CN101565587A - 电暖器用耐高温节约型静电粉末涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电暖器用耐高温节约型静电粉末涂料及其制备方法，在这种粉末涂料的配方中，按重量百分比计算热固性树脂占53～57％、固化剂占3～7％、颜料占1～30％、填料占5～34％、助剂占2～5％。该粉末涂料采用预混合-→熔融挤出混合-→压片冷却破碎-→细粉碎和分级-→过筛分离-→产品的方法生产，使粉末涂料的平均粒度在25～30μm，满足涂膜厚度在50～60μm的节约型涂膜厚度要求。本发明粉末涂料适用于高压静电粉末涂装法涂装，同时也适用于摩擦静电粉末涂装法涂装。

Description

电暖器用耐高温节约型静电粉末涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种粉末涂料及其制备方法，具体涉及一种电暖器用耐高温节约型静电粉末涂料及其制备方法。

背景技术

随着人们物质文化生活水平的提高，冬季取暖的需求地区在不断扩大，而且取暖方式也多样化。从过去冬季蒸汽和热水取暖，现在逐步扩大到采用以煤油或柴油以及电作为能源取暖的设备也不断增多，特别是随着我国水力发电、火力发电、核能发电、风力发电等电力工业的迅速发展，供暖设备简单又方便，价格适当的电力取暖的用户增多，电暖器设备增加得也很快。这种电暖器是以导热油为介质，并以电热丝为热源加热导热油，并传热到装有导热油的金属外壳达到传热和取暖的目的。为了保证金属外壳的防锈性能和装饰性能的要求，一般涂装油漆或粉末涂料。涂装油漆的优点是涂装方便，可以采用传统的刷涂或喷涂工艺进行施工，而且底层涂防锈底漆后再涂耐热性的面漆，涂膜的综合性能好；缺点是使用溶剂型涂料以后，容易造成环境污染和施工人员的健康带来危害，同时也造成大量溶剂的浪费；另外涂装工艺也麻烦，先涂防锈底漆后再涂面漆，耗费的时间也比较长，劳动生产效率低。如果使用粉末涂料可以一次涂装达到所需要的涂膜厚度，劳动生产效率高；另外可以避免有机溶剂带来的对环境的污染和对操作人员健康的危害，同时又可以大量节约有机溶剂，防止有限资源的浪费。因为一般电暖器在使用的表面温度在正常的情况下能达到115℃左右，所以通常用于蒸汽或热水加热的暖气片用粉末涂料是满足不了这种要求，即使是普通的耐热粉末涂料也满足不了这种要求，需要开发满足于电暖器用新型耐高温粉末涂料。

一般电暖器用耐高温粉末涂料的要求，最好是200℃的环境下，连续工作24小时，涂膜的保光性能良好，无发黄现象，色差的变化要小。当面板和底板装到整机上，在1.15倍额定功率下，连续工作200小时，要求达到涂膜无变色发黄、起泡、脱层、异味等问题。因为在非正常情况下，电暖器片的温度达到150℃，为了满足这些条件，涂层的耐热温度要求考虑达到≥180℃这种条件的粉末涂料。因为电暖器与人们使用的物品和手等皮肤直接接触的机会也比较多，这种粉末涂料应该是无毒的不含有铅、镉和铬等有毒重金属。

另外从涂装方便考虑不仅可以用高压静电粉末涂装法涂装，还可以用摩擦静电粉末涂装法进行涂装。再从降低涂装成本考虑，涂膜的厚度从过去的60～80μm逐步向节约型的50～60μm的中薄涂层厚度的涂装。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种电暖器用耐高温节约型静电粉末涂料，本发明粉末涂料形成的涂层耐热性能好、对人体无伤害。

本发明的另一个目的是提供一种上述粉末涂料的制备方法。

本发明的技术方案是：一种电暖器用耐高温节约型静电粉末涂料，该涂料按重量百分比由以下组分组成：

热固性树脂  53％～57％

固化剂      3％～7％

颜料        1％～30％

填料        5％～34％

助剂        2％～5％

所述热固性树脂中包括端羧基的聚酯树脂，该聚酯树脂是由多元羧酸和多元醇缩聚而成，所述多元羧酸中包括芳香族多元羧酸和脂肪族多元羧酸。为了改进和提高聚酯树脂的耐热性，所述芳香族多元羧酸中间苯二甲酸的含量比一般的聚酯树脂中的多。为了进一步提高涂膜的耐热性还可以用有机硅树脂对聚酯树脂进行改性。

作为优选，所述多元羧酸中包括对苯二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸酐、偏苯三甲酸酐、均苯四甲酸二酐、己二酸、壬二酸、癸二酸，所述多元醇中包括乙二醇、一缩乙二醇、丙二醇、甲基丙二醇、新戊二醇、环戊二甲醇、三羟甲基丙烷。

所述固化剂为可以跟所述聚酯树脂中的羧基交联固化反应的含有环氧基或羟基的化合物。为了保证涂膜的无毒，粉末涂料中的树脂与固化剂交联固化成膜以后的产物是无毒的。

作为优选，在本发明中可以使用耐热性比较好的异氰脲酸三缩水甘油酯(TGIC)或多环氧化合物。

作为优选，所述多环氧化合物可以为PT910。

所述颜料有钛白、铁红、炭黑、酞青蓝、酞青绿。

所述填料有硫酸钡、高岭土、云母粉、硅微粉。

在本发明的粉末涂料配方中所用的颜料和填料的要求来说，除具有一般粉末涂料中所要求的化学稳定性，例如耐酸、耐碱、耐水、耐盐、耐有机溶剂等性能外，特别是有色颜料的耐热性方面提出更高的要求。这些原材料在涂膜固化过程中和使用条件下不与其它成分发生化学变化，保证粉末涂料与涂膜性能的耐热稳定性。为了保证粉末涂料的无毒，这些颜料和填料中不含有铅、镉、铬等有毒重金属。

所述助剂包括流平剂、分散剂、脱气剂、松散剂、高温抗氧剂、增电剂和摩擦带电剂。

在粉末涂料中助剂也是不可缺少的组成部分，除需要添加一般粉末涂料所需要的流平剂、分散剂、脱气剂和松散剂等外，为了提高涂膜的耐热性还需要添加高温抗氧剂；为了改进粉末涂料的带电性能还需要添加增电剂和摩擦带电剂等助剂。

作为优选，为了满足耐热性的要求必须添加0.2～0.8％的高温抗氧化剂；为了满足摩擦静电喷涂的要求必须添加0.2～1.0％摩擦带电剂；为了改进粉末涂料带静电性能好的要求还要添加0.2～0.8％增电剂等助剂。

本发明的涂料是既不使用有机溶剂，也不使用水介质的粉末状的涂料。这种粉末状的涂料与传统的溶剂型或水性涂料完全不同的方法制造，一般采用如下的工艺制造：按配方原材料的称量-→原材料的高速混合机预混合-→挤出机熔融挤出混合-→冷却辊和冷却带的压片冷却和破碎-→空气分级磨的细粉碎和分级-→振动筛过筛分离-→包装-→成品。在粉末涂料制造过程中，不使用有机溶剂和水，这样可以避免使用有机溶剂带来的环境污染和对人体健康的危害；同时也可以避免使用水而带来的对水质的污染问题。

本发明的电暖器用耐高温节约型静电粉末涂料的制备方法包括以下步骤：

1、将上述重量百分比的热固性树脂、固化剂、颜料、填料和助剂放在高速混合机上进行预混合，混合时间控制在3～5min；

2、使用挤出机将上述预混合的物料进行熔融挤出混合，挤出机的熔融段的温度控制在90～95℃，熔融混炼段的温度控制在115～120℃，主要根据树脂的软化点等参数来决定；

3、熔融挤出的粉末涂料用冷却辊冷却至2mm以内的薄片后，在冷却带上进一步冷却至30℃左右，然后用破碎机破碎至2cm内的容易细粉碎的小片状物；

4、使用由加料器、主磨、副磨、旋风分离器、旋转筛、旋转阀、布袋过滤器和引风机等组成的空气分级磨(ACM磨)进行细粉碎和分级；

5、最后对经过旋风分离后的粗粉进行过筛分离得到产品。

上述方法所得到的粉末涂料产品，应满足节约型粉末涂料所需要的粉末涂料平均粒度和粉末涂料粒度分布的要求。粉末涂料的平均粒度为25～30μm，粉末涂料的主要粒度分布范围是在10～35μm之间。

本发明的粉末涂料在粉末涂料的制造工艺方面，一般的生产工艺生产的粉末涂料不能满足节约型粉末涂料的要求，必须采用特殊的制造工艺参数进行生产，才能保证粉末涂料的平均粒径达到25～30μm的要求。经验数据认为，要使粉末涂料的涂膜外观达到比较平整的要求，粉末涂料的厚度必须达到平均粒度的两倍或两倍以上的厚度。根据上述经验粉末涂料的平均粒度达到上述25～30μm的标准，才能保证涂膜厚度50～60μm时的涂膜平整性。这就需要在粉末涂料制造过程中，主磨、副磨、加料器、过筛机、引风机等的设备参数必须控制到一定参数才能满足粉末涂料的平均粒径和粒度分布的要求，才能满足在比较薄的涂膜厚度下可以得到较好的涂膜平整性。

因为粉末涂料的平均粒度比较小时，粉末涂料的干粉流动性、带静电性能都受到一定的影响，所以在粉末涂料的配方设计方面也应该采取相应的措施，才能保证干粉的流动性好，在粉末涂料中必须添加松散剂等助剂，必要时还用内加的方法添加松散剂等助剂；同时以内加或外加形式添加增电剂等助剂。

本发明粉末涂料是按如下的工艺进行涂装：底材的预除油-→除油-→水洗-→表面调整-→磷化-→水洗-→钝化-→烘干水份-→静电粉末涂装-→烘烤固化-→冷却-→检查-→成品，其涂装方法与传统的溶剂型涂料与水性涂料不同，喷逸的粉末涂料可以回收再用，涂料的利用率很高，属于资源节约型的涂料品种。这种粉末涂料是涂膜厚度容易控制，一次涂装可以达到所需要的涂膜厚度。

本发明的粉末涂料不仅可以用高压静电粉末涂装法进行涂装，还可以用摩擦静电粉末涂装法进行涂装。这两种静电粉末涂装法的优点是粉末涂料的涂膜厚度容易控制，喷逸的粉末涂料可以回收再用，粉末涂料的利用率很高等优点。因为结构比较复杂的电暖器工件进行高压静电涂装时，对凹进去的部位由于电场屏蔽作用粉末涂料不容易喷涂上去，所以采用摩擦静电涂装时才能保证涂膜厚度的均匀性。特别是聚酯型粉末涂料的摩擦静电涂装的效果差，必须使用摩擦带电助剂来改进粉末涂料的施工性能。本发明粉末涂料的烘烤固化条件为：200℃/10～15min。这种粉末涂料的涂膜性能是随着不同品种有所差别，对于有光粉末涂料的涂膜光泽≥80％、弯曲2mm、附着力一级、冲击强度50cm、涂膜铅笔硬度H；对于亚光粉末涂料涂膜光泽≤40％、弯曲2mm、附着力一级、冲击强度40cm、涂膜铅笔硬度H。

有益效果：本发明的粉末涂料形成的涂层耐热性能好、对人体无伤害，使用本发明粉末涂料进行涂装成本节约、劳动生产率高。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步说明：

实施例1

摩擦静电涂装粉末涂料配方例为：耐高温聚酯树脂55份、异氰脲酸三缩水甘油酯5份、颜料25份、填料11份、流平剂1份、分散剂1份、脱气剂0.5份、高温抗氧剂0.5份、摩擦带电助剂0.5份、松散剂0.2份。按上述粉末涂料制备方法制备得到平均粒度在25～30μm的粉末涂料，经摩擦静电粉末涂装后在200℃/10～15min烘烤固化，可以得到50～60μm涂膜厚度条件下比较平整的涂膜外观，涂膜光泽85％、弯曲2mm、冲击强度50cm、附着力一级，涂膜铅笔硬度H，涂膜在200℃连续工作12小时涂膜不起泡、不脱落、无明显变黄现象。

实施例2

高压静电粉末涂装粉末涂料配方例为：耐高温聚酯树脂(聚酯树脂A 27.5份、聚酯树脂B 27.5份)55份、异氰脲酸三缩水甘油酯5份、颜料15份、填料22份、流平剂1份、分散剂1份、脱气剂0.5份、高温抗氧剂0.5份、松散剂0.2份。按上述粉末涂料制备方法制备得到平均粒度在25～30μm的粉末涂料，经高压静电粉末涂装后在200℃/10～15min烘烤固化，可以得到50～60μm涂膜厚度条件下比较平整的涂膜外观，涂膜光泽32％、弯曲2mm、冲击强度40cm、附着力一级、涂膜铅笔硬度H，涂膜在200℃连续工作12小时时涂膜不起泡、不脱落、无明显变黄现象。

Claims (8)

1、一种电暖器用耐高温节约型静电粉末涂料，其特征在于：该涂料按重量百分比由以下组分组成：

热固性树脂      53％～57％

固化剂          3％～7％

颜料            1％～30％

填料            5％～34％

助剂            2％～5％

所述热固性树脂中包括端羧基的聚酯树脂，该聚酯树脂是由多元羧酸和多元醇缩聚而成，所述多元羧酸中包括芳香族多元羧酸和脂肪族多元羧酸，所述芳香族多元羧酸中间苯二甲酸的含量比一般的聚酯树脂中的多；

所述固化剂为可以跟所述聚酯树脂中的羧基交联固化反应的含有环氧基或羟基的化合物；

所述颜料有钛白、铁红、炭黑、酞青蓝、酞青绿；

所述填料有硫酸钡、高岭土、云母粉、硅微粉；

所述助剂包括流平剂、分散剂、脱气剂、松散剂、高温抗氧剂、增电剂和摩擦带电剂。

2、根据权利要求1所述的电暖器用耐高温节约型静电粉末涂料，其特征在于：所述聚酯树脂是用有机硅树脂改性的聚酯树脂。

3、根据权利要求1所述的电暖器用耐高温节约型静电粉末涂料，其特征在于：所述多元羧酸中包括对苯二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸酐、偏苯三甲酸酐、均苯四甲酸二酐、己二酸、壬二酸、癸二酸，所述多元醇中包括乙二醇、一缩乙二醇、丙二醇、甲基丙二醇、新戊二醇、环戊二甲醇、三羟甲基丙烷。

4、根据权利要求1所述的电暖器用耐高温节约型静电粉末涂料，其特征在于：所述固化剂为异氰脲酸三缩水甘油酯或多环氧化合物。

5、根据权利要求4所述的电暖器用耐高温节约型静电粉末涂料，其特征在于：所述多环氧化合物为PT910。

6、根据权利要求1所述的电暖器用耐高温节约型静电粉末涂料，其特征在于：所述高温抗氧剂的重量百分比为0.2％～0.8％，所述摩擦带电剂的重量百分比为0.2％～1.0％，所述增电剂重量百分比为0.2％～0.8％。

7、根据权利要求1所述的电暖器用耐高温节约型静电粉末涂料，其特征在于：该粉末涂料的平均粒度为25～30μm。

8、一种制备权利要求1所述的电暖器用耐高温节约型静电粉末涂料的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

(1)、将上述重量百分比的热固性树脂、固化剂、颜料、填料和助剂放在高速混合机上进行预混合，混合时间控制在3～5min；

(2)、使用挤出机将上述预混合的物料进行熔融挤出混合，挤出机的熔融段的温度控制在90～95℃，熔融混炼段的温度控制在115～120℃，主要根据树脂的软化点等参数来决定；

(3)、熔融挤出的粉末涂料用冷却辊冷却至2mm以内的薄片后，在冷却带上进一步冷却至30℃左右，然后用破碎机破碎至2cm内的容易细粉碎的小片状物；

(4)、使用由加料器、主磨、副磨、旋风分离器、旋转筛、旋转阀、布袋过滤器和引风机等组成的空气分级磨进行细粉碎和分级；

(5)、最后对经过旋风分离后的粗粉进行过筛分离得到产品。