CN110373096B - 一种环保节能粉末涂料及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种环保节能粉末涂料及其制备方法和应用，包括：复合聚酯树脂A 50份～70份；固化剂3份～10份，其他助剂10～30份。其制备方法是将聚酯树脂A和改性催化剂混合均匀后经双螺杆挤出机熔融挤出，冷却压片至常温，破碎得到复合聚酯树脂A；将复合聚酯树脂A、固化剂、其它助剂投放于预混缸中，混合均匀后再经双螺杆挤出机熔融挤出，冷却压片至常温，最后通过高速粉碎机破碎分级，制成粒径为30um‑35um的粉末，即得。本发明先将聚酯树脂A和改性催化剂熔融活化，再与固化剂等其它物料混合挤出，最终制得可大幅降低固化温度的环保节能产品，产品物理、化学性能优异，应用领域广泛，可用于建筑、一般工业、家电家具、通讯设备、汽车配件等行业，适用于户内与户外粉末涂装。

Description

一种环保节能粉末涂料及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于粉末涂料技术领域，具体涉及一种环保节能粉末涂料及其制备方法和应用。

背景技术

进入21世纪以来，粉末涂料与涂装以节省资源与能源、无公害、劳动生产效率高和便于实现自动化涂装等特点，迅速成为涂料行业新产品和新工艺的代表。现在粉末涂料已经成为公认的符合高生产效率、优良涂膜性能、生态环保型、经济型的4E涂料产品,并成为在环保涂料品种中发展最快的涂料，但目前常规粉末涂料固化温度一般都在200℃甚至以上，如此高温需消耗大量能源，不符合节能减排的市场趋势；而市面上已推出的低温固化（130℃）产品由于配方成本、工艺限制和运输储存等问题无法大规模使用。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的不足，本发明的首要目的在于提供一种环保节能粉末涂料，既能大幅降低固化温度，同时还可控制配方成本、便于生产和运输储存，从而能够大规模使用，达到节能减排目的。

本发明的另一目的在于提供上述环保节能粉末涂料的制备方法。

本发明的另一目的在于提供上述环保节能粉末涂料的应用。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种环保节能粉末涂料，按重量份数计，包括以下组分：

复合聚酯树脂A 50份～70份；

固化剂 3份～10份；

其他助剂 10份～30份；

其中，所述复合聚酯树脂A，按重量份数计，包括：

聚酯树脂A 90份～100份；

改性催化剂 0.5份～6份；

所述聚酯树脂A的酸值为45～70mgKOH/g；所述复合聚酯树脂A的粒径为25um～30um。

所述聚酯树脂A的酸值为45～70mgKOH/g，酸值过低会导致反应速度过慢，将使涂层在160℃固化不完全而影响产品性能；所述复合聚酯树脂A粒径为25um～30um，若粒径大于30um，会影响复合聚酯树脂A在后续工艺挤出时的分散，将导致涂层在160℃固化不充分而影响产品性能。

优选的，所述固化剂为异氰尿酸三缩水甘油酯或羟烷基酰胺中的一种或两种的混合。

优选的，所述改性催化剂选自改性2-甲基咪唑、改性2-苯基咪唑啉或改性三苯基膦中的一种或几种的混合。该改性催化剂是将原催化剂微粉化，并用气相二氧化硅稀释，可通过本领域常规手段制备得到。

优选地，所述聚酯树脂A为端羧基聚酯树脂，其酸值为50～60mgKOH/g；所述聚酯树脂A的分子量为3000~5000；所述复合聚酯树脂A的粒径为25um～30um。

改性催化剂本身可降低涂层反应温度，但降幅比较小（不超过10度），在本发明专利中我们先将其与聚酯树脂在高温条件下熔融混炼剪切，可使改性催化剂初步活化，同时与聚酯分散的更加均匀，在二次熔融挤出后改性催化剂的活性进一步提高，从而可将固化温度降的更低。

本发明通过研究发现，聚酯树脂A和改性催化剂的搭配比例对涂层的性能有较大影响，当聚酯树脂A用量过高，涂层固化不完全，物理性能明显变差；聚酯树脂A用量过低，由于催化剂活性过高极易在二次挤出时发生化学反应使涂层部分胶化而影响性能。因此，优选的，所述聚酯树脂A与改性催化剂的质量比为20：1～50：1。

根据实际需要，本发明的环保节能粉末涂料会适当添加其他助剂，所述其他助剂选自以下中的一种或几种：流平剂、消泡剂、光亮剂、颜填料。其用量根据实际情况适当添加。

所述流平剂为聚丙烯酸酯、含硅丙烯酸酯或氢化蓖麻油中的一种或几种的混合；

所述消泡剂为苯偶姻或二甲基聚硅氧烷中的一种或两种的混合；

所述光亮剂为丙烯酸酯共聚物或含硅丙烯酸酯共聚物中的一种或几种的混合。

所述颜填料为硫酸钡或碳酸钙、二氧化钛或氧化铁中的一种或几种的混合。

本发明还提供了上述环保节能粉末涂料的制备方法，包括如下步骤：

a、将聚酯树脂A和改性催化剂混合均匀后经双螺杆挤出机熔融挤出，压片冷却至常温，破碎得到复合聚酯树脂A；

b、按比例将复合聚酯树脂A、固化剂、其他助剂投放于预混缸中，混合均匀后经双螺杆挤出机熔融挤出，压片冷却至常温，然后通过高速粉碎机破碎分级，制成粒径为30um-35um的粉末，即得。

优选的，步骤a中，双螺杆挤出机熔融挤出温度为130℃-160℃。

优选的，步骤b中，双螺杆挤出机熔融挤出温度为80℃-120℃。

本发明制备工艺采用先制备复合聚酯树脂A，再将复合聚酯树脂A与其他组分熔融挤出，

可使改性催化剂的活性大大提高，最终与特定聚酯实现160℃低温固化。

本发明还提供了上述的环保节能粉末涂料在建筑、一般工业、家电家具、通讯设备、汽车配件等行业中的应用，所述环保节能粉末涂料的涂层厚度为50um-120um，优选为60um-80um。

优选地，所述的环保节能粉末涂料在建材、一般工业、家电、家具、通讯设备、汽车配件上涂装的应用，所述环保节能粉末涂料的固化温度在160℃。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1） 本发明先将聚酯树脂A和改性催化剂在高温熔融挤出，初步活化改性催化剂，再经过与其它助剂等二次熔融挤出，通过提高改性催化剂活性来大幅降低涂层固化温度，实现160℃低温固化，与200℃固化的常规产品相比可大幅节省能源；

2） 本发明主要通过原料的改性与特殊工艺来实现160℃低温固化，所以配方与工艺成本大幅降低，与130℃低温固化产品相比有非常大的成本优势，可大规模量产。

3） 本发明在整个生产、施工过程零VOC排放，固化温度大幅降低，属新一代节能环保产品；

4） 本发明制备方法简单，使用方便。

具体实施方式

下面给出实施例以对本发明进行具体的描述，但不限于此。

现对实施例及对比例所用的原材料做如下说明，但不限于这些材料：

聚酯树脂A：酸值为45～70mgKOH/g，来源于市购；

改性催化剂：市购；

固化剂为羟烷基酰胺，来源于市购；

流平剂为聚丙烯酸酯，来源于市购；

消泡剂为苯偶姻，来源于市购；

光亮剂为丙烯酸酯共聚物，来源于市购；

颜填料为硫酸钡，来源于市购。

实施例1-6和对比例1-4：

a、按表1配比将聚酯树脂A和改性催化剂混合均匀后经双螺杆挤出机熔融挤出，双螺杆挤出机熔融挤出温度为150℃，压片冷却至常温，破碎得到粒径为25um-30um的复合聚酯树脂A；

b、按表2配比将复合聚酯树脂A、固化剂、流平剂、消泡剂、光亮剂、颜填料投放于预混缸中，混合均匀后经双螺杆挤出机熔融挤出，双螺杆挤出机熔融挤出温度为100℃，压片冷却至常温，最后通过高速粉碎机破碎分级，制成粒径为30um-35um的粉末，即得。

实施例7：

破碎得到粒径为60um-70um的复合聚酯树脂A，其余同实施例1。

对比例5：

将聚酯树脂A、改性催化剂、固化剂、流平剂、消泡剂、光亮剂、颜填料投放于预混缸中混合均匀，研磨后经分散机分散，制成粒径为30um-35um的粉末，即得，各成分含量同实施例1。

应用例1

将上述制备得到的粉末经静电枪喷涂于马口铁板上，在160℃X8分钟的烘烤条件下熔融固化成膜，干膜厚度为60-80um，检测涂层的耐冲击性、铅笔硬度、附着力、耐弯曲性、耐中性盐雾等性能，具体检测标准及结果如表3所示。

表1： 复合聚酯树脂A的组成（重量份）

表2各实施例及对比例中各组份的具体配比（重量份）

表3各实施例和对比例试样的性能测试数据

由表3结果可知，实施例1~6的环保节能粉末涂料在160℃的固化温度下，能够具有良好的耐冲击性、铅笔硬度、附着力、耐弯曲性、中性盐雾等。然而，从对比例1和2可知，复合聚酯树脂A的粒径对粉末涂料的各项性能指标带来了显著影响，具体的，对比例1的粒径较大，固化时反应活性不够导致涂层固化不完全，盐雾性能较差；对比例2的粒径较小，

反应活性太强，导致其在生产过程中已经有部分反应造成涂层很脆，物理性能很差。

从对比例3和4可知，聚酯树脂A的酸值对粉末涂料的各项性能指标带来了显著影响，具体的，对比例3的酸值较小，涂层固化时交联密度太小，综合机械性能不好；对比例4的酸值较大，固化时交联密度过高而使涂层柔韧性变差。

从实施例1和对比例5可知，本发明将聚酯树脂A、改性催化剂在高温条件下熔融混炼剪切，可使改性催化剂初步活化，同时与聚酯分散的更加均匀，在二次熔融挤出后改性催化剂的活性进一步提高，从而可将固化温度降的更低。

从实施例1和实施例7可知，复合聚酯树脂A的粒径为60um-70um时，体系固化不够充分，综合性能未达到最优状态。

本发明的环保节能粉末可大规模用于建筑、一般工业、家电家具、通讯设备、汽车配件等行业。

应用例2

优选上述实施例2，分别用不同温度烘烤，最终筛选出性能良好、固化温度最低的工艺条件：

表4实施例2在不同固化条件下的性能测试数据

由表4实验结果可知，此专利节能粉在160℃X8即可完全固化，综合物理、化学、防腐等性能极佳。160℃以下固化不完全，综合性能不良，不适合用于实际应用中；160℃以上均可固化完全，各方面性能良好，但对比而言资源浪费，不符合节能减排，所以最佳固化条件160℃X8min,其达到了综合性能与节能降耗完美结合，适合于大规模推广运用。

Claims (9)

1.一种环保节能粉末涂料，其特征在于，按重量份数计，包括以下组分：

复合聚酯树脂A 50份～70份；

固化剂 3份～10份；

其他助剂 10份～30份；

其中，所述复合聚酯树脂A，按重量份数计，包括：

聚酯树脂A 90份～100份；

改性催化剂 0.5份～6份；

所述聚酯树脂A的酸值为45～70mgKOH/g；所述复合聚酯树脂A的粒径为25μ m ～30μ m ；

所述聚酯树脂A与改性催化剂的质量比为20：1～50：1；

所述环保节能粉末涂料的制备方法，包括如下步骤：

a、将聚酯树脂A和改性催化剂混合均匀后经双螺杆挤出机熔融挤出，压片冷却至常温后，破碎得到复合聚酯树脂A；

b、按比例将复合聚酯树脂A、固化剂、其他助剂混合均匀后经双螺杆挤出机熔融挤出，压片冷却至常温，然后破碎分级，制成粒径为30微米 -35μ m 的粉末，即得；

步骤a中，双螺杆挤出机熔融挤出温度为130℃-160℃；步骤b中，双螺杆挤出机熔融挤出温度为80℃-120℃；

所述改性催化剂选自改性2-甲基咪唑、改性2-苯基咪唑啉或改性三苯基膦中的一种或几种的混合。

2.根据权利要求1所述的环保节能粉末涂料，其特征在于，所述固化剂为异氰尿酸三缩水甘油酯或羟烷基酰胺中的一种或两种的混合。

3.根据权利要求1所述的环保节能粉末涂料，其特征在于，所述聚酯树脂A为端羧基聚酯树脂，其酸值为50～60mgKOH/g；所述聚酯树脂A的分子量为3000~5000；所述复合聚酯树脂A的粒径为25μ m ～30μ m 。

4.根据权利要求1所述的环保节能粉末涂料，其特征在于，所述其他助剂选自以下中的一种或几种：流平剂、消泡剂、光亮剂、颜填料。

5.根据权利要求4所述的环保节能粉末涂料，所述流平剂为聚丙烯酸酯、含硅丙烯酸酯或氢化蓖麻油中的一种或几种的混合；所述消泡剂为苯偶姻或二甲基聚硅氧烷中的一种或两种的混合；所述光亮剂为丙烯酸酯共聚物或含硅丙烯酸酯共聚物中的一种或几种的混合；所述颜填料为硫酸钡或碳酸钙、二氧化钛或氧化铁中的一种或几种的混合。

6.根据权利要求1-5任一项所述的环保节能粉末涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

a、将聚酯树脂A和改性催化剂混合均匀后经双螺杆挤出机熔融挤出，压片冷却至常温后，破碎得到复合聚酯树脂A；

b、按比例将复合聚酯树脂A、固化剂、其他助剂混合均匀后经双螺杆挤出机熔融挤出，压片冷却至常温，然后破碎分级，制成粒径为30μ m -35μ m 的粉末，即得。

7.根据权利要求6所述的环保节能粉末涂料的制备方法，其特征在于，步骤a中，双螺杆挤出机熔融挤出温度为130℃-160℃；步骤b中，双螺杆挤出机熔融挤出温度为80℃-120℃。

8.根据权利要求1-5任一项所述的环保节能粉末涂料在建材、一般工业、家电、家具、通讯设备、汽车配件上涂装的应用。

9.根据权利要求8所述的环保节能粉末涂料在建材、一般工业、家电、家具、通讯设备、汽车配件上涂装的应用，其特征在于，所述环保节能粉末涂料的固化温度在160℃。