CN118291010A - 一种高耐候性的金属粉末涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及涂料领域，尤其涉及一种高耐候性的金属粉末涂料及其制备方法；提供一种高耐候性的金属粉末涂料，按重量份数计，组分包括：树脂80‑100份；固化剂5‑9份；填料30‑50份；助剂1‑5份；颜料10‑20份；硅烷偶联剂1‑5份；氮磷掺杂石墨烯20‑30份；本发明采用氮磷掺杂石墨烯，有效提升了金属粉末涂层与基体的粘附性以及金属粉末涂层的耐腐蚀性，更能避免金属粉末涂料涂覆过程中出现金属粉末不均匀的问题；本发明通过特定的制备工艺，将氮磷掺杂石墨烯包覆在颜料外，减少颜料与其他材料以及空气的接触，进而减少颜料长期暴露在空气中导致的变色；本发明采用微波加热运动中的石墨烯包覆颜料和基底粉末，相比现有热邦定具有高效高质量的优点。
Description
技术领域
本发明涉及涂料领域，尤其涉及一种高耐候性的金属粉末涂料及其制备方法。
背景技术
粉末涂料是以微细粉末的状态存在的涂料，粉末涂料不含有机溶剂，在固化时VOC的排放量低，与传统的溶剂型涂料相比具有环保、高效、经济的特点，随着生活水平的提高以及人们对环保的重视，越来越受到消费者的青睐。近年来，粉末涂料的产量和品种都在逐步增加，其应用扩大到各种领域。其中，金属粉末涂料因其能够展示明亮、轻奢的装饰效果被广泛应用于家具、饰品以及汽车等户内外物体的喷涂。
金属粉末涂料的制备方法主要分为干混法和挤出法。干混法是将金属片状颜料与粉末涂料颗粒干混在一起，这种方法虽然简单，但金属片状颜料与粉末涂料颗粒的不兼容性导致粉末涂料的可回收性极差，且金属片状颜料暴露涂料表面，极易被大气介质腐蚀，丧失金属光泽，最终影响涂膜的装饰效果。挤出法是在挤出之前，对片状金属颜料进行类似其他颜料的处理，然后与其他所有原料混合，这种方法会导致绝大多数的金属颜料在挤出过程中被粉碎，大幅度降低了涂膜的金属效果。现有金属粉末涂料在涂覆后常常出现涂膜脱落、涂膜变色、裂纹、划痕等问题，这些问题不仅与金属粉末涂料的制备相关，也与金属粉末涂料的组分相关。
因此，亟需一种高耐候性的金属粉末涂料及其制备方法。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种高耐候性的金属粉末涂料及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：
本发明的第一方面是提供一种高耐候性的金属粉末涂料，按重量份数计，组分包括：
优选地，所述树脂包括：环氧树脂、聚氨酯丙烯酸酯树脂、聚氯乙烯糊树脂、有机硅聚酯树脂、酚醛树脂或氨基改性醇酸树脂中的至少一种。
优选地，所述固化剂包括：桐油改性胺、三乙二醇异氰酸酯、均苯三甲酸三缩水甘油酯、二甲基海因或N-苯甲基-1,2-乙二胺中的至少一种。
优选地，所述填料包括：二氧化硅、二氧化钛、二氧化锰、二氧化锆、水滑石、羟基磷灰石、纳米氮化硼、纳米钼酸盐或聚苯胺中的至少一种。
优选地，所述助剂包括：聚醚多元醇、改性丙烯酸乳液、蜡助剂、醋酸丁酸纤维酯或羟甲基纤维素钠中的至少一种。
优选地，所述颜料包括：铝银粉、铜金粉、锌粉或珠光粉中的至少一种。
优选地，所述硅烷偶联剂包括：γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷或γ-氨丙基三乙氧基硅烷中的至少一种。
本发明的第二方面是提供一种上述金属粉末涂料的制备方法，步骤包括：
S1、称取适量树脂、固化剂、填料、助剂以及硅烷偶联剂，依次进行混合处理、熔融处理、挤压处理、冷却处理以及破碎处理后，制得基底粉末；
S2、称取适量氮磷掺杂石墨烯，溶于有机溶剂中，制得氮磷掺杂石墨烯分散液；称取适量颜料，研磨后置于所述氮磷掺杂石墨烯分散液中，依次进行超声处理以及烘干处理，即得石墨烯包覆颜料；
S3、将所述石墨烯包覆颜料与所述基底粉末置于邦定仪器内进行邦定处理，即得所述金属粉末涂料。
优选地，步骤S1中，所述熔融处理的温度为80℃-90℃，时间为20min-60min；所述挤压处理的挤出温度为90℃-95℃。
优选地，所述基底粉末的粒径为20μm-70μm。
优选地，步骤S2中，所述有机溶剂包括：聚乙烯醇水溶液、聚丙烯酸水溶液或N-甲基吡咯烷酮水溶液中的至少一种。
优选地，步骤S3中，所述邦定处理包括：将所述石墨烯包覆颜料与所述基底粉末置于微波加热罐内，以40rpm-50rpm的速率搅拌，并以4℃/min-8℃/min的速率升温至40℃-50℃邦定20min-40min后，常规冷却至室温。
本发明采用以上技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：
(1)本发明采用氮磷掺杂石墨烯，不仅能作为催化剂催化各组分，还有效提升了金属粉末涂层与基体的粘附性以及金属粉末涂层的耐腐蚀性，更能避免金属粉末涂料涂覆过程中出现金属粉末不均匀的问题；
(2)本发明通过特定的制备工艺，将氮磷掺杂石墨烯包覆在颜料外，减少颜料与其他材料以及空气的接触，进而减少颜料长期暴露在空气中导致的变色；
(3)本发明采用微波加热运动中的石墨烯包覆颜料和基底粉末，相比现有热邦定具有高效高质量的优点，且本发明避免了对石墨烯包覆颜料的高速搅拌，保证了石墨烯包覆颜料的完整性。
具体实施方式
下面将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的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。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
实施例1
本实施例提供一种高耐候性的金属粉末涂料的制备方法，步骤包括：
S1、称取环氧树脂60份、聚氯乙烯糊树脂22份、桐油改性胺6份、纳米氮化硼30份、聚醚多元醇2份以及γ-氨丙基三乙氧基硅烷2份，依次进行混合处理、熔融处理、挤压处理、冷却处理以及破碎处理后，制得粒径为20μm的基底粉末；其中，
所述熔融处理的温度为90℃，时间为40min；所述挤压处理的挤出温度为95℃；
S2、称取氮磷掺杂石墨烯20份，溶于90wt％聚乙烯醇水溶液中，制得氮磷掺杂石墨烯分散液；称取铝银粉15份，研磨至粒径为10μm后置于所述氮磷掺杂石墨烯分散液中，超声处理30min后，进行烘干处理，即得石墨烯包覆颜料；
S3、将所述石墨烯包覆颜料与所述基底粉末置于邦定仪器内进行邦定处理，即得所述金属粉末涂料；其中，
所述邦定处理包括：将所述石墨烯包覆颜料与所述基底粉末置于微波加热罐内，以45rpm的速率搅拌，并以4℃/min的速率升温至48℃邦定30min后，常规冷却至室温。
实施例2
本实施例提供另一种高耐候性的金属粉末涂料的制备方法，步骤包括：
S1、称取聚氨酯丙烯酸酯树脂95份、三乙二醇异氰酸酯4份、均苯三甲酸三缩水甘油酯5份、二氧化硅41份、改性丙烯酸乳液3份、羟甲基纤维素钠2份以及γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷5份，依次进行混合处理、熔融处理、挤压处理、冷却处理以及破碎处理后，制得粒径为20μm的基底粉末；其中，
所述熔融处理的温度为80℃，时间为60min；所述挤压处理的挤出温度为90℃；
S2、称取氮磷掺杂石墨烯26份，溶于90wt％聚乙烯醇水溶液中，制得氮磷掺杂石墨烯分散液；称取珠光粉20份，研磨至粒径为10μm后置于所述氮磷掺杂石墨烯分散液中，超声处理30min后，进行烘干处理，即得石墨烯包覆颜料；
S3、将所述石墨烯包覆颜料与所述基底粉末置于邦定仪器内进行邦定处理，即得所述金属粉末涂料；其中，
所述邦定处理包括：将所述石墨烯包覆颜料与所述基底粉末置于微波加热罐内，以50rpm的速率搅拌，并以6℃/min的速率升温至42℃邦定40min后，常规冷却至室温。
实施例3
本实施例提供另一种高耐候性的金属粉末涂料的制备方法，步骤包括：
S1、称取环氧树脂60份、聚氨酯丙烯酸酯树脂30份、桐油改性胺7份、二氧化锆20份、水滑石30份、蜡助剂3份以及γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷1份，依次进行混合处理、熔融处理、挤压处理、冷却处理以及破碎处理后，制得粒径为50μm的基底粉末；其中，
所述熔融处理的温度为86℃，时间为50min；所述挤压处理的挤出温度为82℃；
S2、称取氮磷掺杂石墨烯30份，溶于90wt％聚丙烯酸水溶液中，制得氮磷掺杂石墨烯分散液；称取铜金粉8份、珠光粉3份，研磨后置于所述氮磷掺杂石墨烯分散液中，超声处理40min后，进行烘干处理，即得石墨烯包覆颜料；
S3、将所述石墨烯包覆颜料与所述基底粉末置于邦定仪器内进行邦定处理，即得所述金属粉末涂料；其中，
所述邦定处理包括：将所述石墨烯包覆颜料与所述基底粉末置于微波加热罐内，以40rpm的速率搅拌，并以4℃/min的速率升温至50℃邦定40min后，常规冷却至室温。
实施例4
本实施例提供另一种高耐候性的金属粉末涂料的制备方法，步骤包括：
S1、称取环氧树脂80份、二甲基海因6份、二氧化硅30份、醋酸丁酸纤维酯2份以及γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷3份，依次进行混合处理、熔融处理、挤压处理、冷却处理以及破碎处理后，制得粒径为68μm的基底粉末；其中，
所述熔融处理的温度为90℃，时间为20min；所述挤压处理的挤出温度为95℃；
S2、称取氮磷掺杂石墨烯30份，溶于90wt％N-甲基吡咯烷酮水溶液中，制得氮磷掺杂石墨烯分散液；称取锌粉20份，研磨后置于所述氮磷掺杂石墨烯分散液中，超声处理30min后，进行烘干处理，即得石墨烯包覆颜料；
S3、将所述石墨烯包覆颜料与所述基底粉末置于邦定仪器内进行邦定处理，即得所述金属粉末涂料；其中，
所述邦定处理包括：将所述石墨烯包覆颜料与所述基底粉末置于微波加热罐内，以45rpm的速率搅拌，并以6℃/min的速率升温至48℃邦定26min后，常规冷却至室温。
对比例1
本对比例提供一种金属粉末涂料的制备方法，步骤包括：
将环氧树脂、均苯三甲酸三缩水甘油酯、二氧化硅以及聚醚多元醇混合均匀，于95℃的条件下搅拌处理3h，然后加入γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，继续搅拌10min，得到混合物；将所述混合物进行熔融挤出，然后多级振动筛分，再添加铝银粉，以800r/min的速度，继续搅拌处理20min，降低搅拌速度至200r/min，破碎处理、筛分处理得到金属粉涂料。
对比例2
本对比例提供另一种金属粉末涂料的制备方法，步骤包括：
按重量百分比称取聚酯树脂45-70％、异氰尿酸三缩水甘油酯2-7％、流平剂0.5-2％、消光剂1-5％、脱气剂0.1-1.0％、填料15-45％，将上述材料依次进行预混合、熔融挤出、压片、粉碎以及过筛，制备获得粉末涂料底粉，称取1-7％珠光粉与所述粉末涂料底粉进行热邦定处理，即得金属粉末涂料。
检测实施例
将实施例1-4以及对比例1-2所述制备方法制得的金属粉末涂料分别涂覆在碳钢片上，涂层厚度为70μm，静置过夜后，对漆膜进行性能测试。
1、附着力测试
按标准GB 1727-1992《漆膜一般制备法》对漆膜进行附着力测试，测试结果如表1所示。
2、耐冲击性测试
根据标准GB/T 1732-2020《漆膜耐冲击测定法》对漆膜进行耐冲击性试验，测试结果如表1所示。
3、硬度测试
根据标准GB/T 6739-2006《色漆和清漆铅笔法测定漆膜硬度》对漆膜进行硬度试验，测试结果如表1所示。
4、耐腐蚀性测试
根据标准GB/T 23987-2009《色漆和清漆涂层的人工气候老化暴露暴露于荧光紫外线和水》对漆膜进行耐腐蚀性测试，测试结果如表1所示。
5、老化测试
根据标准GB/T1865-2009《色漆和清漆人工气候老化和人工辐照曝露滤过的氙弧辐射》对漆膜进行老化测试，测试结果如表1所示。
表1
| 附着力/级 | 耐冲击性/cm | 涂层硬度 | 光泽度 | 重量变化/g | |
| 实施例1 | 5 | 45 | 4H | >90度 | 0.002 |
| 实施例2 | 4 | 49 | 4H | >90度 | 0.001 |
| 实施例3 | 5 | 42 | 4H | >90度 | 0.002 |
| 实施例4 | 3 | 44 | 4H | >90度 | 0.002 |
| 对比例1 | 1 | 21 | 1H | 75度 | 0.011 |
| 对比例2 | 2 | 15 | 2H | 56度 | 0.019 |
如表1所示，本发明制备的金属粉末涂料涂覆固化成漆膜后的附着力、耐冲击性、涂层硬度、光泽度以及耐老化性均显著优于现有技术，可见，本发明通过加入氮磷掺杂石墨烯。优化制备工艺，获得了具有优异耐候性的金属粉末涂料。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种高耐候性的金属粉末涂料，其特征在于，按重量份数计，组分包括：
2.根据权利要求1所述的金属粉末涂料，其特征在于，所述树脂包括：环氧树脂、聚氨酯丙烯酸酯树脂、聚氯乙烯糊树脂、有机硅聚酯树脂、酚醛树脂或氨基改性醇酸树脂中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的金属粉末涂料，其特征在于，所述固化剂包括：桐油改性胺、三乙二醇异氰酸酯、均苯三甲酸三缩水甘油酯、二甲基海因或N-苯甲基-1,2-乙二胺中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的金属粉末涂料，其特征在于，所述填料包括：二氧化硅、二氧化钛、二氧化锰、二氧化锆、水滑石、羟基磷灰石、纳米氮化硼、纳米钼酸盐或聚苯胺中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的金属粉末涂料，其特征在于，所述助剂包括：聚醚多元醇、改性丙烯酸乳液、蜡助剂、醋酸丁酸纤维酯或羟甲基纤维素钠中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的金属粉末涂料，其特征在于，所述颜料包括：铝银粉、铜金粉、锌粉或珠光粉中的至少一种。
7.一种如权利要求1-6任一项所述金属粉末涂料的制备方法，其特征在于，步骤包括：
S1、称取适量树脂、固化剂、填料、助剂以及硅烷偶联剂，依次进行混合处理、熔融处理、挤压处理、冷却处理以及破碎处理后，制得基底粉末；
S2、称取适量氮磷掺杂石墨烯，溶于有机溶剂中，制得氮磷掺杂石墨烯分散液；称取适量颜料，研磨后置于所述氮磷掺杂石墨烯分散液中，依次进行超声处理以及烘干处理，即得石墨烯包覆颜料；
S3、将所述石墨烯包覆颜料与所述基底粉末置于邦定仪器内进行邦定处理，即得所述金属粉末涂料。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述熔融处理的温度为80℃-90℃，时间为20min-60min；所述挤压处理的挤出温度为90℃-95℃。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述有机溶剂包括：聚乙烯醇水溶液、聚丙烯酸水溶液或N-甲基吡咯烷酮水溶液中的至少一种。
10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述邦定处理包括：将所述石墨烯包覆颜料与所述基底粉末置于微波加热罐内，以40rpm-50rpm的速率搅拌，并以4℃/min-8℃/min的速率升温至40℃-50℃邦定20min-40min后，常规冷却至室温。
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN118291010A true CN118291010A (zh) | 2024-07-05 |
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