CN103275597B

CN103275597B - 一种耐高温超低温固化环氧聚酯粉末涂料

Info

Publication number: CN103275597B
Application number: CN201310133734.2A
Authority: CN
Inventors: 于微微; 于海峰; 李莉霞
Original assignee: HANGZHOU GOLDEAGLE PLASTIC POWDER Co Ltd
Current assignee: HANGZHOU GOLDEAGLE PLASTIC POWDER Co Ltd
Priority date: 2013-04-18
Filing date: 2013-04-18
Publication date: 2015-07-15
Anticipated expiration: 2033-04-18
Also published as: CN103275597A

Abstract

本发明公开了一种耐高温超低温固化环氧聚酯粉末涂料，解决了现有技术的低温固化环氧聚酯粉末涂料耐热性能与导热性能差，涂膜厚度较厚时，在固化时易造成涂膜内的温度不一致，使得涂膜的固化速率不一致，易造成涂膜的橘皮现象甚至开裂，影响涂膜的表面效果的问题，它由以下质量百分比的原料制成：环氧树脂30~40%，聚酯树脂15~20%，聚芳硫醚类树脂0.5~1.5%，二氧化钛10~15%，经表面处理后的纳米金属粉2~5%，二丁基锡二月桂酸酯0.5~1%，助剂1~3%，氟化钠1~5%，填料15~20%，颜料10~15%。本发明具有固化温度低，耐热性能好，物理机械性能与耐化学品性能均能满足工业要求等有益效果。

Description

一种耐高温超低温固化环氧聚酯粉末涂料

技术领域

本发明涉及一种粉末涂料，尤其是涉及一种耐高温超低温固化环氧聚酯粉末涂料。

背景技术

热固型环氧/聚酯粉末涂料是以聚酯树脂和环氧树脂为主要成膜物质的一种粉末涂料。该粉末涂料无溶剂、无污染，但是传统的热固型环氧/聚酯粉末涂料通常是在固化温度为180~200℃，固化时间为15~30min条件下固化，过高的固化温度一方面能耗高，又会对耐热性差的基材造成影响，限制了其在热敏性基材上的应用，导致其应用范围较窄；此外，由传统的热固型环氧/聚酯粉末涂料形成的涂膜只能承受耐温200℃，耐热性能较差，当温度超过200℃时，涂膜会开裂、粉化、退色，这便又限制了热固型环氧/聚酯粉末涂料在某些高温领域使用的工件上的应用；最为重要的是，传统的热固型环氧/聚酯粉末涂料导热效率差，若喷涂的涂膜厚度较薄，则在固化时对涂膜的表面效果无影响，若喷涂的涂膜厚度较厚，在固化时易造成涂膜内的温度不一致，从而使得固化速率不一致，很容易造成涂膜的橘皮现象，影响涂膜的表面效果。

中国专利公开号CN101289592A，公开日2008年10月22日，公开了一种超低温环氧树脂与聚酯树脂混合粉末涂料，按重量百分比计，各组分的含量分别为：环氧树脂32~38%；聚酯32~37%；钛白粉18~22%；流平剂0.2~1.8%；消泡剂0.3~0.5%；抗静电剂1~1.2%；安息香1%；颜料0.7~2%；增光剂0.8~1%；填料2~5%。该粉末涂料依然没有解决热固型环氧/聚酯粉末涂料耐热性能差的问题，只能在较低温度下使用，应用范围较窄，同时，若喷涂的涂膜厚度较厚，在固化时易造成涂膜内的温度不一致，形成温度梯度，从而使得涂膜的固化速率不一致，很容易造成涂膜的橘皮现象甚至开裂，影响涂膜的表面效果。

发明内容

本发明是为了解决现有技术的低温固化环氧聚酯粉末涂料耐热性能差，应用范围较窄，同时导热性能差，当涂膜厚度较厚时，在固化时易造成涂膜内的温度不一致，形成温度梯度，从而使得涂膜的固化速率不一致，易造成涂膜的橘皮现象甚至开裂，影响涂膜的表面效果的问题，提供了一种耐高温超低温固化环氧聚酯粉末涂料，本发明的固化条件为固化温度120℃，固化时间15min，大大降低粉末涂料的固化温度，提高生产效率，节能效果明显，同时解决了涂膜厚度较厚时固化速率不一致的问题，本发明的物理机械性能、耐化学品性能均能满足工业要求，可以在塑料、木材等热敏性基材的表面使用，同时还具有优异的耐热性能，能在高温领域使用，拓宽了粉末涂料的应用领域和应用范围。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种耐高温超低温固化环氧聚酯粉末涂料，由以下质量百分比的原料制成：环氧树脂30~40%，聚酯树脂15~20%，聚芳硫醚类树脂0.5~1.5%，二氧化钛10~15%，经表面处理后的纳米金属粉2~5%，二丁基锡二月桂酸酯0.5~1%，助剂1~3%，氟化钠1~5%，填料15~20%，颜料10~15%。本发明的成膜树脂为环氧树脂和聚酯树脂，本发明的一个发明点是在成膜树脂中混入聚芳硫醚类树脂，聚芳硫醚树脂与环氧树脂、聚酯树脂的相容性好，且具有优异的耐高温性能，固化时可以改善涂膜的交联密度，不仅可以提高涂膜的物理性能和耐腐蚀性能，还可以提高涂膜的耐高温性能，但是聚芳硫醚类树脂的加入会改变整个体系的熔融粘度，影响流平性，虽然可以加入流平剂改善整个体系的熔融粘度，但是这样需要加入大量的流平剂，而流平剂与树脂的相容性差，流平剂加入量过多，会影响涂膜的综合性能；本发明的另一个发明点是加入了二丁基锡二月桂酸酯，发明人在生产过程中发现，若在制备本发明时加入二丁基锡二月桂酸酯，得到的粉末涂料固化温度可降低10~20℃，使得本发明的固化温度可低至120℃，更有利于能耗的降低，究其原因可能是二丁基锡二月桂酸酯起到了固化促进剂的作用，降低了固化温度，同时二丁基锡二月桂酸酯的加入还可以改善整个体系的熔融粘度，大大降低因聚芳硫醚树脂的加入而对整个体系熔融粘度所产生的影响；本发明中又加入了经表面处理后的纳米金属粉，纳米金属粉具有良好的热导性，一是可以起到良好的散热作用，大大提高涂膜的耐高温性能；二是可以起到良好的导热作用，快速传热，降低温度梯度，使得涂膜在固化时各部位的温度能保持一致，从而使涂膜各部位的固化速率保持一致，保证涂膜的表面效果，对纳米金属粉进行表面处理，克服其团聚现象，使其在树脂中分散更加均匀，同时以提高其与树脂的相容性，使其能与树脂很好的相互浸润增加粘接强度，涂膜表面更加平整光滑，此外，纳米金属粉的加入还会提高涂膜的强度，但是纳米金属粉的加入会大大影响粉末涂料在工件表面的附着力，降低涂膜与工件之间的粘结力，使得涂膜易脱开，而为了解决这一问题，发明人在粉末涂料中加入氟化钠，氟化钠具有腐蚀性，在涂料烘烤加热的过程中会破坏工件表面的结构，使其***糙，这样便有利于提高涂膜与工件表面的粘结力，不易脱开。本发明中的颜料必须选择耐温＞180℃的，种类则可根据色彩进行任意选择。本发明配方合理，成本低，固化温度低，能提高生产效率，节能效果明显，具有良好的熔融性、流动性和固化性，物理机械性能、耐化学品性能均能满足工业要求，附着力强，可以在塑料、木材等热敏性基材的表面使用，还具有优异的耐热性能，能在高温领域使用，拓宽了粉末涂料的应用领域和应用范围，有效解决了厚度较厚的涂膜在固化时温度不一致，易造成涂膜的橘皮现象或开裂的问题。

作为优选，经表面处理后的纳米金属粉通过以下方法制得：将纳米金属粉在浸润剂中用频率15~20KHz，功率200~300W的超声波超声处理30~60min后在70~80℃下烘干即得经表面处理后的纳米金属粉，所述浸润剂由以下质量百分比的组分组成：聚氧化乙烯3~5%，硅烷偶联剂0.1~0.5%，维生素C1~5%，余量为水。硅烷偶联剂有利于纳米金属粉在树脂中的分散，聚氧化乙烯可提高纳米金属粉与树脂的相容性，而维生素C可以有效避免纳米金属粉在烘干时变黑，从而影响涂膜的外观与色泽，超声则有利于纳米金属粉末在浸润剂中的分散。

作为优选，经表面处理后的纳米金属粉粒径为10~30μm。纳米金属粉的粒径过大或过小均会影响粉末涂料的综合性能，纳米金属粉粒径为10~30μm，粉末涂料的综合性能佳。

作为优选，纳米金属粉为纳米铝粉或纳米铜粉。纳米铝粉与纳米铜粉成本低，易得，且导热效果佳，对涂料的色差影响小。

作为优选，所述环氧树脂为软化点88～93℃，环氧值在0.11~0.14的双酚A型环氧树脂。双酚A型环氧树脂成本低，采用双酚A型环氧树脂和聚酯树脂配用，不仅使涂膜总体性能良好，而且成本也比较合理。

作为优选，所述聚酯树脂为酸值在70～75mgKOH/g，软化点为85~95℃的端羧基聚酯树脂。

作为优选，所述聚芳硫醚类树脂为聚苯硫醚。

作为优选，所述助剂由流平剂、增光剂及脱气剂组成，助剂中各组分的质量百分比分别为：流平剂20~30%，增光剂25~35%，脱气剂30~40%。

作为优选，所述流平剂为乙酸-丁酸纤维素，增光剂为丙烯酸丁酯，脱气剂为安息香。

作为优选，所述填料为由质量比1：2~3的活性硅微粉与沉淀硫酸钡混合而成的混合填料。不同填料的化学组成不同，密度、硬度、粒度分布和吸油量等物理性质不同，这将影响聚酯环氧粉末涂料的反应活性和熔融粘度，同时也影响涂膜的流平性、光泽、耐冲击性和铅笔硬度等性能，本发明通过不断筛选与优化，填料采用由质量比为1：2~3的活性硅微粉与沉淀硫酸钡混合而成的混合填料，在保证粉末涂料性能的同时，可大大经低成本。

因此，本发明具有如下有益效果：

（1）配方合理，固化温度低，耐热性好，成本低，综合性能好；

（2）加入聚芳硫醚树脂，提高涂膜的耐高温性能；

（3）加入了二丁基锡二月桂酸酯，降低了固化温度，同时大大降低因聚芳硫醚树脂的加入而对整个体系熔融粘度所产生的影响；

（4）加入了经表面处理后的纳米金属粉，大大提高涂膜的耐高温性能，同时使得涂膜在固化时各部位的温度能保持一致，从而使涂膜各部位的固化速率保持一致，保证涂膜的表面效果；

（5）对纳米金属粉进行了表面处理，克服其团聚现象，使其在树脂中分散更加均匀，同时以提高其与树脂的相容性，使其能与树脂很好的相互浸润增加粘接强度；

（6）加入氟化钠，有效解决加入表面处理后的纳米金属粉所引起的涂膜与工件表面之间粘结力降低的问题。

具体实施方式

下面通过具体的实施方式对本发明做进一步的描述。

在本发明中，若非特指，所有百分比均为重量单位，所有设备和原料均可从市场购得或是本行业常用的，其中，纳米金属粉均购自焦作伴侣纳米材料工程有限公司，硅烷偶联剂购自南京奥诚化工有限公司，型号KH550。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域常规方法。

实施例1

（1）将粒径为10μm的纳米铝粉在浸润剂中用频率15KHz，功率300W的超声波超声处理30min后在70℃下烘干，得经表面处理后的纳米铝粉，所述浸润剂由以下质量百分比的组分组成：聚氧化乙烯5%，硅烷偶联剂0.1%，维生素C 1%，余量为水。

（2）按照表1的配比称取环氧树脂、聚酯树脂、聚芳硫醚类树脂、二氧化钛、经表面处理后的纳米铝粉、二丁基锡二月桂酸酯、助剂、氟化钠、填料、颜料，其中，环氧树脂为软化点88℃，环氧值在0.14的双酚A型环氧树脂，聚酯树脂为酸值在75mgKOH/g，软化点为95℃的端羧基聚酯树脂，聚芳硫醚类树脂为聚苯硫醚，助剂由流平剂、增光剂及脱气剂组成，流平剂为乙酸-丁酸纤维素，增光剂为丙烯酸丁酯，脱气剂为安息香，助剂中各组分的质量百分比见表2，填料由质量比1：2的活性硅微粉与沉淀硫酸钡混合而成，颜料为柠檬橙H10G，来斯牌号149。

（3）将各组分预混合完毕后通过双螺杆挤出机进行熔融挤出，挤出片料经冷却、粉碎、过筛后即得耐高温超低温固化环氧聚酯粉末涂料。

实施例2

（1）将粒径为20μm的纳米铝粉在浸润剂中用频率16KHz，功率260W的超声波超声处理40min后在75℃下烘干，得经表面处理后的纳米铝粉，所述浸润剂由以下质量百分比的组分组成：聚氧化乙烯4%，硅烷偶联剂0.2%，维生素C3%，余量为水。

（2）按照表1的配比称取环氧树脂、聚酯树脂、聚芳硫醚类树脂、二氧化钛、经表面处理后的纳米铝粉、二丁基锡二月桂酸酯、助剂、氟化钠、填料、颜料，其中，环氧树脂为软化点90℃，环氧值在0.12的双酚A型环氧树脂，聚酯树脂为酸值在72mgKOH/g，软化点为90℃的端羧基聚酯树脂，聚芳硫醚类树脂为聚苯硫醚，助剂由流平剂、增光剂及脱气剂组成，流平剂为乙酸-丁酸纤维素，增光剂为丙烯酸丁酯，脱气剂为安息香，助剂中各组分的质量百分比见表2，填料由质量比1：2.5的活性硅微粉与沉淀硫酸钡混合而成，颜料为铁蓝。

实施例3

（1）将粒径为30μm的纳米铝粉在浸润剂中用频率20KHz，功率200W的超声波超声处理60min后在80℃下烘干，得经表面处理后的纳米铝粉，所述浸润剂由以下质量百分比的组分组成：聚氧化乙烯3%，硅烷偶联剂0.5%，维生素C 5%，余量为水。

（2）按照表1的配比称取环氧树脂、聚酯树脂、聚芳硫醚类树脂、二氧化钛、经表面处理后的纳米铝粉、二丁基锡二月桂酸酯、助剂、氟化钠、填料、颜料，其中，环氧树脂为软化点93℃，环氧值在0.11的双酚A型环氧树脂，聚酯树脂为酸值在70mgKOH/g，软化点为85℃的端羧基聚酯树脂，聚芳硫醚类树脂为聚苯硫醚，助剂由流平剂、增光剂及脱气剂组成，流平剂为乙酸-丁酸纤维素，增光剂为丙烯酸丁酯，脱气剂为安息香，助剂中各组分的质量百分比见表2，填料由质量比1：3的活性硅微粉与沉淀硫酸钡混合而成，颜料为氧化铁红。

表1 实施例中耐高温超低温固化环氧聚酯粉末涂料各原料组分质量百分比

组分	实施例1	实施例2	实施例3
				环氧树脂	40%	30.50%	30%
聚酯树脂	15%	15.50%	20%
				聚芳硫醚类树脂	0.50%	0.60%	1.50%
二氧化钛	10%	15%	11%
				经表面处理后的纳米铝粉	2%	5%	3%
二丁基锡二月桂酸酯	0.50%	0.60%	1%
				助剂	1%	1.10%	3%
氟化钠	1%	1.20%	5%
				填料	20%	15.50%	15%
颜料	10%	15%	10.50%

表2 各实施例助剂中各组分质量百分比

助剂	实施例1	实施例2	实施例3
				乙酸-丁酸纤维素	30%	35%	40%
丙烯酸丁酯	30%	35%	25%
				安息香	40%	30%	35%

本发明的耐高温超低温固化环氧聚酯粉末涂料在固化温度120℃，固化时间15min的固化条件下固化后，得到的涂膜具有以下特征性质：

性能指标	标准或方法	检测结果
			60°光泽	GB/T9754-1988	＞90%
附着力(划格法)	GB/T9286-1998	≤1级
			铅笔硬度	GB/T6739-1996	2
抗冲击性(Kg.cm)	GB/T1732-1993	50
			弯曲试验（mm）	GB/T6742-1986	2
盐雾试验	GB/T1771-1991	＞500h
			湿热试验	GB/T1740-1979	＞1000h
耐热性	保光性能优异，E≤0.3-0.4	250℃/24h（白色）

本发明的固化条件为120℃，15min，较现有的环氧聚酯粉末涂料可降低能耗30％以上，节能效果非常显著，同时本发明物理机械性能、耐化学品性能均能满足工业要求，可以在塑料、木材等热敏性基材的表面使用，还具有优异的耐热性能，最高耐热温度达到300℃，能在高温领域使用，拓宽了粉末涂料的应用领域和应用范围。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims

1.一种耐高温超低温固化环氧聚酯粉末涂料，其特征在于，由以下质量百分比的原料制成：环氧树脂30~40%，聚酯树脂15~20%，聚芳硫醚类树脂0.5~1.5%，二氧化钛10~15%，经表面处理后的纳米金属粉2~5%，二丁基锡二月桂酸酯0.5~1%，助剂1~3%，氟化钠1~5%，填料15~20%，颜料10~15%，其中经表面处理后的纳米金属粉通过以下方法制得：将纳米金属粉在浸润剂中用频率15~20KHz，功率200~300W的超声波超声处理30~60min后在70~80℃下烘干即得经表面处理后的纳米金属粉，所述浸润剂由以下质量百分比的组分组成：聚氧化乙烯3~5%，硅烷偶联剂0.1~0.5%，维生素C1~5%，余量为水。

2.根据权利要求1所述的一种耐高温超低温固化环氧聚酯粉末涂料，其特征在于，经表面处理后的纳米金属粉粒径为10~30μm。

3.根据权利要求2所述的一种耐高温超低温固化环氧聚酯粉末涂料，其特征在于，纳米金属粉为纳米铝粉或纳米铜粉。

4.根据权利要求1所述的一种耐高温超低温固化环氧聚酯粉末涂料，其特征在于，所述环氧树脂为软化点88～93℃，环氧值在0.11~0.14的双酚A型环氧树脂。

5.根据权利要求1所述的一种耐高温超低温固化环氧聚酯粉末涂料，其特征在于，所述聚酯树脂为酸值在70～75mgKOH/g，软化点为85~95℃的端羧基聚酯树脂。

6.根据权利要求1所述的一种耐高温超低温固化环氧聚酯粉末涂料，其特征在于，所述聚芳硫醚类树脂为聚苯硫醚。

7.根据权利要求1所述的一种耐高温超低温固化环氧聚酯粉末涂料，其特征在于，所述助剂由流平剂、增光剂及脱气剂组成，助剂中各组分的质量百分比分别为：流平剂30~40%，增光剂25~35%，脱气剂30~40%。

8.根据权利要求7所述的一种耐高温超低温固化环氧聚酯粉末涂料，其特征在于，所述流平剂为乙酸-丁酸纤维素，增光剂为丙烯酸丁酯，脱气剂为安息香。

9.根据权利要求1所述的一种耐高温超低温固化环氧聚酯粉末涂料，其特征在于，所述填料为由质量比1：2~3的活性硅微粉与沉淀硫酸钡混合而成的混合填料。