醛树脂胶粉，10份的4,4`-二氨基二苯砜，1份丙烯酸酯流平剂，1份701B，0.7份安息香，0.8份蜡粉，研磨均匀得到混合物料；
将混合物料经双螺杆挤出机挤出压片冷却、破碎后，研磨成粉体，过160目筛网，收集筛下物得到耐高温粉末涂料；其中双螺杆挤出机的挤出温度为：一区温度为80℃，二区温度为95℃，双螺杆挤出功率为45Hz。
实施例2
将10份双酚F环氧树脂加入到17份的颜填料中(其中云母粉8份，气相二氧化硅2份，硫酸钡3.5份，氧化铁红3.5份)，混合吸附后，倒入小钢磨中，继续加入16份环氧当量为260g/mol，软化点为85℃的双环戊二烯酚醛环氧树脂，10份环氧当量为170g/mol，软化点为50℃的三官能团环氧树脂，28份酸值为70mg KOH/g，软化点为90℃的聚酯树脂，6份三聚氰胺树脂胶粉，9.5份的4,4`-二氨基二苯砜，1份有机硅流平剂，1份701B，0.7份安息香，0.8份蜡粉，研磨均匀得到混合物料；
将混合物料经双螺杆挤出机挤出压片冷却、破碎后，研磨成粉体，过160目筛网，收集筛下物得到耐高温粉末涂料；其中双螺杆挤出机的挤出温度为：一区温度为75℃，二区温度为95℃，双螺杆挤出功率为45Hz。
实施例3
将10份双酚F环氧树脂加入到15.5份的颜填料中(其中云母粉8份，气相二氧化硅2份，硫酸钡3份，炭黑2.5份)，混合吸附后，倒入小钢磨中，继续加入10份环氧当量为255g/mol，软化点为85℃的双环戊二烯酚醛环氧树脂，16份环氧当量为160g/mol，软化点为50℃的三官能团环氧树脂，30份酸值为75mg KOH/g，软化点为90℃的聚酯树脂，5份三聚氰胺树脂胶粉，10份的4,4`-二氨基二苯砜，1份丙烯酸酯流平剂，1份701B，0.7份安息香，0.8份蜡粉，研磨均匀得到混合物料；
将混合物料经双螺杆挤出机挤出压片冷却、破碎后，研磨成粉体，过160目筛网，收集筛下物得到耐高温粉末涂料；其中双螺杆挤出机的挤出温度为：一区温度为80℃，二区温度为90℃，双螺杆挤出功率为45Hz。
对比例1
将36份双酚A环氧树脂，36份酸值为80mg KOH/g，软化点为95℃的聚酯树脂，24.5份的颜填料(其中云母粉10份，硫酸钡12份，炭黑2.5份)，1份丙烯酸酯流平剂，1份701B，0.7份安息香，0.8份蜡粉，研磨均匀得到混合物料；
将混合物料经双螺杆挤出机挤出，压片冷却、破碎后，研磨成粉体，过160目筛网，收集筛下物得到粉末涂料；其中双螺杆挤出机的挤出温度为：一区温度为80℃，二区温度为90℃，双螺杆挤出功率为45Hz。
将实施例1～3耐高温环氧树脂粉末涂料和对比例普通环氧树脂粉末涂料经静电喷涂至标准铁板表面后经200℃烘烤固化20min，形成涂层。参考GB/T1865-2009检测得到的涂层的耐候性；参考GB/T 1740-2007方法检测得到的涂层的耐湿热性；参考GB/T 1771-1991方法检测得到的涂层的防腐性；参考GB/T 6739-2006检测得到的涂层的表面硬度；参考GB/T 1732-1993方法测检测得到的涂层的冲击韧性；参考GB/T 19466.2-2004方法检测得到的涂层的玻璃化转变温度，测试结果列于表1中。
表1实施例1～3和对比例制备得的的粉末涂料的性能
由表1中数据可以看出由本发明提供的耐高温粉末涂料形成的涂层的耐湿性、耐热性、涂层表面硬度及耐冲击韧性均优于传统的环氧粉末涂料。
尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。
Claims (8)
1.一种耐高温粉末涂料，包括以下质量份数的组分：
所述双环戊二烯酚醛环氧树脂的环氧当量为245～265g/mol，所述双环戊二烯酚醛环氧树脂的软化点为77～87℃；
所述三官能团环氧树脂的环氧当量为150～170g/mol，所述三官能团环氧树脂的软化点为45～55℃。
2.根据权利要求1所述耐高温粉末涂料，其特征在于，所述氨基树脂为三聚氰胺甲醛树脂和/或脲醛树脂。
3.根据权利要求1所述耐高温粉末涂料，其特征在于，所述聚酯树脂的酸值为60～90mgKOH/g，所述聚酯树脂的软化点为90～110℃。
4.根据权利要求1～3任一项所述耐高温粉末涂料，其特征在于，所述流平剂为丙烯酸酯类流平剂和/或有机硅类流平剂。
5.权利要求1～4任一项所述耐高温粉末涂料的制备方法，包括以下步骤：
将双环戊二烯酚醛环氧树脂、双酚F环氧树脂、三官能团环氧树脂、聚酯树脂、氨基树脂、4,4'-二氨基二苯砜、流平剂、701B、安息香、蜡粉和颜填料混合后进行熔融挤出，得到所述耐高温粉末涂料。
6.根据权利要求5所述制备方法，其特征在于，所述混合包括以下步骤：
将双酚F环氧树脂和颜填料第一混合，得到第一混合物；
将所述第一混合物、双环戊二烯酚醛环氧树脂、三官能团环氧树脂、聚酯树脂、氨基树脂、4,4'-二氨基二苯砜、流平剂、701B、安息香和蜡粉混合研磨。
7.根据权利要求5所述制备方法，其特征在于，所述熔融挤出在双螺杆挤出机中进行，所述双螺杆挤出机一区温度为70～85℃，所述双螺杆挤出机二区温度为90～100℃；所述双螺杆挤出机的挤出频率为40～50Hz。
8.权利要求1～4任一项所述耐高温粉末涂料或权利要求5～7任一项所述制备方法制备得到的耐高温材料在石化工程、电子工程或航空航天领域中的应用。
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