CN1219008C - 无机纳米复合材料改性的耐候型聚氨酯粉末涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种无机纳米复合材料改性的耐候型聚氨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，加入封闭型异佛尔酮二异氰酸酯7～15份、助剂2～5份、填料30～45份和羟基聚酯树脂40～60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聚氨酯粉末涂料，其抗老化指标较不含无机纳米复合材料的聚氨酯粉末涂料提高了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有一定程度的提高。
Description
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聚氨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。YAMAUCHIKAZUHIKO.Powder paint US3988288，提到由氨基聚酯树脂和环氧混合物基本成分并包括其它树脂或其它混合物颜料，添加剂等组成的粉末涂料，其涂膜具有极好的耐候性、耐腐蚀性、耐化学性及机械性能好等特点。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，这两篇文献都是报道通过单独添加纳米二氧化硅来提高建筑涂料(乳胶漆)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。皮丕辉等，聚氨酯粉末涂料的研制与涂膜影响因素分析，合成材料老化与应用2002，31(2).4-6，提到挤出工艺、树脂与固化剂的摩尔比、催化剂含量等对聚氨酯粉末涂料涂膜的影响，未提及无机纳米材料对该粉末涂料的影响。总之，国内、外文献检索结果表明，未发现关于无机纳米复合材料改性的耐候型聚氨酯粉末涂料的报道。
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聚氨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聚氨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。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聚氨酯粉末涂料中，发挥它们的协同抗紫外线作用，大大提高聚氨酯粉末涂料的抗老化性能。
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聚氨酯粉末涂料的配方组成为：
聚酯树脂 40～60份
封闭型异佛尔酮二异氰酸酯 7～15份
填料 30～45份
纳米复合材料，粒径为10～100nm 0.5～5.0份
助剂 2～5份
纳米复合材料为二氧化硅、二氧化钛和/或氧化锌中的至少一种。
填料为钛白粉、滑石粉、重钙、轻钙和/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聚氨酯粉末涂料的制备方法：
1、称取平均粒径为10～100nm的纳米复合材料0.5～5份；
2、将上述称量的纳米复合材料与填料30～45份、聚酯树脂40～60份、固化剂7～15份、助剂2～5份等在高速混合机中充分混合均匀；
3、经上述混合的物料，用加料器输送到熔融混合挤出机，通过压片冷却机压成薄片、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聚氨酯粉末涂料，其耐候性较未改性聚氨酯粉末涂料提高100～200％。
本发明具有以下优点：
1、在不改变原有聚氨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聚氨酯粉末涂料，所制备出的改性聚氨酯粉末涂料，其耐候性指标较不含无机纳米复合材料的聚氨酯粉末涂料提高了100％～200％；
2、聚氨酯粉末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聚氨酯粉末涂料也有较大幅度的提高。
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：
无机纳米复合材料改性的耐候型聚氨酯粉末涂料的配方组成为：
| 配方组分 | 聚酯树脂 | 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) | 48.8 | 8.9 | 37.8 | 0.6 | 0.5 | 0.5 | 2.9 |
实施例2：
无机纳米复合材料改性的耐候型聚氨酯粉末涂料的配方组成为：
| 配方组分 | 聚酯树脂 | 封闭型异佛尔酮二异氰酸值 | 钛白粉 | 纳米TiO2 | 纳米SiO2 | 助剂 |
| 重量(公斤) | 48.2 | 11.3 | 36 | 1 | 1 | 2.5 |
实施例3：
无机纳米复合材料改性的耐候型聚氨酯粉末涂料的配方组成为：
| 配方组分 | 聚酯树脂 | 封闭型异佛尔酮二异氰酸值 | 钛白粉 | 纳米TiO2 | 纳米ZnO | 助剂 |
| 重量(公斤) | 47.2 | 9 | 38.8 | 1 | 0.5 | 3.5 |
无机纳米复合材料改性的耐候型聚氨酯粉末涂料的制备方法为：
1、称取平均粒径为10～100nm的纳米复合材料；
2、将上述称量的纳米复合材料与填料、聚酯树脂、固化剂、助剂等在高速混合机中充分混合均匀；
3.经上述混合的物料，用加料器输送到熔融混合挤出机，通过压片冷却机压成薄片、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 (2)
1、无机纳米复合材料改性的耐候型聚氨酯粉末涂料，其特征在于该粉末涂料的配方组分按重量计为：
聚酯树脂 40～60份
封闭型异佛尔酮二异氰酸酯 7～15份
填料 30～45份
纳米复合材料，粒径为10～100nm 0.5～5.0份
助剂 2～5份
其中，纳米复合材料为二氧化硅、二氧化钛和氧化锌复合或者二氧化钛和二氧化硅复合或者二氧化钛和氧化锌复合，填料为钛白粉、滑石粉、重钙、轻钙或沉淀硫酸钡中的任一种；所得的无机纳米复合材料改性的耐候型聚氨酯粉末涂料，其耐候性较未改性聚氨酯粉末涂料提高100～200％。
2、按照权利要求1所述无机纳米复合材料改性的耐候型聚氨酯粉末涂料的制备方法，其特征在于：
(1)称取平均粒径为10～100nm的纳米复合材料0.5～5重量份；
(2)将上述称量的纳米复合材料与填料30～45重量份、聚酯树脂40～60重量份、封闭型异佛尔酮二异氰酸酯7～15重量份、助剂2～5重量份在高速混合机中充分混合均匀；
(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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