CN106893461A - 珠光粉复合型粉末涂料及其制备方法 - Google Patents

珠光粉复合型粉末涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于粉末涂料技术领域，具体涉及一种珠光粉复合型粉末涂料及其制备方法。珠光粉复合型粉末涂料由如下原料制成：聚对苯二甲酸新戊二醇酯、异氰尿酸三缩水甘油酯、季铵盐类电荷调整剂、丙烯酸酯型流平剂、安息香脱气剂、受阻胺结构光稳定剂、颜料、珠光粉。本发明的珠光粉复合型粉末涂料含珠光粉高，喷涂后的涂层能够达到液体珠光涂料的表面效果，带电性能好，静电喷涂施工容易，并且喷涂稳定。

Description

珠光粉复合型粉末涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于粉末涂料技术领域，具体涉及一种珠光粉复合型粉末涂料及其制备方法。
背景技术
粉末涂料是一种不含溶剂、100％固体粉末状的涂料。具有零VOC排放、可回收利用、涂膜性能优异等优势。近些年各国对环保要求不断提高，具有污染性的涂装材料也不断被取代，作为具有明显环保优势的粉末涂料得到了较好的发展。其中在金属材质、高分子塑料材质、木质材质等不同领域，粉末涂料正在不断的代替液体油漆，成为应用更广、更环保的涂装新材料。
珠光粉是以金属氧化物薄层包覆的云母片为主要成分的一种珠光颜料。由于珠光粉对入射光线会通过多重反射、干涉而体现出珠光效果，因此其具有柔和的珍珠光泽，这种特殊的光泽有着其他颜料无可比拟的效果。并且珠光粉拥有较好的耐候性、耐高温、耐化学品、电绝缘性和无毒等特性，因此带有珠光粉的涂料已被广泛应用于汽车机车、建筑建材、家电、家具、日常用品、一般工业等诸多领域。
当前来说，对于珠光效果更好、珠光粉含量较高的涂装材料大部分为液体油漆涂料，并且其属于涂料中较高端的类型。环保的粉末涂料在其他品种中已经基本可以取代油漆了，但是由于粉末涂料和珠光粉的特性，使用传统制备工艺制备高珠光粉含量的粉末涂料是比较困难的。这是由以下原因造成的：粉末涂料的制备需要经过原材料的熔融混炼挤出、高速粉碎，如果在这个过程中添加珠光粉，它虽然可以与粉末涂料进行较好的粘合，但是熔融混炼挤出和高速破碎都会对珠光粉表面结构造成破坏，不能显现出珠光的效果。要达到较好的珠光效果，珠光粉必须是在粉末涂料制成后再添加。粉末涂料和珠光粉同为固体颗粒，但是珠光粉的云母片为绝缘的，带电性能很差。而粉末涂料的后期喷涂都是通过静电喷枪使粉末粒子带电进行喷涂的。因此把珠光粉添加到粉末涂料中，在后期的喷涂施工中由于粉末粒子和珠光粉粒子带电量不同，会造成涂膜表面珠光粉分布不均、涂膜外观不稳定等问题。
制备珠光粉复合型粉末涂料研究较多的方法有三类，一是干混工艺，具有技术工艺简单，设备简单等特点，但是干混后珠光颗粒不能够跟粉末涂料颗粒粘连在一起，所以珠光粉末涂料在静电喷涂中不稳定，工件表面珠光粉分布不均匀，影响涂装表面美观。并且干混工艺很难制备高珠光粉含量的复合型粉末涂料。例如中国专利CN103160181A，公开了一种珠光粉末涂料及其制备方法，本发明的珠光粉末涂料就是将粉末涂料颗粒和银粉珠光粉颗粒进行干混制备的。
第二种是邦定技术，本工艺需要特定的邦定设备和根据不同的粉末涂料设定不同的邦定工艺参数。相比干混工艺，邦定制备的珠光复合粉末涂料具有更稳定的性能。邦定工艺是将粉末涂料预热到其软化点，然后加入珠光粉将其与粉末涂料颗粒粘连在一起的技术，因此粉末涂料在静电喷涂中两种颗粒不会分离，喷涂效果较稳定。但是由于粉末涂料每个颗粒能够粘连的珠光颗粒是有限的，因此当在邦定工艺中加入过多的珠光颗粒后，就会出现邦定效果差，喷涂后效果不稳定等问题。邦定工艺同样也不适用于制备高珠光含量的粉末涂料。例如中国专利CN103146272A，公开了一种增强闪光效果的金属粉末涂料及其制备方法，其应用了邦定技术制备得到了增强闪光效果的粉末涂料。中国专利CN103820010A，公开了一种铝型材用闪光立体木纹粉末涂料及其制备方法以及该粉末涂料的喷涂工艺，应用邦定工艺制备得到了闪光效果的木纹粉末涂料。
第三种是采用非传统的制备方法。也是能够制备出高珠光粉含量粉末涂料最理想的方法。例如中国专利CN101302366，公开了一种金属粉末涂料及其制备方法和涂层金属板。本发明制备方法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，加入金属颜料进行混合，采用加压喷雾干燥的方法，得到金属颜料被树脂均匀包裹的金属粉末涂料粉体。本发明有效解决现有技术很难生产出带电均匀的金属粉末涂料。但是由于其工艺中采用了有机溶剂，在一定程度上对环境造成了污染，并且有机溶剂对部分原材料的性能会有影响。
另外采用超临界CO2流体技术制备不同功能的粉末涂料的研究较多，但是因为每个涂料的功能不同，虽然都采用了一样的制备技术，但是粉末涂料的配方设计、原材料的匹配使用都不同。这些专利都有不同的技术要点来解决不同的技术问题，因此彼此之间存在不同的技术方案。例如中国专利CN104559694A，公开了一种热固性超细粉末涂料及其制备方法。其采用超临界CO2流体工艺制成，原材料包括树脂30-70份；固化剂2-25份；安息香0.2-0.7份；流平剂0.05-0.75份；脱气剂0.1-0.4份；颜填料2.5-22.5份和抗氧剂0-5份。粉末涂料粒径在10-20μm，粒径分布均匀、几何构型均一、涂层膜厚在30-50μm之间；可以应用于有薄涂要求、汽车面漆或丙烯酸粉末涂料等领域。中国专利CN104109453A，公开了一种复合化功能型农业机械罩光粉末涂料及其生产工艺。该粉末涂料包括如下质量份的组分：聚酯/丙烯酸树脂复合物2-8份、聚酯树脂30-50份、环氧改性丙烯酸树脂12-22份、纳米级玻璃粉20-35份、交联剂1-5份、助剂1-2.5份；其制备方法采用超临界二氧化碳流体法。该粉末涂料即能防腐防锈、又具有优异的耐候性，其生产工艺能耗小、效率高，降低了生产加工温度。中国专利CN104140746A，公开了一种复合型功能化红外反射工程机械粉末涂料及其生产工艺。该粉末涂料包括如下质量份的组分：聚酯/丙烯酸树脂复合物2-8份、聚酯树脂30-50份、环氧改性丙烯酸树脂10-20份、红外反射颜料15-35份、交联剂1-5份、填料8-18份、助剂1-2.5份；其生产工艺采用超临界二氧化碳流体法。该粉末涂料既具防腐防锈、又具有优异的耐候性，其生产工艺能耗小、效率高，降低了生产加工温度。中国专利CN105885499A，公开一种热固性耐刮户外低光粉末涂料及其制备工艺。本粉末涂料主要包括至少一种含环氧基的树脂如环氧基丙烯酸树脂，环氧树脂，异氰脲酸三缩水甘油酯和至少一种含羧基的树脂如羧基聚酯树脂，羧基丙烯酸树脂组成。本发明的户外低光粉末涂料是由超临界态二氧化碳使得涂料各种成分流体化而制备的，具有耐刮性好，光泽可降到5％等特点。
发明内容
本发明的目的是提供一种珠光粉复合型粉末涂料，具有珠光粉含量高、带电性好、粉末涂料颗粒为微球形、静电喷涂稳定、涂膜硬度高、耐候性好的特点，代替珠光型的油漆，成为应用更广的、更环保的涂装新材料；本发明同时提供了珠光粉复合型粉末涂料的制备方法，科学合理、简单易行。
本发明所述的珠光粉复合型粉末涂料，由如下重量百分比的原料制成：
所述的聚对苯二甲酸新戊二醇酯的酸值为28-40mgKOH/g。
所述的季铵盐类电荷调整剂为3-月桂酰胺丙基三甲基铵甲基硫酸甲基酯。
所述的受阻胺结构光稳定剂为巴斯夫公司的Tinuvin 144。
所述的颜料为钛白颜料或炭黑颜料。
本发明所述的珠光粉复合型粉末涂料的制备方法是将原料放入超临界反应釜中混合均匀，控制反应釜内CO2含量、温度、压力和喷出口温度，即得。
所述的CO2含量为20-45wt％。
所述的温度为45-75℃。
所述的压力为80-120Kg/cm2。
所述的喷出口温度为55-60℃。
本发明的技术原理如下：
(1)本发明采用超临界CO2流体技术制备珠光粉复合型粉末涂料，完全区别于传统的制备工艺，能够制备出珠光粉含量高、静电喷涂稳定的复合型粉末涂料。
由于传统工艺制备珠光粉型粉末涂料是先制备出粉末涂料颗粒，是通过把粉末涂料的原材料进行熔融混炼挤出、高速粉碎等工序，这个过程中由于存在较高的温度和较强的剪切力，珠光粉很容易被破坏而失去应有的珠光效果，这个过程是不适合添加珠光粉的。然而珠光粉在粉末涂料制成后再添加，由于粉末涂料和珠光粉同为固体颗粒，粉末涂料很难将珠光粉颗粒包裹完全，两种颗粒基本为完全分开的。但是珠光粉的云母片为绝缘的，带电性能很差。而粉末涂料的后期喷涂都是通过静电喷枪使粉末粒子带电进行喷涂的。因此把珠光粉添加到粉末涂料中，在后期的喷涂施工中由于粉末粒子和珠光粉粒子带电量不同，随着珠光粉含量的增加，会明显造成涂膜表面珠光粉分布不均，涂膜外观不稳定等问题。
采用超临界CO2流体技术制备珠光粉复合型粉末涂料，由于在CO2达到超临界状态时，高压釜内的珠光粉复合型粉末涂料的原材料也为流体状态，各种原材料和珠光粉能够很好的混合，整个过程不存在高温和高剪切力，当粉末涂料从喷嘴喷出后，珠光粉颗粒可以被粉末涂料其他原材料较好的包裹住。此工艺技术能够制备出珠光粉含量高、静电喷涂稳定的珠光粉复合型粉末涂料。
(2)本发明粉末涂料中根据配方设计和制备工艺特点，添加了季铵盐类电荷调整剂。相比于传统的粉末涂料，本发明的珠光粉复合型粉末涂料由于含有较多量的珠光粉，而珠光粉是以云母片为主要成分的颗粒，其带电性较差。因此为了提高珠光粉复合型粉末涂料使用静电喷涂时的稳定性和带电性，在本专利产品的配方设计中，根据其他原材料的匹配特性和相容性，添加了季铵盐类电荷调整剂。季铵盐类电荷调整剂为阳离子型抗静电剂，由于其具有表面活性特征而吸附空气中的水分，表面活性剂产生极化或者电离，形成极薄的导电层，形成电荷的导电通道，从而在粉末涂料静电喷涂中起到电荷调整的作用，促进不易带电的珠光粉复合型粉末涂料静电喷涂的稳定性。
(3)本发明粉末涂料中根据配方设计和制备工艺特点，添加了受阻胺结构光稳定剂。受阻胺结构光稳定剂为具有受阻胺结构的一类光稳定剂，由于受阻胺结构具有较大的介电常数，极性较大，复合粉末涂料使用静电喷涂时能够产生极化，从而促进珠光粉复合型粉末涂料带电，提高其静电喷涂稳定性。并且受阻胺结构光稳定剂能够抗紫外线，明显提高涂层的户外耐老化性能，因此在本专利珠光粉复合型粉末涂料配方设计中起到双重的和较重要的作用。
并且季铵盐类电荷调整剂和受阻胺结构光稳定剂都为和本专利产品配方中其他原材料匹配和相容性较好的材料，在提高其带电性和耐候性能的同时不会产生负面作用，给本专利的珠光粉复合型粉末涂料带来较好的综合性能。
(4)由于配方和工艺的改进，本专利珠光粉复合型粉末涂料具有较高的珠光粉含量。珠光粉具有较好的耐候性能和较高的硬度，因此本专利的珠光粉复合型粉末涂料喷涂的涂层也具有较好的耐候性和硬度，综合性能优异。
本发明制备得到珠光粉复合型粉末涂料中珠光粉颗粒被部分或者完全包裹，整个粉末涂料颗粒为微球形。
本发明对配方进行设计，选用相容性好的原材料，并且根据珠光粉不易带电、静电喷涂困难的特点对配方进行调整，采用超临界CO2流体技术制备出珠光粉被粉末涂料包裹好，珠光粉含量高，粉末涂料带电性好，静电喷涂稳定，涂膜硬度高、耐候性好的珠光粉复合型粉末涂料。本发明的高珠光粉含量的复合型粉末涂料综合性能优异，并且无VOC排放，具有明显的环保优势，对取代高珠光粉含量的油漆有一定的推动作用。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
(1)本发明的珠光粉复合型粉末涂料含珠光粉高，喷涂后的涂层能够达到液体珠光涂料的表面效果。
(2)本发明的珠光粉复合型粉末涂料中珠光粉被包覆较好，粉末涂料颗粒和珠光粉颗粒不会完全分离，静电喷涂稳定，涂膜中珠光粉分布均匀。
(3)本发明的珠光粉复合型粉末涂料带电性能好，静电喷涂施工容易，并且喷涂稳定。
(4)本发明的珠光粉复合型粉末涂料耐候性能比普通珠光粉末涂料户外耐候性能更好和硬度更大。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步描述。
实施例1
原料组成如下，以重量百分比计：
聚对苯二甲酸新戊二醇酯的酸值为28mgKOH/g。
季铵盐类电荷调整剂为3-月桂酰胺丙基三甲基铵甲基硫酸甲基酯。
受阻胺结构光稳定剂为巴斯夫公司的Tinuvin 144。
将原料放入超临界反应釜中混合均匀，控制反应釜内CO2含量为38wt％，温度为66℃，压力为110Kg/cm2，喷出口温度为58℃。制备得到珠光粉颗粒被部分或者完全包裹，整个粉末涂料颗粒为微球形的珠光粉复合型粉末涂料。
实施例1产品具体性能见表1。
实施例2
原料组成如下，以重量百分比计：
聚对苯二甲酸新戊二醇酯的酸值为40mgKOH/g。
季铵盐类电荷调整剂为3-月桂酰胺丙基三甲基铵甲基硫酸甲基酯。
受阻胺结构光稳定剂为巴斯夫公司的Tinuvin 144。
将原料放入超临界反应釜中混合均匀，控制反应釜内CO2含量为26wt％，温度为52℃，压力为95Kg/cm2，喷出口温度为56℃。制备得到珠光粉颗粒被部分或者完全包裹，整个粉末涂料颗粒为微球形的珠光粉复合型粉末涂料。
实施例2产品具体性能见表1。
实施例3
原料组成如下，以重量百分比计：
聚对苯二甲酸新戊二醇酯的酸值为30mgKOH/g。
季铵盐类电荷调整剂为3-月桂酰胺丙基三甲基铵甲基硫酸甲基酯。
受阻胺结构光稳定剂为巴斯夫公司的Tinuvin 144。
将原料放入超临界反应釜中混合均匀，控制反应釜内CO2含量为42wt％，温度为49℃，压力为115Kg/cm2，喷出口温度为60℃。制备得到珠光粉颗粒被部分或者完全包裹，整个粉末涂料颗粒为微球形的珠光粉复合型粉末涂料。
实施例3产品具体性能见表1。
表1实施例1-3产品相关性能测试结果
由表1可知，实施例1-3得到的珠光粉复合型粉末涂料具有珠光粉含量高、带电性好、静电喷涂稳定、涂膜硬度高、耐候性好等特点，综合性能符合或者优于国家或者行业标准。

Claims (10)

1.一种珠光粉复合型粉末涂料，其特征在于由如下重量百分比的原料制成：
2.根据权利要求1所述的珠光粉复合型粉末涂料，其特征在于所述的聚对苯二甲酸新戊二醇酯的酸值为28-40mgKOH/g。
3.根据权利要求1所述的珠光粉复合型粉末涂料，其特征在于所述的季铵盐类电荷调整剂为3-月桂酰胺丙基三甲基铵甲基硫酸甲基酯。
4.根据权利要求1所述的珠光粉复合型粉末涂料，其特征在于所述的受阻胺结构光稳定剂为巴斯夫公司的Tinuvin 144。
5.根据权利要求1所述的珠光粉复合型粉末涂料，其特征在于所述的颜料为钛白颜料或炭黑颜料。
6.一种权利要求1-5任一所述的珠光粉复合型粉末涂料的制备方法，其特征在于将原料放入超临界反应釜中混合均匀，控制反应釜内CO2含量、温度、压力和喷出口温度，即得。
7.根据权利要求6所述的珠光粉复合型粉末涂料的制备方法，其特征在于所述的CO2含量为20-45wt％。
8.根据权利要求6所述的珠光粉复合型粉末涂料的制备方法，其特征在于所述的温度为45-75℃。
9.根据权利要求6所述的珠光粉复合型粉末涂料的制备方法，其特征在于所述的压力为80-120Kg/cm2。
10.根据权利要求6所述的珠光粉复合型粉末涂料的制备方法，其特征在于所述的喷出口温度为55-60℃。
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