CN103102773B - 具有高耐磨性能的粉末涂料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有高耐磨性能的粉末涂料，该粉末涂料包括耐磨粒子助剂非成膜物质和至少一种成膜物质，所述的耐磨粒子助剂非成膜物质由微米级粒子经表面通过包覆高分子材料和/或蜡类材料制得，所述的成膜物质为可固化型高聚物体系。本发明经过大量实验筛选耐磨粒子及其包覆材料，制备得到能明显提高粉末涂料耐磨性的耐磨粒子助剂非成膜物质，然后根据耐磨粒子助剂非成膜物质理化性质，优选最佳的成膜物质及其配比。所得粉末涂料具有优异的耐磨性能和抗冲击性能，并且具有硬度高、附着力强等综合性能，化学性质稳定，可应用于高耐磨场合，满足市场需求，经久耐用，性能优越，并且不会对粉末涂料生产设备造成损耗，降低生产成本，易推广应用。

Description

具有高耐磨性能的粉末涂料

技术领域

本发明涉及一种粉末涂料，具体涉及一种具有高耐磨性能，又不损伤挤出机和混料罐等制备设备的粉末涂料。

背景技术

粉末涂料因其不含有机溶剂，环保性好，储存、运输方便等优点广泛应用于各领域，在某些特殊的场合，对粉末涂料的耐磨性能提出了更高的要求，但是由于其受限于树脂玻璃化温度和不含溶剂操作粘度有限，现有技术还未有高耐磨性能的粉末涂料供应市场。现有技术通过降低膜的厚度来提高涂层耐磨性能的同时会减低涂层的保护性功能和外观要求。现有技术在树脂主体材料中添加高硬度无机化合物来提高耐磨性能，但是在制备过程中，耐磨粒子同样会在粉末加工中损伤设备，导致设备消耗率高，设备易被破坏，导致生产成本较高，应用受到大大限制。

因此，很有必要在现有技术的基础上开发一种既具有很强的耐磨性能，又不会降低涂层的保护性能和外观设计要求，更重要的是不会对生产设备造成磨损的高耐磨性能的固态粉末涂料。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种具有高耐磨性能，又不损伤挤出机和混料罐等制备设备的粉末涂料。

技术方案：为了实现以上目的，本发明采取的技术方案为：

一种具有高耐磨性能的粉末涂料，它包括耐磨粒子助剂非成膜物质和至少一种成膜物质，所述的耐磨粒子助剂非成膜物质由微米级粒子经表面通过包覆高分子材料和/或蜡类材料制得，所述的成膜物质为可固化型高聚物体系。

作为优选方案，以上所述的具有高耐磨性能的粉末涂料，所述的微米级粒子为刚玉、金刚砂、硼碳化物粒子材料中的一种或它们的混合物。

作为优选方案，以上所述的具有高耐磨性能的粉末涂料，所述的微米级粒子的粒径范围为5 到 50 μm。作为更优选的技术方案，所述的微米级粒子的粒径范围为5 到 30 μm。本发明通过大量实验筛选耐磨粒子的种类和耐磨粒子的粒径，实验结果表明，以粒径范围为5 到 30 μm的刚玉、金刚砂、硼碳化物粒子作为耐磨微粒，具有很好增加粉末涂料耐磨性能的优点。

作为优选方案，以上所述的具有高耐磨性能的粉末涂料，所述的微米级粒子表面包覆的高分子材料为聚酰胺蜡、聚四氟乙烯改性聚乙烯蜡、聚四氟乙烯改性聚丙烯蜡中的一种或它们的混合物。

本发明目的是筛选具有增加粉末涂料的耐磨粒子助剂非成膜物质，实验结果表明，直接把刚玉、金刚砂、硼碳化物粒子作为耐磨微粒混入到成膜物质中，耐磨性能增加不明显，且对生产设备损耗较大，不够理想。为了进一步优化粉末涂料的耐磨性能，本发明经过大量实验筛选，在刚玉、金刚砂、硼碳化物等耐磨微粒表面包覆高分子材料后，能明显提高粉末涂料的耐磨性能，可应用于耐磨的各特殊场合，并且对生产设备的损耗很低。本发明根据粉末涂料成膜物质的理化性质，还通过大量实验优选包覆高分子材料，实验结果表明在刚玉、金刚砂、硼碳化物等耐磨微粒表面包覆聚酰胺蜡、聚四氟乙烯改性聚乙烯蜡或聚四氟乙烯改性聚丙烯蜡后不受树脂玻璃化温度限制，能够与成膜树脂材料达到非常好的共混性，成膜性等。

其中蜡类等包覆高分子材料可采用喷雾干燥工艺或喷雾微粉化工艺在耐磨微粒表面包覆膜层。

本发明提供的耐磨粒子助剂非成膜物质，其中包覆高分子材料占总重量的20~40%。

本发明提供的具有高耐磨性能的粉末涂料，所述的耐磨粒子助剂非成膜物质的莫氏硬度高于7。实验结果表明，本发明在粉末涂料中添加莫氏硬度高于7的耐磨粒子助剂非成膜物质后，耐磨性能明显优于添加莫氏硬度小于7的耐磨粒子助剂非成膜物质的粉末涂料。因此本发明提供的粉末涂料中优选莫氏硬度高于7的耐磨粒子助剂非成膜物质。

作为优选方案，以上所述的具有高耐磨性能的粉末涂料，可固化型高聚物通常包括一种或多种固化剂及共同参与反应的高聚物成分，所述的可固化型高聚物体系为热固化或辐射固化高聚物，或者为热塑型高聚物。

作为优选方案，所述的热固化高聚物优选羧基聚酯树脂，羟基聚酯树脂，羧基型丙烯酸树脂、羟基型丙烯酸树脂、缩水甘油醚的丙烯酸树脂或环氧树脂中的一种或它们的混合物；

作为另一优选方案，所述的辐射固化高聚物优选为丙烯酸聚氨酯或乙烯基醚聚氨酯中的一种或它们的混合物。

作为优选方案，所述的具有高耐磨性能的粉末涂料，所述的热塑型高聚物为聚偏氟乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、醋酸乙烯共聚物或聚酰胺中的一种或它们的混合物。

作为优选方案，所述的成膜物质材料的粒径为10 到 120μm，更加优选为 15 to 75 μm. 玻璃化温度范围35 到 85 °C,  更加优选为45 到 75 °C。

为了得到成膜性好，耐磨性能优越的粉末涂料，本发明根据耐磨粒子助剂非成膜物质的理化性质，通过大量试验筛选成膜树脂材料。试验结果表明，优选上述成膜树脂材料时，能够得到成膜性能优越，共混性好，耐磨性能优越的粉末涂料。

作为优选方案，所述的具有高耐磨性能的粉末涂料，所述的耐磨粒子助剂非成膜物质和成膜物质的重量百分比为1：30~40。

作为优选方案，以上所述的具有高耐磨性能的粉末涂料，根据实际需要，可在耐磨粒子助剂非成膜物质和成膜物质中添加颜料、填料、流平剂、抗UV老化剂、抗氧老化剂或固化促进剂。无机颜料可为二氧化钛，三价铬氧化物，氧化铁，还可用有机颜料如酞青，二重氮，硫靛蓝和喹吖啶酮。填料可为硫酸钡或碳酸钙等。加入颜填料后能增强涂料的色彩和遮盖力，并且能增强涂料的质感。

本发明提供的具有高耐磨性能的粉末涂料，其中耐磨粒子助剂非成膜物质和成膜物质中或颜料、填料、流平剂等共同混料经粉末涂料挤出和研磨制造工艺制成耐磨粉末涂料；或者各原料经干混制造工艺制成耐磨粉末涂料。

本发明所述的具有高耐磨性能的粉末涂料可以用喷涂机喷涂制备得到具有耐磨性能好的机械设备。

本发明所述的具有高耐磨性能的粉末涂料具体应用时，先对工件表面进行前处理干净，然后喷涂高耐磨性能的粉末涂料，然后在高温下加热流平，其次再经高温固化得到工件检验入库。

有益效果：本发明提供的具有高耐磨性能的粉末涂料和现有技术中的粉末涂料相比具有以下优点：

本发明提供的具有高耐磨性能的粉末涂料，经过大量实验筛选耐磨粒子及其包覆材料，制备得到能明显提高粉末涂料耐磨性的耐磨粒子助剂非成膜物质，然后根据耐磨粒子助剂非成膜物质理化性质，优选最佳的成膜物质及其配比。所得粉末涂料的各原料组成及原料之间的配比科学合理，不含任何的挥发溶剂及有害重金属，具有优异的耐磨性能和抗冲击性能，并且具有硬度高、附着力强等综合性能，化学性质稳定，可应用于高耐磨场合，满足市场需求，经久耐用，性能优越，并且不会对粉末涂料生产设备造成损耗，降低生产成本，易推广应用，客服现有技术的不足。且固态粉末涂料储存和运输安全，优于液体涂料，是一种环保型粉末涂料。

具体实施方式：

下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

实施例1

1、 具有高耐磨性能的粉末涂料：

1.1、耐磨粒子助剂非成膜物质：微米级粒子为20 μm的金刚砂，表面包覆材料为聚四氟乙烯改性聚乙烯蜡，其中聚四氟乙烯改性聚乙烯蜡含量占34%（质量份）。

1.2、成膜物质及其助剂如下：羧基聚酯树脂35.2份，羟基聚酯树脂29.2份，三价铬氧化物32份，硫酸钡份。

将上述耐磨粒子助剂非成膜物质30份和成膜物质及其助剂2000份，共同混料经粉末涂料挤出和研磨制造工艺制成耐磨粉末涂料。

实施例2

1、 具有高耐磨性能的粉末涂料：

1.1、耐磨粒子助剂非成膜物质：微米级粒子为15 μm的硼碳化物，表面包覆材料为聚四氟乙烯改性聚丙烯蜡，其中聚四氟乙烯改性聚乙烯蜡含量占30%（质量份）。

1.2、成膜物质及其助剂如下：环氧树脂26%，羟基聚酯树脂25%。

将上述耐磨粒子助剂非成膜物质和成膜物质及其助剂干混制造工艺制成耐磨粉末涂料。

实施例3

2、 具有高耐磨性能的粉末涂料：

1.1、耐磨粒子助剂非成膜物质：微米级粒子为25 μm的刚玉，表面包覆材料为聚四氟乙烯改性聚丙烯蜡，其中聚四氟乙烯改性聚乙烯蜡含量占32%（质量份）。

1.2、成膜物质及其助剂如下：热塑型高聚物聚偏氟乙烯38份，填料酞青20份、流平剂2份、抗UV老化剂1.5份，固化促进剂2.5份。

将上述耐磨粒子助剂非成膜物质25份和成膜物质及其助剂1000份，共同混料经粉末涂料挤出和研磨制造工艺制成耐磨粉末涂料。

实施例4

3、 具有高耐磨性能的粉末涂料：

1.1、耐磨粒子助剂非成膜物质：微米级粒子为20μm的刚玉，表面包覆材料为聚酰胺蜡，其中聚酰胺蜡含量占36%（质量份）。

1.2、成膜物质及其助剂如下：醋酸乙烯共聚物30份，聚酰胺填料30份，酞青20份、流平剂2份。

将上述耐磨粒子助剂非成膜物质40份和成膜物质及其助剂2400份，共同混料经粉末涂料挤出和研磨制造工艺制成耐磨粉末涂料。

实施例5

1、 具有高耐磨性能的粉末涂料：

1.1成膜物质及其助剂如下：

表1 成膜物质及其助剂

1.2耐磨粒子助剂非成膜物质：耐磨微米级粒子为粒径为30 μm刚玉，在其表面包覆聚乙烯蜡 （DEUREX ? 9720），其中聚乙烯蜡含量占31.8%（质量份）。

1.3 设备磨损检测试验

取上述成膜物质及其助剂2430 克，加70克上述耐磨粒子助剂非成膜物质，于TSHK/KGU混料罐中混匀，开冷却***至原料温度达到52 oC.再降低转速保温2分钟。再将原料放到另一个冷却混料罐混料至温度降到30 oC。制备结束后检验冷热混料罐，结果表明没有磨损痕迹。 1.4 设备磨损检测试验

取上述成膜物质及其助剂972 克，加28克上述耐磨粒子助剂非成膜物质，混合在Thermo Prism公司的Type Pilot 3混料罐中于1500转每分钟混料2分钟，倒出原料后检查混料罐，结果表明对混料罐无磨损痕迹。

实施例6  耐磨损及设备损耗对比试验

1、对比测试A样品：取972克实施例5成膜物粉末，加28克聚乙烯蜡包覆的30 μm刚玉制成的耐磨粒子助剂非成膜物质，混合在Thermo Prism公司的Type Pilot 3混料罐中于1500转每分钟混料2分钟，混料既得。

2、对比测试B样品：取972克实施例5成膜物粉末，加28克未经聚乙烯蜡包覆的30 μm刚玉的耐磨材料，混合在Thermo Prism公司的Type Pilot 3混料罐中于1500转每分钟混料2分钟，混料既得。

3、对比测试C样品：取972克实施例5成膜物粉末，未加任何耐磨助剂，混合在Thermo Prism公司的Type Pilot 3混料罐中于1500转每分钟混料2分钟，混料既得。

4、分别取以上对比测试A样品、对比测试B样品、对比测试C和实施例1至4制备得到的高耐磨性能的粉末涂料样品，经Gema 静电喷枪涂布于尺寸为100 x 100 x 0.7 mm的铝板上, 涂膜厚度约为 100 μm。然后于热风烘箱中在 160 oC 固化15分钟，得到涂有耐磨涂层的铝板样品A、铝板样品B和铝板样品C和实施例1至4的铝板样品。

在生产过程检测结果表明，本发明提供的对比测试A样品、对比测试C样品和实施例1至4的铝板样品对生产设备无磨损，而对比测试B样品对生产设备有一定磨损。

使用BYK-Gardner 公司生产的Taber? Abraser 5130仪器按照DIN 68861 T2标准，测试铝板样品A、铝板样品B、铝板样品C和实施例1至4的铝板样品固化涂层的耐磨耗性能。选用S-33型砂纸作摩擦材料，每测试100转换新砂纸，测试载荷为500克。测量200转涂层磨耗量。具体试验结果如下表2所示：

表2 耐磨损测试结果

由以上试验结果表明，本发明提供的高耐磨性能粉末涂料，经过大量实验筛选得到耐磨粒子及其包覆材料，能明显提高粉末涂料耐磨性，且基本对生产设备无损耗，是一种优良、易推广应用的粉末涂料。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明思路的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种具有高耐磨性能的粉末涂料，其特征在于，它包括耐磨粒子助剂非成膜物质和至少一种成膜物质，所述的耐磨粒子助剂非成膜物质由微米级粒子经表面通过包覆高分子材料制得，所述的成膜物质为可固化型高聚物体系；

所述的微米级粒子为刚玉、金刚砂、硼碳化物粒子材料中的一种或它们的混合物；所述的微米级粒子表面包覆的高分子材料为聚酰胺蜡、聚四氟乙烯改性聚乙烯蜡、聚四氟乙烯改性聚丙烯蜡中的一种或它们的混合物；

所述的可固化型高聚物体系为热固化或辐射固化高聚物，或者为热塑型高聚物；

所述的热固化高聚物为羧基聚酯树脂，羟基聚酯树脂，羧基型丙烯酸树脂、羟基型丙烯酸树脂、缩水甘油醚的丙烯酸树脂或环氧树脂中的一种或它们的混合物；所述的辐射固化高聚物为丙烯酸聚氨酯或乙烯基醚聚氨酯中的一种或它们的混合物；

所述的热塑型高聚物为聚偏氟乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、醋酸乙烯共聚物或聚酰胺中的一种或它们的混合物；

所述的耐磨粒子助剂非成膜物质和成膜物质的重量比为1:30～40。

2.根据权利要求1所述的具有高耐磨性能的粉末涂料，其特征在于，所述的微米级粒子的粒径范围为5到50μm。

3.根据权利要求1所述的具有高耐磨性能的粉末涂料，其特征在于，所述的耐磨粒子助剂非成膜物质的莫氏硬度高于7。

4.根据权利要求1所述的具有高耐磨性能的粉末涂料，其特征在于，它还包括颜料、填料、流平剂、抗UV老化剂、抗氧老化剂或固化促进剂中的一种或几种。