CN1740250A - 自清洁粉末涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自清洁粉末涂料，由树脂及固化流平系统、纳米材料、脱气剂、颜料、填料、粉体流动促进剂，其它助剂按比例配方，先制得预分散混合物，再经高速混合—→挤出—→压片—→磨粉—→筛分后得粉末涂料。具有涂层自洁性能优越的优点。

Description

自清洁粉末涂料及其制备方法

                      技术领域

本发明涉及一种自清洁粉末涂料及其制备方法，属于静电涂层的粉末涂料技术领域。

                      背景技术

粉末涂料具有高效节能、无三废污染的优点，在世界各地正得到广泛的应用，并以平均每年10％以上的速度增长。近年来纳米技术和纳米材料的研究也取得可喜进展，纳米材料以其特有的小尺寸效应、量子效应和表面界面效应能显著提高涂料涂层的物理机械性能以及抗老化等性能，纳米TiO₂、纳米SiO₂、纳米Al₂O₃等一系列纳米产品逐渐实现了工业化生产，这些都促进了纳米材料在粉末涂料中应用研究的不断深入。

随着我国经济的持续稳定增长以及人民生活水平的不断提高，金属构件的粉末涂装业务也不断增加，尤其是家用电器、仪器仪表、交通设施、铝型材、各种车辆以及日用五金等行业。粉末涂层能给金属提供优良的防腐保护及装饰性能，但涂层上经常附着各类灰尘、污垢甚至是油污(如户内厨房油烟户外汽车尾气)，影响了被涂饰物的美观，而清洁工作费时费力，个别清理工作(如高速公路护栏等交通设施)难以进行。

如何通过材料的改性而使涂层的表面具有自清洁功能是近年来国内外高校、研究院所和企业感兴趣的课题。建筑涂料在此上面的应用研究率先取得进展，德国专利DE19921876A1、中国专利01142643.8、03117023.4报道了自清洁功能建筑涂料的制备方法。中国专利01821867.9率先报道了采用反应性纳米粒子来改进粉末涂料的各项性质，中国专利03116963.5也报道了采用纳米改性树脂来提高涂层性能，上述两个专利均通过纳米材料对树脂的改性来实现粉末涂料涂层性能的提高，该方法难以被粉末涂料生产厂家所采用以实现规模化生产。中国专利03138136.7采用了常规的机械混合法进行粉末涂料的纳米改性，虽然很容易实现规模化生产，但难以保证将纳米材料的作用发挥实现最大化。以上有关粉末涂料的专利均未报道其产品的涂层具备自清洁功能。

                      发明内容

本发明的目的是提供一种涂层机械性能优异、施工成本低而高效、自清洁性能突出的粉末涂料及其制备方法。

本发明是以如下技术方案实现：自清洁粉末涂料是由树脂及流平固化系统、纳米材料、脱气剂、颜料、填料、粉体流动促进剂以及其它助剂为原料制成。各种原料的重量百分比为：树脂及流平固化系统50-75％，纳米材料1-10％，脱气剂0.1-0.3％，颜料1-20％，填料0-30％，粉体流动促进剂0.1-0.2％，其它助剂0.1-1％。

各原料的用量百分比是发明人在大量试验基础上得出的，在上述用量范围内具有良好的效果。

本发明中的纳米材料为纳米TiO₂，可以是锐钛型纳米TiO₂、锐钛型纳米TiO₂和金红石型纳米TiO₂的混合物，混合比例为1-99％或是改性锐钛型纳米TiO₂，粒径1-100nm。

本发明中的脱气剂为微粉蜡。

本发明中的颜料为各类常规有机或无机颜料。

本发明中的填料为超细硫酸钡。当填料用量为0％时；即不使用填料，本发明的成本将会提高。

流动促进剂为气相二氧化硅或氧化铝C。

本发明中的其它助剂为：增硬剂、增电剂、增光剂、消光剂中的一种或几种。

本发明的自清洁粉末涂料的制备方法如下：将树脂、流平剂、纳米材料的混合分散物加到螺杆挤出机中挤出、压片、破碎后，再将破碎物再次熔融挤出、压片、破碎，如此重复熔融挤出、压片、破碎2-5次制成预分散混合物。挤出机前道熔融温度为90-100℃，后道熔融温度为120-130℃，螺杆转速≥300转/分，物料熔融挤出、压片、破碎的重复操作，物料混合时间累积60-300s；然后将预分散混合物和固化剂、脱气剂、粉体流动促进剂、颜料、填料及其它助剂一起经高速混合→挤出→压片→磨粉→筛分得自清洁粉末涂料。

本发明的有益效果是：

本发明的自清洁粉末涂料采用静电喷涂施工方法作用于经喷砂或抛丸前处理后表面粗糙度达到Sa2.5(ISO 8501.1，1988)以上要求、经磷化、铬化前处理的表面膜层质量应符合GB/T 11376-1997《金属的磷酸盐转化膜》要求的钢铁基材上，经180℃或200℃的充分固化，自然冷却至室温，放置24h后，测定涂层性能，其涂层厚度60-80μm。本发明的自清洁粉末涂料采用静电喷涂施工方法作用于经表面清洁粗化后非金属基材上，经高温或UV固化后，自然冷却至室温，放置24h后，测定涂层性能，其涂层厚度40-70μm。本发明的自清洁粉末涂料涂层其主要性能表征如下：

盐雾试验由上海实验仪器厂生产的FQY-010型盐雾试验箱测定，人工加速老化试验由美国ATLAS公司生产的Q-UV人工加速老化试验仪测定，厚度用德国BYK公司生产的600B型双探头测厚仪测定，光泽度用德国BYK公司生产的三角度测光仪测定，冲击强度按GB/T 1732-1993规定进行测定，铅笔硬度按GB/T 6739-1996规定进行测定。其测试结果是：涂层耐盐雾试验超过2000h，户外产品的人工加速老化时间≥1200h，涂层对水的表面接触角≥121°，对油污的分解率≥90％。其他性能均超过现有相关国标的要求。

本发明生产及使用方法简单，无毒、无污染，易于实现规模化生产，原材料来源丰富且价格便宜。

                 具体实施方式

下面结合实施例进一步阐明本发明的方案及效果。

实施例1

原料                 用量(wt％)

环氧/聚酯树脂系统        65

锐钛型纳米TiO₂          5

脱气剂                   0.3

颜料                     15

Al₂O₃C                 0.2

增硬剂                   0.3

超细硫酸钡               余量

按上述配方按权利要求9所述生产方法制备，可得到一种家电用自清洁粉末涂料。其涂层冲击强度100cm，耐盐雾时间≥3000h，涂层对水的表面接触角122°，对油污的分解率≥92％，其它性能指标均超过HG/T2006-1991《电冰箱用粉末涂料》的相关要求。

实施例2

原料                                                      用量(wt％)

聚酯/TGIC及流平系统                                         70

锐钛型纳米TiO₂和金红石型纳米TiO₂的混合物，混合比例90∶10  1

脱气剂                                                       0.2

颜料                                                         6

气相TiO₂                                                    0.2

增电剂                                                       0.3

超细硫酸钡                                                   余量

按上述配方按上述生产方法制备，可得到一种户外金属构件用自清洁粉末涂料。其涂层冲击强度80cm，耐盐雾时间≥3000h，人工加速老化时间≥2000h，天然曝晒12个月不起泡、不生锈、不开裂、不剥离，涂层对水的表面接触角124°，对油污的分解率95％，其它性能指标均超过GB/T18226-2000《高速公路交通工程钢构件防腐技术条件》的相关要求。

实施例3

原料                           用量(wt％)

聚氨酯树脂及流平固化系统           72

改性锐钛型纳米TiO₂                8

脱气剂                             0.3

颜料                               16

粉体流动促进剂                     0.3

消光剂                             0.8

增电剂                             0.2

超细硫酸钡                         余量

按上述配方按上述生产方法制备，可得到一种铝型材用自清洁粉末涂料。其涂层冲击强度≥80cm，耐盐雾时间≥3000h，人工加速老化时间≥3000h，天然曝晒12个月不起泡、不生锈、不开裂、不剥离，涂层对水的表面接触角124°，对油污的分解率≥98％，其它性能指标均超过GB/T5237.4-2000《铝合金建筑型材第4部分粉末喷涂型材》的相关要求。

实施例4

原料                          用量(wt％)

丙烯酸树脂及流平固化系统          58

改性锐钛型纳米TiO₂               4

脱气剂                            0.3

颜料                              20

粉体流动促进剂                    0.3

增电剂                            0.2

超细硫酸钡                        余量

按上述配方按本专利的生产方法制备，可得到一种木材用自清洁粉末涂料。其涂层铅笔硬度4H，光泽度≥92％，涂层对水的表面接触角124°，对油污的分解率≥90％，其它性能指标均超过木材漆相关标准要求。

Claims (10)

1.一种自清洁粉末涂料，其特征在于它由下列重量百分比的原料制成：树脂及流平固化系统50-75％，纳米材料1-10％，脱气剂0.1-0.3％，颜料1-20％，填料0-30％，粉体流动促进剂0.1-0.2％，其它助剂0.1-1％。

2.根据权利要求1所述的自清洁粉末涂料，其特征在于树脂及流平固化系统为纯环氧树脂及其流平固化系统或环氧/聚酯混合树脂及流平系统或纯聚酯/TGIC及流平系统或聚氨酯及其流平固化系统或丙烯酸树脂及其流平固化系统。

3.根据权利要求1所述自清洁粉末涂料，其特征在于纳米材料为纳米TiO₂，可以是锐钛型纳米TiO₂、锐钛型纳米TiO₂和金红石型纳米TiO₂的混合物，混合比例为1-99％，或是改性锐钛型纳米TiO₂，粒径1-100nm。

4.根据权利要求1所述的自清洁粉末涂料，其特征在于脱气剂为微粉蜡。

5.根据权利要求1所述的自清洁粉末涂料，其特征在于颜料为各类常规有机或无机颜料。

6.根据权利要求1所述的自清洁粉末涂料，其特征在于填料为超细硫酸钡。

7.根据权利要求1所述的自清洁粉末涂料，其特征在于流动促进剂为气相二氧化硅或氧化铝C。

8.根据权利要求1所述的自清洁粉末涂料，其特征在于其它助剂为增硬剂、增电剂、增光剂、消光剂中的一种或几种。

9.一种制备权利要求1所述的自清洁粉末涂料的制备方法，其特征在于先将树脂、流平剂、纳米材料的混合分散物加到螺杆挤出机中在90-100℃熔融挤出、压片、破碎后再将破碎物再次在120-130℃下熔融挤出、压片、破碎，如此重复操作2-5次得预分散混合物；然后将预分散混合物和固化剂、脱气剂、粉体流动促进剂、颜料、填料及其它助剂一起经高速混合、挤出、压片、磨粉、筛分得自清洁粉末涂料。

10、根据权利要求9所述的制备方法，其特征是制备预分散混合物的熔融混合时间累计为60-300秒，螺杆挤出机的螺杆转速≥300转/分。