CN117050608A - 一种钢渣基盾粉粉末涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种钢渣基盾粉粉末涂料及其制备方法，属于粉末涂料领域。该粉末涂料由环氧树脂、聚酯树脂、颜填料、促进剂、抗氧剂、增光剂、流平剂等组成；其制备方法是：将钢渣与功能剂在超细轮胎立磨作用下形成800～1250目具有结构多孔、表面改性的钢渣基盾粉作为颜填料，再将环氧树脂、聚酯树脂、颜填料、促进剂、抗氧剂、增光剂和流平剂混合、粉碎、过筛等工艺制备而成。本发明解决了粉末涂料以硫酸钡、钛白粉作为颜填料需要消耗自然资源；硫酸钡、钛白粉作为颜填料，粉末涂料涂层耐磨性有待提高；钢渣硬度高，不易粉磨与造孔的难题。同时本发明将钢渣固废作为颜填料来制备粉末涂料，符合当前节能环保、循环经济的产业发展要求。
Description
技术领域
本发明属于粉末涂料领域，具体涉及一种钢渣基盾粉粉末涂料及其制备方法。
背景技术
粉末涂料是与一般涂料完全不同的形式，其以微细粉末的状态存在。由于粉末涂料不使用溶剂，具有无害、高效率、节省资源和环保的特点。粉末涂料一般采用硫酸钡、钛白粉作为颜填料，以提高涂料性能，但是硫酸钡、钛白粉的生产需要消耗一次资源，导致粉末涂料生产成本提高且自然资源消耗大。
钢渣是炼钢过程中产生的固体废弃物，约占炼钢产量的15％～20％。钢渣主要由钙、铁、硅、镁和少量铝、锰、磷等的氧化物组成。主要的矿物相为硅酸三钙、硅酸二钙、钙镁橄榄石、铁铝酸钙以及硅、镁、铁、锰、磷的氧化物形成的固熔体，还含有少量游离氧化钙以及金属铁等。若能利用超细轮胎立磨(又称“超细辊碾磨”)将高性能功能剂与钢渣结合制备可以替代硫酸钡、钛白粉的新型颜填料，可以降低粉末涂料生产成本的同时减少自然资源的消耗。
发明内容
为了解决粉末涂料以硫酸钡、钛白粉作为颜填料需要消耗自然资源；硫酸钡、钛白粉作为颜填料，粉末涂料涂层耐磨性有待提高；钢渣硬度高，不易粉磨与造孔的难题，本发明将钢渣与功能剂在超细轮胎立磨作用下形成800～1250目具有结构多孔、表面改性的钢渣基盾粉作为颜填料，将环氧树脂、聚酯树脂、颜填料、促进剂、抗氧剂、增光剂和流平剂制备一种钢渣基盾粉高性能粉末涂料，以期解决以上问题。
为了解决以上技术问题，本发明是通过以下技术方案予以实现的。
本发明提供了一种钢渣基盾粉高性能粉末涂料，该高性能粉末涂料按重量百分比原料如下：
进一步的，所述颜填料为钢渣基盾粉，钢渣基盾粉是将钢渣(CaO含量不低于40％、Fe2O3含量不低于22％、SiO2含量不低于15％、MnO含量不低于1.5％、Al2O3+MgO含量小于7.5％)与功能剂(三乙醇胺8％、三乙丙醇胺10％、丙三醇6％、乙二醇3％、醋酸钠3％、磷酸12％、硅烷偶联剂18％、水40％)在超细轮胎立磨作用下形成800～1250目具有结构多孔、表面改性的钢渣基盾粉，其中钢渣与功能剂的质量比为1000∶5～1000∶3。
进一步的，所述环氧树脂为环氧树脂E-12。
进一步的，所述聚酯树脂为聚酯树脂DY-9021。
进一步的，所述促进剂为丙烯酸酯聚合物。
进一步的，所述抗氧剂为高分子量受阻酚聚合物。
进一步的，所述增光剂为丙酸烯酸酯聚合物。
进一步的，所述流平剂为二氧化硅吸附聚丙烯酸酯混合物，二氧化硅吸附聚丙烯酸酯混合物中二氧化硅与聚丙烯酸酯的质量比8∶1～5∶1。
本发明同时提供了上述钢渣基盾粉高性能粉末涂料的制备方法，具体包括如下步骤：
首先将环氧树脂、聚酯树脂、颜填料、促进剂、抗氧剂、增光剂和流平剂进行混合，获得混合物A；其次利用小型高速中药材粉碎机对混合物A进行混合均匀，并且采用双螺杆挤出机挤出粉末涂料前驱物；最后利用高速粉碎机对粉末涂料前驱物进行粉碎，经200目标准筛过筛，获得钢渣基盾粉高性能粉末涂料。
本发明的创新性：
(1)利用功能剂(三乙醇胺8％、三乙丙醇胺10％、丙三醇6％、乙二醇3％、醋酸钠3％、磷酸12％、硅烷偶联剂18％、水40％)中三乙醇胺、三乙丙醇胺、丙三醇、乙二醇进行复合对钢渣具有助磨的作用；磷酸对钢渣具有结构造孔的作用；硅烷偶联剂对钢渣具有表面改性的作用。
(2)将钢渣与功能剂在超细轮胎立磨作用下，利用功能剂中助磨成分降低钢渣表面应力，有利于粉磨效果，提高钢渣基盾粉的超细化；利用功能剂中造孔成分去除钢渣的游离氧化钙，形成多孔结构，提高钢渣基盾粉的比表面积；利用功能剂中表面改性成分对钢渣表面无机特性进行改性，有效缓解有机/无机界面的不相容性，提高钢渣基盾粉与高分子树脂的相容性。
(3)钢渣中CaO(具有充填效果)、Fe2O3(具有耐腐蚀效果)和SiO2(具有耐候效果)含量较高，同时含有一定量的MnO(具有耐磨、耐刮痕效果)，属于硅酸盐体系，因此经加工后形成的800～1250目钢渣基盾粉具有比硫酸钡、钛白粉更好的耐腐蚀、耐磨的效果，本发明将其替代硫酸钡、钛白粉作为粉末涂料的颜填料。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明解决了粉末涂料以硫酸钡、钛白粉作为颜填料需要消耗自然资源；硫酸钡、钛白粉作为颜填料，粉末涂料涂层耐磨性有待提高；钢渣硬度高，不易粉磨与造孔的难题。
2、本发明将钢渣与功能剂在超细轮胎立磨作用下形成800～1250目具有结构多孔、表面改性的钢渣基盾粉作为颜填料，将环氧树脂、聚酯树脂、颜填料、促进剂、抗氧剂、增光剂和流平剂制备一种钢渣基盾粉高性能粉末涂料，符合当前节能环保、循环经济的产业发展要求。
具体实施方式
以下结合具体实施例详述本发明，但本发明不局限于下述实施例。
实施例1
以制备本发明产品100g为例所用的组分及其质量配比为：
所述环氧树脂为环氧树脂E-12。
所述聚酯树脂为聚酯树脂DY-9021。
所述颜填料为钢渣基盾粉，钢渣基盾粉是将钢渣(CaO含量不低于40％、Fe2O3含量不低于22％、SiO2含量不低于15％、MnO含量不低于1.5％、Al2O3+MgO含量小于7.5％)与功能剂(三乙醇胺8％、三乙丙醇胺10％、丙三醇6％、乙二醇3％、醋酸钠3％、磷酸12％、硅烷偶联剂18％、水40％)在超细轮胎立磨作用下形成800目具有结构多孔、表面改性的钢渣基盾粉，其中钢渣与功能剂的质量比为1000：3。
所述促进剂为丙烯酸酯聚合物。
所述抗氧剂为高分子量受阻酚聚合物。
所述增光剂为丙酸烯酸酯聚合物。
所述流平剂为二氧化硅吸附聚丙烯酸酯混合物，二氧化硅吸附聚丙烯酸酯混合物中二氧化硅与聚丙烯酸酯的质量比7：1。
首先将环氧树脂、聚酯树脂、颜填料、促进剂、抗氧剂、增光剂和流平剂进行混合，获得混合物A；其次利用小型高速中药材粉碎机对混合物A进行混合均匀，并且采用双螺杆挤出机挤出粉末涂料前驱物；最后利用高速粉碎机对粉末涂料前驱物进行粉碎，经200目标准筛过筛，获得钢渣基盾粉高性能粉末涂料。
实施例2
以制备本发明产品100g为例所用的组分及其质量配比为：
所述环氧树脂为环氧树脂E-12。
所述聚酯树脂为聚酯树脂DY-9021。
所述颜填料为钢渣基盾粉，钢渣基盾粉是将钢渣(CaO含量不低于40％、Fe2O3含量不低于22％、SiO2含量不低于15％、MnO含量不低于1.5％、Al2O3+MgO含量小于7.5％)与功能剂(三乙醇胺8％、三乙丙醇胺10％、丙三醇6％、乙二醇3％、醋酸钠3％、磷酸12％、硅烷偶联剂18％、水40％)在超细轮胎立磨作用下形成1250目具有结构多孔、表面改性的钢渣基盾粉，其中钢渣与功能剂的质量比为1000∶4。
所述促进剂为丙烯酸酯聚合物。
所述抗氧剂为高分子量受阻酚聚合物。
所述增光剂为丙酸烯酸酯聚合物。
所述流平剂为二氧化硅吸附聚丙烯酸酯混合物，二氧化硅吸附聚丙烯酸酯混合物中二氧化硅与聚丙烯酸酯的质量比8∶1。
首先将环氧树脂、聚酯树脂、颜填料、促进剂、抗氧剂、增光剂和流平剂进行混合，获得混合物A；其次利用小型高速中药材粉碎机对混合物A进行混合均匀，并且采用双螺杆挤出机挤出粉末涂料前驱物；最后利用高速粉碎机对粉末涂料前驱物进行粉碎，经200目标准筛过筛，获得钢渣基盾粉高性能粉末涂料。
实施例3
以制备本发明产品100g为例所用的组分及其质量配比为：
所述环氧树脂为环氧树脂E-12。
所述聚酯树脂为聚酯树脂DY-9021。
所述颜填料为钢渣基盾粉，钢渣基盾粉是将钢渣(CaO含量不低于40％、Fe2O3含量不低于22％、SiO2含量不低于15％、MnO含量不低于1.5％、Al2O3+MgO含量小于7.5％)与功能剂(三乙醇胺8％、三乙丙醇胺10％、丙三醇6％、乙二醇3％、醋酸钠3％、磷酸12％、硅烷偶联剂18％、水40％)在超细轮胎立磨作用下形成1000目具有结构多孔、表面改性的钢渣基盾粉，其中钢渣与功能剂的质量比为1000∶5。
所述促进剂为丙烯酸酯聚合物。
所述抗氧剂为高分子量受阻酚聚合物。
所述增光剂为丙酸烯酸酯聚合物。
所述流平剂为二氧化硅吸附聚丙烯酸酯混合物，二氧化硅吸附聚丙烯酸酯混合物中二氧化硅与聚丙烯酸酯的质量比5∶1。
首先将环氧树脂、聚酯树脂、颜填料、促进剂、抗氧剂、增光剂和流平剂进行混合，获得混合物A；其次利用小型高速中药材粉碎机对混合物A进行混合均匀，并且采用双螺杆挤出机挤出粉末涂料前驱物；最后利用高速粉碎机对粉末涂料前驱物进行粉碎，经200目标准筛过筛，获得钢渣基盾粉高性能粉末涂料。
实施例4
以制备本发明产品100g为例所用的组分及其质量配比为：
所述环氧树脂为环氧树脂E-12。
所述聚酯树脂为聚酯树脂DY-9021。
所述颜填料为钢渣基盾粉，钢渣基盾粉是将钢渣(CaO含量不低于40％、Fe2O3含量不低于22％、SiO2含量不低于15％、MnO含量不低于1.5％、Al2O3+MgO含量小于7.5％)与功能剂(三乙醇胺8％、三乙丙醇胺10％、丙三醇6％、乙二醇3％、醋酸钠3％、磷酸12％、硅烷偶联剂18％、水40％)在超细轮胎立磨作用下形成1250目具有结构多孔、表面改性的钢渣基盾粉，其中钢渣与功能剂的质量比为1000∶5。
所述促进剂为丙烯酸酯聚合物。
所述抗氧剂为高分子量受阻酚聚合物。
所述增光剂为丙酸烯酸酯聚合物。
所述流平剂为二氧化硅吸附聚丙烯酸酯混合物，二氧化硅吸附聚丙烯酸酯混合物中二氧化硅与聚丙烯酸酯的质量比6∶1。
首先将环氧树脂、聚酯树脂、颜填料、促进剂、抗氧剂、增光剂和流平剂进行混合，获得混合物A；其次利用小型高速中药材粉碎机对混合物A进行混合均匀，并且采用双螺杆挤出机挤出粉末涂料前驱物；最后利用高速粉碎机对粉末涂料前驱物进行粉碎，经200目标准筛过筛，获得钢渣基盾粉高性能粉末涂料。
实施例5
以制备本发明产品100g为例所用的组分及其质量配比为：
所述环氧树脂为环氧树脂E-12。
所述聚酯树脂为聚酯树脂DY-9021。
所述颜填料为钢渣基盾粉，钢渣基盾粉是将钢渣(CaO含量不低于40％、Fe2O3含量不低于22％、SiO2含量不低于15％、MnO含量不低于1.5％、Al2O3+MgO含量小于7.5％)与功能剂(三乙醇胺8％、三乙丙醇胺10％、丙三醇6％、乙二醇3％、醋酸钠3％、磷酸12％、硅烷偶联剂18％、水40％)在超细轮胎立磨作用下形成800目具有结构多孔、表面改性的钢渣基盾粉，其中钢渣与功能剂的质量比为1000∶3。
所述促进剂为丙烯酸酯聚合物。
所述抗氧剂为高分子量受阻酚聚合物。
所述增光剂为丙酸烯酸酯聚合物。
所述流平剂为二氧化硅吸附聚丙烯酸酯混合物，二氧化硅吸附聚丙烯酸酯混合物中二氧化硅与聚丙烯酸酯的质量比7∶1。
首先将环氧树脂、聚酯树脂、颜填料、促进剂、抗氧剂、增光剂和流平剂进行混合，获得混合物A；其次利用小型高速中药材粉碎机对混合物A进行混合均匀，并且采用双螺杆挤出机挤出粉末涂料前驱物；最后利用高速粉碎机对粉末涂料前驱物进行粉碎，经200目标准筛过筛，获得钢渣基盾粉高性能粉末涂料。
实施例6
以制备本发明产品100g为例所用的组分及其质量配比为：
所述环氧树脂为环氧树脂E-12。
所述聚酯树脂为聚酯树脂DY-9021。
所述颜填料为钢渣基盾粉，钢渣基盾粉是将钢渣(CaO含量不低于40％、Fe2O3含量不低于22％、SiO2含量不低于15％、MnO含量不低于1.5％、Al2O3+MgO含量小于7.5％)与功能剂(三乙醇胺8％、三乙丙醇胺10％、丙三醇6％、乙二醇3％、醋酸钠3％、磷酸12％、硅烷偶联剂18％、水40％)在超细轮胎立磨作用下形成1000目具有结构多孔、表面改性的钢渣基盾粉，其中钢渣与功能剂的质量比为1000∶4。
所述促进剂为丙烯酸酯聚合物。
所述抗氧剂为高分子量受阻酚聚合物。
所述增光剂为丙酸烯酸酯聚合物。
所述流平剂为二氧化硅吸附聚丙烯酸酯混合物，二氧化硅吸附聚丙烯酸酯混合物中二氧化硅与聚丙烯酸酯的质量比6∶1。
首先将环氧树脂、聚酯树脂、颜填料、促进剂、抗氧剂、增光剂和流平剂进行混合，获得混合物A；其次利用小型高速中药材粉碎机对混合物A进行混合均匀，并且采用双螺杆挤出机挤出粉末涂料前驱物；最后利用高速粉碎机对粉末涂料前驱物进行粉碎，经200目标准筛过筛，获得钢渣基盾粉高性能粉末涂料。
对比例1
以制备本发明产品100g为例所用的组分及其质量配比为：
所述环氧树脂为环氧树脂E-12。
所述聚酯树脂为聚酯树脂DY-9021。
所述颜填料为钢渣微粉，钢渣微粉是将钢渣(CaO含量不低于40％、Fe2O3含量不低于22％、SiO2含量不低于15％、MnO含量不低于1.5％、Al2O3+MgO含量小于7.5％)在超细轮胎立磨作用下形成1000目钢渣微粉。
所述促进剂为丙烯酸酯聚合物。
所述抗氧剂为高分子量受阻酚聚合物。
所述增光剂为丙酸烯酸酯聚合物。
所述流平剂为二氧化硅吸附聚丙烯酸酯混合物，二氧化硅吸附聚丙烯酸酯混合物中二氧化硅与聚丙烯酸酯的质量比6：1。
首先将环氧树脂、聚酯树脂、颜填料、促进剂、抗氧剂、增光剂和流平剂进行混合，获得混合物A；其次利用小型高速中药材粉碎机对混合物A进行混合均匀，并且采用双螺杆挤出机挤出粉末涂料前驱物；最后利用高速粉碎机对粉末涂料前驱物进行粉碎，经200目标准筛过筛，获得钢渣高性能粉末涂料。
对比例2
以制备本发明产品100g为例所用的组分及其质量配比为：
所述环氧树脂为环氧树脂E-12。
所述聚酯树脂为聚酯树脂DY-9021。
所述颜填料为硫酸钡
所述促进剂为丙烯酸酯聚合物。
所述抗氧剂为高分子量受阻酚聚合物。
所述增光剂为丙酸烯酸酯聚合物。
所述流平剂为二氧化硅吸附聚丙烯酸酯混合物，二氧化硅吸附聚丙烯酸酯混合物中二氧化硅与聚丙烯酸酯的质量比6∶1。
首先将环氧树脂、聚酯树脂、颜填料、促进剂、抗氧剂、增光剂和流平剂进行混合，获得混合物A；其次利用小型高速中药材粉碎机对混合物A进行混合均匀，并且采用双螺杆挤出机挤出粉末涂料前驱物；最后利用高速粉碎机对粉末涂料前驱物进行粉碎，经200目标准筛过筛，获得高性能粉末涂料。
对比例3
以制备本发明产品100g为例所用的组分及其质量配比为：
所述环氧树脂为环氧树脂E-12。
所述聚酯树脂为聚酯树脂DY-9021。
所述颜填料为硫酸钡与钛白粉的混合物，其中硫酸钡与钛白粉的质量比为4∶1。
所述促进剂为丙烯酸酯聚合物。
所述抗氧剂为高分子量受阻酚聚合物。
所述增光剂为丙酸烯酸酯聚合物。
所述流平剂为二氧化硅吸附聚丙烯酸酯混合物，二氧化硅吸附聚丙烯酸酯混合物中二氧化硅与聚丙烯酸酯的质量比6：1。
首先将环氧树脂、聚酯树脂、颜填料、促进剂、抗氧剂、增光剂和流平剂进行混合，获得混合物A；其次利用小型高速中药材粉碎机对混合物A进行混合均匀，并且采用双螺杆挤出机挤出粉末涂料前驱物；最后利用高速粉碎机对粉末涂料前驱物进行粉碎，经200目标准筛过筛，获得高性能粉末涂料。
实施例1～6及对比例1～3制备的高性能粉末涂料，其性能检测过程如下：
表1.高性能粉末涂料的性能
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Claims (8)
1.一种钢渣基盾粉粉末涂料，其特征在于，该粉末涂料按重量百分比原料如下：
所述颜填料为钢渣基盾粉，该钢渣基盾粉是将钢渣与功能剂在超细轮胎立磨作用下形成，其中：钢渣与功能剂的质量比为1000∶5～1000∶3；
所述钢渣中：CaO质量含量不低于40％、Fe2O3质量含量不低于22％、SiO2质量含量不低于15％、MnO质量含量不低于1.5％、Al2O3+MgO质量含量小于7.5％；
所述功能剂的组分及质量百分比分别为：三乙醇胺8％、三乙丙醇胺10％、丙三醇6％、乙二醇3％、醋酸钠3％、磷酸12％、硅烷偶联剂18％、水40％。
2.如权利要求1所述的一种钢渣基盾粉粉末涂料，其特征在于，所述环氧树脂为环氧树脂E-12。
3.如权利要求1所述的一种钢渣基盾粉粉末涂料，其特征在于，所述聚酯树脂为聚酯树脂DY-9021。
4.如权利要求1所述的一种钢渣基盾粉粉末涂料，其特征在于，所述促进剂为丙烯酸酯聚合物。
5.如权利要求1所述的一种钢渣基盾粉粉末涂料，其特征在于，所述抗氧剂为高分子量受阻酚聚合物。
6.如权利要求1所述的一种钢渣基盾粉粉末涂料，其特征在于，所述增光剂为丙酸烯酸酯聚合物。
7.如权利要求1所述的一种钢渣基盾粉粉末涂料，其特征在于，所述流平剂为二氧化硅吸附聚丙烯酸酯混合物，该混合物中二氧化硅与聚丙烯酸酯的质量比8：1～5：1。
8.一种如权利要求1所述钢渣基盾粉粉末涂料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
首先将环氧树脂、聚酯树脂、颜填料、促进剂、抗氧剂、增光剂和流平剂进行混合，获得混合物A；其次利用小型高速中药材粉碎机对混合物A进行混合均匀，并且利用双螺杆挤出机挤出粉末涂料前驱物；最后利用高速粉碎机对粉末涂料前驱物进行粉碎，经200目标准筛过筛，获得钢渣基盾粉高性能粉末涂料。
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