CN1706891A - 超细粉末涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明超细粉末涂料及其制备方法，涉及一种超细粉末涂料的产品和制造方法，用以解决现有技术中由于粉体太粗而引起的涂层表面不平整和涂层太厚，成本高，质量低等问题。本发明粉体粒子呈球型状，粒径为10－25微米，选自各种树脂和各种颜料及助剂，其中粉末中添加有一定量的粉体流化促进剂，如0.3－1.0重量％的气相法二氧化硅；本发明制造方法包括将粉末涂料原料溶解在有机溶剂中，经过高速分散或砂磨机研磨后得到颜料分散非常均匀的液体混合物，再通过加压气雾喷雾干燥制备超细粒径的球形粉体。粉体由于呈球形状，不须加入或加入少量流化促进剂就可以很好流动。由于颜料经过研磨，涂层具有非常好的遮盖力。本发明主要用于建筑、家电、家具、汽车等的粉末涂料的制造。

Description

超细粉末涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种超细粉末涂料，以及这种超细粉末涂料的制备方法。

技术背景

粉末涂料具有经济、高效、环保和省能(常称4E：Economical，Efficient，Environmental，Energy Saving)等优点而得到飞速发展，在很多领域已经完全代替液体涂料使用。

粉末涂料由树脂加颜料以及少量的添加剂为原料，通常经过混合升温熔融挤出后冷却破粹成小片状，再机械粉粹机粉碎成需要的粉末。在使用时，粉末涂料的粉体必须在流化床设备中用气体流化起来，然后用带电的喷枪喷涂到金属部件上，金属部件通常接地或带相反电荷，这样，喷枪喷出的粉体通过静电吸附到部件上，然后再通过加热将粉体熔融固化形成一层连续的漆膜。未吸附到部件上的粉体可以被回收再利用。由于不象液体涂料那样含有有机溶剂，粉末涂料因而耗费较少的能量并没有污染。

但粉末涂料的应用现在还存在一些限制，最主要的两大缺点是，不能得到液体涂料那样平整的涂层表面，不能得到液体涂料那样较薄的涂层厚度，这限制了粉末涂料在很多高档产品上的使用也限制了涂装成本的进一步降低。表面不平整和涂层太厚都是由于粉末涂料的粒径太大造成。常规粉末涂料的粒径通常为30-50微米，喷涂层的厚度为60-80微米，由于粒径大，膜厚如果在50微米以下，涂层就会厚度不均，桔皮严重，出现部分露底的现象。而如果将常规粉末涂料30-50微米的粒径降低，即生产粒径在25微米以下的超细粉末涂料，就能够克服表面不平整和涂层太厚的缺点。为此，粉末涂料的细粉化成了一个非常瞩目的热门研究课题，吸引了各国科技人员的极大兴趣。

超细粉体本身由于质量小表面积大，很容易发生粉体抱团，流动困难的现象，从而无法进行常规的静电喷涂。要实现细粉化，其实主要就是解决超细粉的流化问题。大量的工作围绕流化问题展开，也取得了相当大的进展。Nishida等发明了添加润滑剂的方法(USP5,498,479，USP5,567,521)，该方法使小于1微米的氧化铝、二氧化钛等添加剂，经过高速混合吸附在粉体表面，从而使粉体具有较好的流动性。该方法得到了粒径在7-15微米的具有较好流动性能的产品，但添加剂添加量太多，在光泽、流平和性能等多方面带来负作用，较难实现工业化。Lucarelli等人发明了添加流化增进剂(fluidization enhancer)的方法(USP6228927)，该方法加入0.1-2％的流化增进剂后可以改进粉末涂料的流化性能但无法得到理想的表面效果，使得人们的努力向真正工业化又迈进了一步。现有的添加表面润滑剂和流化促进剂的各种方法，尽管在不同程度解决了流化问题，但由于添加剂的较大量使用，常常带给粉末涂料流平性能不好、消光严重等各种缺陷，不同程度地限制了其应用。同时，现有的超细粉末涂料制造方法生产工艺较复杂，实施困难，成本较高，存在副反应和环保等问题。

超细粉流化不好的主要原因是由于粉体质量小，表面积大，粒子间的分子间力相对增大，从而出现抱团不能流化的现象。本发明在研究现有粉末涂料粉体时发现，绝大部分粉体呈现不规则的块状和片状，而越是不规则的片状，粉体就越容易抱团；经过实验研究发现，粉体越是接近球型结构，越不容易抱团。这是由于球体粉体的表面积最小，粉体间的表面接触也最少。

氟碳涂料是一种非常高级的金属建筑罩面涂料，其特点是具有几十年的优异的耐候性。但与其他涂料品种不一样，现在市场上使用的氟碳涂料几乎全部是液体涂料，粉末氟碳涂料由于制备技术不成熟，致使涂层厚度过高，成本明显高于液体涂料。现在粉末氟碳涂料的工业生产方法是采用液氮冷却后进行机械粉粹，得到粒径为40微米以上的粉体。林秀清博士_{(Lin，Shiow-Ching)}(USP20030060558，200302102166)发明了PVDF与丙烯酸共聚的聚合物制备氟碳粉末涂料，其制备过程通过过滤或乳化液直接进行喷雾干燥制备氟碳粉末涂料。但并没有提及制备超细粉末涂料，也没有对超细粉末涂料加入流化促进剂进行流动性能改进，也没有得到涂层厚度为20-35微米的涂层。

发明内容

本发明的目的是提供一种切实可行的超细粉末涂料及其制造方法，用以解决现有技术产品涂层不平整和厚度太高、制造方法生产工艺较复杂，实施困难，成本较高等问题。

本发明的目的是这样实现的：

采用有机溶剂将涂料树脂溶解，然后加入颜料和填料，经过高速分散或砂磨机分散后调节粘度进行加压喷雾干燥，得到的粉体具有规则的球形状，在不加入或加入很少量的流化促进剂的情况下筛分，得到具有很好流动性能的超细粉末涂料。

本发明产品为平均粒径为10-25微米的超细粉体的粉末涂料，粒径比常规粉末涂料的粒径30-50微米要细很多，而且其粉末粒子呈球型状，从而具有较好的粉体流化性能。

粉体制粒之前在有机溶剂中经过了液体砂磨等高效分散过程，使得颜料和填料能够更好地分散在树脂中，从而得到的涂层具有非常突出的遮盖力。

粉体粒子的制造方法其中粉末选自聚酯树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂、聚酯环氧混合、丙烯酸以及氟碳涂料。

氟碳粉末涂料和其他粉末涂料一样具有环保、经济等优点，但由于技术的限制，氟碳粉末涂料还存在成本太高、表面平整度差以及生产过程繁琐等缺点。致使现在市场上氟碳涂料几乎全部仍然是液体涂料。本发明采用液态分散颜料和液态喷雾方法制备流化性能良好的球形粉体，可以成功得到超细粉末氟碳涂料，从而得到成本低，性能好，生产简便的可适用的新工艺新产品。本发明适用于各种粉末氟碳涂料的制备。

其中粉末可能含有0.1-1.0重量％的气相法二氧化硅。

降温固化形成颗粒先经旋风分离收集再造的粉体，再经超声波震动筛筛分得到粉末涂料产品。

本发明制造方法包括如下步骤：

1.先将涂料用的树脂溶解于有机溶剂中，再加入颜料和填料，搅拌均匀；

2.经高速分散或砂磨机研磨后得到颜料和填料分散均匀的液体中间体；

3.将分散均匀的液体进行加压气雾喷雾干燥制粒，得到所需要的10-25微米的球形粉体；

4.根据需要加入少量流化促进剂，高速搅拌后筛分得到超细粉末涂料。

其中使用的有机溶剂为常规的有机溶剂如丁酮、甲苯、二甲苯以及部分醇醚类溶剂，根据涂料化学性能的不同可以有不同。

加压气雾喷雾干燥制粒的其他压力为0.1-3大气压，热气问题为70-180摄氏度。

添加气相法二氧化硅可改善粉末涂料的流动性，少量添加可以一定程度改善25微米以上的粉体的流动性，对较细的粉体必须加入较大的数量，虽然提高了流动性，但造成涂层表面严重的桔皮、消光和表面雾状。经过加压喷雾制粒制备的超细粉体经添加少量气相法二氧化硅进行处理后，流动性很好，涂层表面非常平整，涂层厚度降低。

粉体粒的粒径检测：采用激光粒度测定仪测定。

附图说明

图1是本发明气雾喷雾干燥器设备示意图。

1-喷雾干燥塔，2-压缩空气，3-料液，4-热空气，5-喷嘴，6-旋风分离器，7-引风机，8-洗涤-冷凝塔，9-冷却器，10-循环泵，11-鼓风机，12-热空气燃烧器，

具体实施方式

参照附图，结合实施例，对本发明作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。本领域技术人员在本发明揭示内容的启示下所作的任何变动也都落在本发明权利要求保护的范围内。

如图1所示，可以清楚了解本发明方法在相关设备中的实施。

实施例1

在30升的搅拌缸内加入15kg混合有机溶剂(丁酮∶甲苯∶乙醇＝70∶25∶5)，然后再搅拌下加入下列物质：

聚酯树脂        6.0kg       DSM公司5900

固化剂TGIC      0.50kg      Vantieo T810

安息香          0.04kg      宁波南海化学有限公司

钛白粉           3.4kg      杜邦公司R960

流平剂           0.1kg      Worlee PV88

高速分散30分钟以上，检测细度，细度达到50微米以下时，停止分散。将上述液体进行气雾雾化造粒，加热空气进口温度为110度，出气温度为50度，喷雾气压为0.5，调整喷嘴的雾化效果，使得到的粉体成球形状，平均粒径为18微米。产品具有很好的流平性能，用静电喷涂地方式喷涂在经过铬化预处理的铝板上，在200度的温度小烘烤10分钟。得到的涂层板涂层厚度为40微米，具有很平整的表面效果。

实施例2

一切如例1，但调节喷雾气压和喷嘴的雾化效果，使得到的粉体粒径为35微米。得到的涂层膜厚为80微米，涂层表面与常规粉末涂料一样，有较大的桔纹。

实施例3

如例1，但调节喷雾气压为0.6，并调节喷嘴的雾化效果，使得到的粉体粒径为10微米。加入1％的气相法一氧化硅混合均匀，得到的涂层膜厚为25微米，涂层表面很平整。

实施例4

如例1，但调节喷雾气压为0.5，并调节喷嘴的雾化效果，使得到的粉体粒径为18微米。加入0.1％的气相法氧化铝混合均匀，得到的涂层膜厚为30微米，涂层表面很平整。

实施例5

如例1，但调节喷雾气压为0.4，并调节喷嘴的雾化效果，使得到的粉体粒径为25微米。不加入任何流化促进剂，得到的涂层膜厚为35微米，涂层表面比例2的样板明显平整。

实施例6

在30升的搅拌缸内加入14kg混合有机溶剂(丁酮∶甲苯∶乙醇＝70∶25∶5)，然后再搅拌下加入下列物质：

聚氨酯树脂                6kg      Cyba公司3109

己内酰胺封闭二乙氰酸酯    0.9kg    Hues B1530

钛白粉                    0.8kg    杜邦公司R-960

铁红                      1.2kg    国泰颜料公司

流平剂                    0.2kg    Worlee PV88

处理方式如例1。但在高速搅拌后过砂磨机，研磨使细度达到50微米以下时，停止分散。得到的粉体粒径为17微米，涂层产品膜厚为35微米，具有非常好的平整度。

实施例7

在30升的搅拌缸内加入16kg混合有机溶剂(丁酮∶甲苯∶乙醇＝70∶25∶5)，然后再搅拌下加入下列物质：

丙烯酸树脂                5.3kg     BASF公司

葵二酸                    0.4kg     上海化工原料公司

钛白粉                    0.5kg     杜邦公司R-960

铬绿                      1.7kg     国泰颜料公司

流平剂                    0.15kg    Worlee PV88

处理方式如例3。得到的粉体粒径为19微米，涂层产品膜厚为33微米，具有非常好的平整度。

实施例8

在30升的搅拌缸内加入15kg混合有机溶剂(丁酮∶甲苯＝80∶20)，然后再搅拌下加入下列物质：

丙烯酸                    7kg      Rohm Haas公司B44

PVDF氟碳树脂              3kg      AtoFina公司Kynar 711

钛白粉                    1kg      杜邦公司R-960

钴蓝                      1.3kg    BASF

流平剂                    0.2kg    Worlee PV88

处理方式同例1，但静电喷涂后的样板在240度烘烤10分钟。得到的粉体粒径为19微米，涂层产品膜厚为40微米，具有非常好的平整度。

实施例9

配方和制备方法如例8，但调节喷雾气压为0.6，并调节喷嘴的雾化效果，使得到的粉体粒径为10微米。加入1％的气相法氧化铝混合均匀，得到的涂层膜厚为20微米，涂层表面平整。

实施例10

配方和制备方法如例8，但调节喷雾气压为0.5，并调节喷嘴的雾化效果，使得到的粉体粒径为18微米。加入0.1％的气相法二氧化硅混合均匀，得到的涂层膜厚为30微米，涂层表面很平整。

氟碳树脂和丙烯酸树脂的比例和种类对本发明的产品的制备方法影响不大，不同的原料组成只需适当调节生产条件都能得到具有良好流动性能的实心的球形粉体。通常，PVDF/丙烯酸比例可以为50/50-10/90，但最好为70/30。丙烯酸可以是热塑性的也可以是热同性的。氟碳涂料用颜料一定是无机或陶瓷颜料。

与现有技术相比，本发明有如下优势：

用液态喷雾干燥制粒的方法可以制备粒径较小的粉体，通常使用的机械粉粹的方法只能得到粒径较粗的粉体，要得到超细粉体，需要更多的复杂的设备。另外，本发明得到的粉体具有规则的球形状，大大减小的表面积和表面能等因素使得本方面的粉体具有较小的粉体抱团能力，从而得到很好的流化性能。这样，不加入或加入少量流化促进剂就可以得到可以正常使用的超细粉末涂料产品。而液态研磨分散的高效性，使得涂层具有非常优越的遮盖力。实际上同时解决了超细粉末涂料开发中的两个大难题：流化不好和遮盖力不好。

实际上，10-25微米的粒径的超细粉末涂料，是现在最需要的粒径范围。小于10微米的粉末涂料具有上粉率低等缺点，实际生产没有必要。本发明虽然在改进流动性的范围仅仅限于10微米以上的超细粉，但基本上能够满足绝大多数应用的要求。本发明可以大大提高涂层表面平整度，同时也可以将现有普通粉末涂料的膜厚降低约一半。该方法适用于所有的涂料品种，与其他现有的超细粉制造方法相比，具有实施容易，没有副作用等一系列优点，具有很大的市场应用前景。粉末涂料本身是一种环保型的产品，超细粉末涂料可以得到普通粉末涂料得不到的高平整的表面效果，因而可以代替以前普通粉末涂料不能代替的一些高档次产品应用的液体涂料，从而具有很明显的环保意义。

本发明上述各种优点对粉末氟碳涂料的制备特别有意义。采用本发明的方法不用再使用昂贵繁琐的液氮冷冻粉粹的方法，而且找到了成功制备超细粉末氟碳涂料的新方法，该超细粉末氟碳涂料可以得到平整度好，涂层薄，遮盖力好的氟碳涂层，从而使得粉末氟碳涂料在成本上反而大大低于液体氟碳涂料。该发明的工业应用将改变粉末氟碳涂料使用量小的现在，带来很大的环保和社会效益。

Claims (10)

1.一种粉末涂料，其特征在于：其中粉末粒子呈球型状，粒径为10-35微米。

2.一种粉末涂料，其特征在于：其中粉末粒子呈球型状，粒径为15-25微米。

3.如权利要求1-2之一所述粉末涂料的制造方法，其特征在于包括如下步骤：粉末涂料的原料经有机溶剂溶解后在液体状态下采用高速分散或砂磨机研磨等常规液体涂料生产的分散方式进行颜料和填料的分散，得到的高分散的液体物质生产的粉末涂料具有很高的遮盖力，可以进行薄涂层的涂装。

4.如权利要求1-2之一所述粉末涂料的制造方法，其特征在于包括如下步骤：粉末原料经有机溶剂溶解并充分分散后在液态下采用喷雾干燥的方法制粒，得到平均粒径为10-25微米范围的球形状的规则的具有较好的流动性能的粉体。

5.如权利要求4所述粉末涂料的制造方法，其特征在于：其中喷雾干燥造粒的液体的固体含量为20％-70％。喷雾干燥造粒的过程的进气温度为70-170摄氏度。喷雾气流的压力为0.1-1.0个大气压。

6.如权利要求1-5之一所述粉末涂料，其特征在于：其中粉末含有0.1-1.0重量％的流促进剂，气相法二氧化硅。

7.如权利要求1-5之一所述粉末涂料，其特征在于：其中粉末含有0.1-1.0重量％的流促进剂，气相法氧化铝。

8.如权利要求1-7之一所述粉末涂料，其特征在于：其中粉末选自聚酯树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂、聚酯环氧混合、丙烯酸以及氟碳涂料。

9.如权利要求1-7之一所述粉末涂料，其特征在于：其中粉末涂料为氟碳涂料。

10.一种PVDF氟碳涂层金属板，其特征在于：采用如权利要求9的超细氟碳粉末涂料制备的金属涂层板，氟碳涂层厚度为20-35微米，具有很平整的表面。