CN1238451C - 一种纳米改性聚酯粉末涂料的生产方法 - Google Patents

一种纳米改性聚酯粉末涂料的生产方法 Download PDF

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Abstract

一种纳米改性聚酯粉末涂料的生产方法，是将不饱和聚酯树脂、固化剂、颜料、无机填料和其他助剂按组成配方称量，无机填料中无机纳米粉体为粉末涂料的1-10wt%；将上述已称量的原料组分混合粉碎；将上述已混合粉碎的原料组分用高速与低速交替搅拌混合，1500-5000转/分搅拌5分钟，转低速300-500转/分搅拌5分钟，高低速重复多次；调节并控制温度100-120℃混炼挤出，粉碎过筛。本发明优选无机纳米粉为氧化钛、氧化硅、氧化锌与和聚酯树脂，其他无机填料形成纳米材料的有机涂层，具有流平性好、涂层颜色均匀、抗紫外线能力强和耐老化时间长等优点。

Description

一种纳米改性聚酯粉末涂料的生产方法
技术领域
本发明涉及一种涂料的生产方法，一种纳米改性聚酯粉末涂料的生产方法。
背景技术
粉末涂料，因其在涂覆和固化时极少向环境释放出挥发性有害气体，不引起诸如空气污染的环境问题，因而应用领域不断扩大。但粉末涂料在加热和熔融捏合树脂和固化剂时，由于固化剂分散的不均匀性，平流性较差，因此产生涂膜外观欠佳的问题。此外还有颜料和填料的分散性较差，与液体涂料相比较，粉末涂料难以得到鲜明、清晰和有光泽的涂膜。纳米技术在涂料行业的应用促使涂料更新换代，使粉末涂料真正成为绿色环保涂料，开创了突破性发展方向。利用纳米材料光学特性使涂料分解紫外线的辐射，提高涂层耐候和耐老化性能；利用纳米微粒高分散性，均匀分散在有机聚合物中形成分散核纳米复合涂层，提高纳米涂层的平流性。具有涂层薄，用料省，附着力强和韧性好等特点。用纳米微粒与树脂结合用于吸收紫外线的防晒油、化妆品已投放市场，中国专利01110586.0提到一种水性的用于墙体的纳米环保涂料，尚未查到有关纳米改性聚酯粉末涂料的生产方法专利报导。
发明内容
本发明的目的是利用纳米材料的某些特性，例如高分散性、抗紫外线、耐老化等，采用纳米粒子改善聚酯粉末涂料的性能，以提高聚酯粉末涂料的平流性和光泽度，达到涂层薄、用料省、附着力强和韧性好的目的。
本发明的主要内容：一种纳米改性聚酯粉末涂料的生产方法，
所述涂料包含基于涂料重量计20-50wt％不饱和聚酯树脂、7-10wt％固化剂、1-5wt％颜料、1-10wt％无机纳米粉体、30-50wt％除无机纳米粉体以外的其它无机填料、以及0-10wt％其它助剂；
所述方法包括以下步骤：
A、将不饱和聚酯树脂、固化剂、颜料、无机纳米粉体、除无机纳米粉体以外的其它无机填料、以及其它助剂按组成配方称量；
B、将上述已称量的原料组分混合粉碎；
C、将上述已混合粉碎的原料组分用高速与低速交替搅拌混合，1500-5000转/分搅拌5分钟，转低速300-500转/分搅拌5分钟，高低速重复多次；
D、调节并控制温度100-120℃混炼挤出，粉碎过筛；
所述不饱和聚酯树脂的酸值为55-75KOH/克，软化点为85-105℃，玻璃化温度＞50℃；
所述无机纳米粉体的粒子最少有一维尺寸为10-100nm。
所述的聚酯树脂基本上为不饱和聚酯树脂类，例如二元醇与全部或部份不饱和二元酸制得直链型的聚酯树脂。最常用的二元醇为乙二醇、丙二醇，丙三醇等，二元酸为苯酐、顺丁烯二酸、反丁烯二酸等。
所述的固化剂为TGIC即异氰脲酸三缩水甘油脂。
所述的无机纳米粉体的粒子最少有一维尺寸为10-100nm，如氧化锌、氧化钛、氧化锰、氧化镁、氧化钙、氧化铝和氧化硅等，其中优选纳米SiOx、纳米ZnO、纳米TiO2和纳米Al2O3。
所述的无机纳米粉体优选用量为2-5wt％。
纳米SiOx为无定型白色粉末，是一种无毒无味无污染的无机非金属纳米材料，具有准颗粒结构，粒径1-15nm，比表面积大，表面存在大量不饱和残键及不同键合状态羟基，便于与不饱和聚酯的残余羧根酯化反应，可大幅度提高了聚酯粉末涂料的流变性、光洁度、抗老化性和涂膜的表面硬度及自洁能力。
纳米ZnO是白色、无味、无毒超微颗粒，其粒经介于1-100nm，价格便宜，热稳定性好，吸收紫外线能力强，纳米氧化锌尺寸小，比表面积大，表面的键态与颗粒内部不同，表面原子配位不全等，加大反应接触面，纳米氧化锌是一种光催化剂，在紫外线照射下，它能分解有机物，具有杀菌抗菌功能，纳米氧化锌与不饱和聚酯形成的复合涂层具有吸附电磁波和抗静电性能，而且涂层质量轻、厚度薄、颜色浅，吸附电磁波能力强的特点。
纳米TiO2也是一种白色粒径在10-80nm的粉体，纳米二氧化钛具有光学效应随粒径而变化的特征，纳米二氧化钛与聚酯组成的复合物组成一种光效应涂料，随添加粒径不同产生丰富而神秘的色彩效应。如吸收紫外线效应能明显提高涂层的耐候性，和用纳米二氧化钛光催化特性，使聚酯涂层对空气中有毒有害气体，如氮氧化合物、硫化物和苯烃化合物的吸收和分解作用。
具体实施方式
实施例1
配方组成：不饱和聚酯树脂为20wt％，纳米氧化硅3wt％，固化剂为7wt％，除纳米氧化硅外的无机填料为50wt％，颜料为10wt％，它助剂为10wt％。
主要原材料选择：不饱和聚酯树脂选择酸值55-75KOH/克，软化点为85-105℃，玻璃化温度＞50℃；纳米氧化硅粒度5-15nm，SiOx含量＞99.9；固化剂为白色粉末，环氧值为0.9左右，熔点为88-92℃，有机氯值＜0.02当量/kg。
工艺过程简述：将不饱和聚酯树脂、纳米氧化硅、固化剂、颜料和无机填料混合粉碎，高速与低速交替搅拌混合，1500-5000转/分搅拌5分钟，转低速300-500转/分搅拌5分钟，再转高速搅拌，高低速重复多次。达到不饱和聚酯树脂与纳米氧化硅、固化剂、颜料和填料充分粉碎混合均匀。调节并控制温度100-120℃混炼挤出，粉碎过筛，粒碎粒度控制160-220目，储存。
涂膜性能测试结果如下：固化条件180-190℃/15-20min；涂膜外观，色泽均匀、平整；光泽度60为20-30％，抗冲击强度60cm，耐候性1200小时。
实施例2
配方组成：不饱和聚酯树脂为30wt％，纳米氧化锌5wt％，固化剂为8wt％，除纳米氧化锌外的无机填料为50wt％，颜料为2wt％，其他助剂为5wt％。
主要原材料选择：不饱和聚酯树脂选择酸值55-75KOH/克，软化点为85-105℃，玻璃化温度＞50℃；纳米氧化锌粒度50-100nm，ZnO含量＞99.9；固化剂为白色粉末，环氧值为0.9左右，熔点为88-92℃，有机氯值＜0.02当量/kg。
工艺过程简述：将不饱和聚酯树脂、纳米氧化锌、固化剂、颜料和填料混合粉碎，高速与低速交替搅拌混合，1500-5000转/分搅拌5分钟，转低速300-500转/分搅拌5分钟，高低速重复多次后，调节并控制温度100-120℃混炼挤出，粒碎粒度控制160-220目过筛，储存。
涂膜性能测试结果如下：固化条件180-190℃/15-20min；涂膜外观，色泽均匀、平整；光泽度60°为30-40％，抗冲击强度60cm，耐候性1200小时。
实施例3
配方组成：不饱和聚酯树脂为40wt％，纳米氧化钛为2wt％，固化剂为10wt％，除纳米氧化钛外的无机填料为40wt％，颜料为2wt％，其它助剂为6wt％。
主要原材料选择：不饱和聚酯树脂选择酸值55-75KOH/克，软化点为85-105℃，玻璃化温度＞50℃；纳米氧化钛粒度10-50nm，TiO2含量＞99.9；固化剂为白色粉末，环氧值为0.9左右，熔点为88-92℃，有机氯值＜0.02当量/kg。
工艺过程简述：将不饱和聚酯树脂、纳米氧化硅、固化剂、颜料和填料混合粉碎，高速与低速交替搅拌混合，即1500-5000转/分搅拌5分钟，转低速300-500转/分搅拌5分钟，再转高速搅拌，再低速，高低速重复多次。调节并控制温度100-120℃混炼挤出，粒碎过筛，粉碎粒度控制160-220目，储存。
涂膜性能测试结果如下：固化条件180-190℃/15-20min；涂膜外观，色泽均匀、平整；光泽度60°为30-40％，抗冲击强度60cm，耐候性1200小时。
实施例4
配方组成：不饱和聚酯为40wt％，纳米氧化铝为4wt％，固化剂为10wt％，除纳米氧化铝外的无机填料为40wt％，颜料为2wt％，其它助剂为4wt％。
主要原材料选择：不饱和聚酯树脂选择酸值55-75KOH/克，软化点为85-105℃，玻璃化温度＞50℃；纳米氧化铝粒度10-50nm，Al2O3含量＞99.9；固化剂为白色粉末，环氧值为0.9左右，熔点为88-92℃，有机氯值＜0.02当量/kg。
工艺过程简述：将不饱和聚酯树脂、纳米氧化铝、固化剂、颜料和填料混合粉碎，采用高速与低速交替搅拌混合，即1500-5000转/分搅拌5分钟，转低速300-500转/分搅拌5分钟，如此高低速循环多次，调节并控制温度100-120℃混炼挤出，粒碎160-220目过筛，储存备用。
涂膜性能测试结果如下：固化条件180-190℃/15-20min；涂膜外观，色泽均匀、平整；光泽度60°为40-50％，抗冲击强度65cm，耐候性1200小时。

Claims (6)

1、一种纳米改性聚酯粉末涂料的生产方法，
所述涂料包含基于涂料重量计20-50wt％不饱和聚酯树脂、7-10wt％固化剂、1-5wt％颜料、1-10wt％无机纳米粉体、30-50wt％除无机纳米粉体以外的其它无机填料、以及0-10wt％其它助剂；
所述方法包括以下步骤：
A、将不饱和聚酯树脂、固化剂、颜料、无机纳米粉体、除无机纳米粉体以外的其它无机填料、以及其它助剂按组成配方称量；
B、将上述已称量的原料组分混合粉碎；
C、将上述已混合粉碎的原料组分用高速与低速交替搅拌混合，1500-5000转/分搅拌5分钟，转低速300-500转/分搅拌5分钟，高低速重复多次；
D、调节并控制温度100-120℃混炼挤出，粉碎过筛；
所述不饱和聚酯树脂的酸值为55-75KOH/克，软化点为85-105℃，玻璃化温度＞50℃；
所述无机纳米粉体的粒子最少有一维尺寸为10-100nm。
2、根据权利要求1所述的纳米改性聚酯粉末涂料的生产方法，其特征在于所述无机纳米粉体为2-5wt％。
3、根据权利要求1所述的纳米改性聚酯粉末涂料的生产方法，其特征是不饱和聚酯树脂为20wt％，纳米氧化硅3wt％，固化剂为7wt％，除纳米氧化硅外的无机填料为50wt％，颜料为10wt％，它助剂为10wt％。
4、根据权利要求1所述的纳米改性聚酯粉末涂料的生产方法，其特征是不饱和聚酯树脂为30wt％，纳米氧化锌5wt％，固化剂为8wt％，除纳米氧化锌外的无机填料为50wt％，颜料为2wt％，其他助剂为5wt％。
5、根据权利要求1所述的纳米改性聚酯粉末涂料的生产方法，其特征是不饱和聚酯树脂为40wt％，纳米氧化钛为2wt％，固化剂为10wt％，除纳米氧化钛外的无机填料为40wt％，颜料为2wt％，其它助剂为6wt％。
6、根据权利要求1所述的纳米改性聚酯粉末涂料的生产方法，其特征是不饱和聚酯为40wt％，纳米氧化铝为4wt％，固化剂为10wt％，除纳米氧化铝外的无机填料为40wt％，颜料为2wt％，其它助剂为4wt％。
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