CN1183213C - 无机纳米复合材料改性的耐候型丙烯酸－聚酯粉末涂料及其制备方法 - Google Patents

无机纳米复合材料改性的耐候型丙烯酸－聚酯粉末涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种无机纳米复合材料改性的耐候型丙烯酸-聚酯粉末涂料及其制备方法，其特点是将粒径为10～100nm的纳米复合材料0.5～5.0份，加入固化剂2～5份、助剂2～7份、填料25～35份、聚酯树脂40～60份、丙烯酸树脂8～25份，按预混合、熔融挤出混合、冷却、破碎、细粉碎、分级过筛等六道工序后，制得无机纳米复合材料改性的耐候型丙烯酸-聚酯粉末涂料，其抗老化指标较不含无机纳米复合材料的丙烯酸-聚酯粉末涂料提高了100%～200%，硬度、附着力、冲击强度等较不含无机纳米复合材料的粉末涂料也有一定程度提高。

Description

无机纳米复合材料改性的耐候型丙烯酸-聚酯 粉末涂料及其制备方法
一、技术领域
本发明涉及一种无机纳米复合材料改性的耐候型丙烯酸-聚酯粉末涂料及其制备方法，属于粉末涂料的制备领域。
二、背景技术
美国专利5759746，Fabrication process using a multi-layer antireflective layer，报道了在半导体集成电路板上制备一种添加了纳米二氧化硅的组装防反射涂层技术，该技术主要是为防止一些半导体集成电路板比如半导体存储器、光刻技术中紫外线对电路板蚀刻性能的影响而设置的一种防护层；日本专利10-330937，Formation of substantiallyflat coating报道了制备一种用于超导集成电路板上的超光滑涂层的技术，该涂层中添加了少量纳米氧化物材料，以提高涂层的强度和光滑性。Tian，Jinxing；Study on epoxypolyester resin powder coating with mineral powder as functional filler.Feijinshukuang，(6)，25～26，1999，提到对非金属矿粉进行改性处理后，增加了无机物和有机物之间的相容性，使填料用量大为增加，同时也提高了环氧-聚酯粉末涂料的耐候性、储存稳定性和机械强度等，但未提及纳米材料对该粉末涂料性能的影响。TANABEHISAKI Powder coating composition US5418309，提到一种粉末涂料复合物的发明专利，但未提及用无机纳米材料对该粉末涂料的改性。KIM WEON-SEOK etc Process forpreparing acryl modified polyester resin for use in a powder coating and a powder coatingcomposition containing the same.US5405910，提到丙烯酰基改性聚酯树脂粉末涂料及其粉末涂料组成，未提及粉末涂料组成中有无机纳米材料。柯博、黄志杰等，纳米SiO2在涂料中的应用，涂料工业，1998，(12)：P29，提到纳米二氧化硅添加到涂料中可以提高涂料的触变性和抗老化性；左美祥、黄志杰等，纳米SiOx在涂料中的分散作用，化工新型材料，第28卷，(11)，P11，也提到纳米二氧化硅可以提高涂料的抗老化性能，这两篇文献都只报道了通过单独添加纳米二氧化硅来提高建筑涂料的抗老化性能。黄瑞安等，户外用耐候性粉末涂料的研究进展，功能高分子学报，2001.vol14，6月，P227～229，提到通过选择合成原料、固化剂等方法来提高粉末涂料的耐候性，未提及纳米材料对粉末涂料性能的影响。郑亚萍等，丙烯酸粉末涂料的研究进展，现代涂料与涂装，2002，04，P31～32，提到丙烯酸粉末涂料的化学原理、合成方法、特性以及丙烯酸粉末涂料的国内外应用及研究现状，未提及添加纳米材料对该粉末涂料性能的影响。总之，国内外文献检索表明，未发现有关于无机纳米复合材料改性的耐候型丙烯酸-聚酯粉末涂料的报道。
三、发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种无机纳米复合材料改性的耐候型丙烯酸-聚酯粉末涂料及其制备方法，其特点是在现有的粉末涂料中引入无机纳米复合材料，以改善涂料的耐候性，同时提高涂料的硬度、附着力、冲击强度。
本发明者发现纳米氧化锌或二氧化硅对丙烯酸-聚酯粉末涂料耐候性的提高有一定的作用，但添加纳米氧化锌或二氧化硅量太少时，不能得到满意的抗老化效果；而添加量稍多时，又易导致涂料粘度上升，流平性下降，从而降低涂膜的综合性能。因此，本发明采用纳米二氧化硅、纳米二氧化钛和纳米氧化锌等三种纳米材料，将它们进行适当的表面处理和复合后，以适当的配比添加到涂料中，发挥它们的协同抗紫外线作用，大大提高涂料的抗老化性能和综合性能指标。
本发明的目的由以下技术措施实现，其中所述原料份数除特殊说明外，均为重量份数。
无机纳米复合材料改性的耐候型丙烯酸-聚酯粉末涂料的配方组分为：
丙烯酸树脂                             8～25份
聚酯树脂                               40～60份
固化剂                                 2～5份
填料                                   25～35份
无机纳米复合材料，粒径为10～100nm      0.5～5.0份
助剂                                   2～7份
无机纳米复合材料为纳米二氧化硅、纳米二氧化钛和/或纳米氧化锌中的至少一种。
固化剂为十二碳二羧酸或者封闭型异氰酸酯。
填料为钛白粉、滑石粉、碳酸钙和/或沉淀硫酸钡中的至少一种。
助剂包括流平剂、边角覆盖力改性剂、脱气剂等，这些都是这一领域技术人员公知的技术，可以配合使用，其前提条件是这些助剂对本发明的目的的实现以及本发明优良效果的取得不产生不利影响。
无机纳米复合材料改性的耐候型丙烯酸-聚酯粉末涂料的制备方法：
1、称取粒径为10～100nm的无机纳米复合材料0.5～5份；
2、将上述称量的无机纳米复合材料与填料25～35份、聚酯树脂40～60份、丙烯酸树脂8～25份、固化剂2～5份和助剂2～7份在高速混合机中混合均匀；
3、经上述混合物料，用加料器输送到熔融混合挤出机，通过压片机压成薄片、冷却、经破碎机破碎后，输送到空气分级磨(ACM)中进行细粉碎，通过旋风分离器捕集大部分被粉碎的半成品，再经筛粉机除去杂物和粗粉末后得到粉末涂料成品，并进行包装。
所得的无机纳米复合材料改性的耐候型丙烯酸-聚酯粉末涂料，其耐候性较未改性丙烯酸-聚酯粉末涂料提高100～200％。
本发明具有以下优点：
1、在不改变原有丙烯酸-聚酯粉末涂料生产工艺的前提下，通过添加少量的无机纳米复合粉体材料，充分发挥它们的协同抗紫外作用，制备出具有高抗老化性能的丙烯酸-聚酯粉末涂料，所制备出的纳米改性丙烯酸-聚酯粉末涂料，其耐候指标较不含无机纳米复合材料的涂料提高了100％～200％；
2、涂料的其它性能如硬度、附着力、冲击强度等较不含无机纳米复合材料的丙烯酸-聚酯粉末涂料也有一定程度的提高。
四、具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行具体描述，有必要在此指出的是本实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述本发明的内容作出一些非本质的改进和调整。
实施例1：
涂料配方为：
成分   聚酯树脂   丙烯酸树脂   十二碳二羧酸 钛白粉   纳米TiO2   纳米SiO2   助剂
  重量(公斤)   44.7   20.0   2.7   29   0.8   0.8   2
实施例2：
涂料配方为：
成分   聚酯树脂   丙烯酸树脂 封闭型异佛尔酮二异氰酸酯 钛白粉   纳米TiO2   纳米ZnO   助剂
  重量(公斤) 50 15.0 2.7 27 1.0 1.0 3.3
实施例3：
涂料配方为：
成分   聚酯树脂   丙烯酸树脂   封闭型异佛尔酮二异氰酸酯 钛白粉   纳米TiO2   纳米SiO2   纳米ZnO   助剂
  重量(公斤) 55.0 10.0 2.65 28 1.0 0.5 0.5 2.35
无机纳米复合材料改性的耐候型丙烯酸-聚酯粉末涂料的制备方法：
1、称取平均粒径为10～100nm的无机纳米复合材料；
2、将上述称量的无机纳米复合材料与填料、羟基聚酯树脂、丙烯酸树脂、固化剂、助剂等在高速混合机中混合均匀；
3、经上述混合的物料，用加料器输送到熔融混合挤出机，通过压片机压成薄片、冷却、经破碎机破碎后，输送到空气分级磨(ACM)中进行细粉碎，通过旋风分离器捕集大部分被粉碎的半成品，再经筛粉机除去杂物和粗粉末后得到粉末涂料成品，并进行包装。

Claims (5)

1、无机纳米复合材料改性的耐候型丙烯酸-聚酯粉末涂料，其特征在于该粉末涂料的配方组分按重量计为：
丙烯酸树脂                                  8～25份
聚酯树脂                                    40～60份
固化剂                                      2～5份
填料                                        25～35份
无机纳米复合材料，粒径为10～100nm           0.5～5.0份
助剂                                        2～7份。
2、按照权利要求1所述无机纳米复合材料改性的耐候型丙烯酸-聚酯粉末涂料，其特征在于无机纳米复合材料为纳米二氧化硅、纳米二氧化钛和纳米氧化锌中的至少一种。
3、按照权利要求1所述无机纳米复合材料改性的耐候型丙烯酸-聚酯粉末涂料，其特征在于固化剂为十二碳二羧酸或者封闭型异氰酸酯。
4、按照权利要求1所述无机纳米复合材料改性的耐候型丙烯酸-聚酯粉末涂料，其特征在于填料为钛白粉、滑石粉、碳酸钙和沉淀硫酸钡中的至少一种。
5、按照权利要求1～4所述无机纳米复合材料改性的耐候型丙烯酸-聚酯粉末涂料的制备方法，其特征在于：
(1)称取粒径为10～100nm的无机纳米复合材料0.5～5份；
(2)将上述称量的无机纳米复合材料与填料25～35份、聚酯树脂40～60份、丙烯酸树脂8～25份、固化剂2～5份和助剂2～7份在高速混合机中混合均匀；
(3)经上述混合物料，用加料器输送到熔融混合挤出机，通过压片机压成薄片、冷却、经破碎机破碎后，输送到空气分级磨中进行细粉碎，通过旋风分离器捕集大部分被粉碎的半成品，再经筛粉机除去杂物和粗粉末后得到粉末涂料成品，并进行包装。
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