CN115260880B - 一种用于铝型材的高隔热粉末涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于铝型材的高隔热粉末涂料，属于粉末涂料技术领域，包括以下重量份原料：聚酯树脂50‑60份、改性空心玻璃微珠20‑25份、填料18‑26份、异氰脲酸三缩水甘油酯4‑5份、流平剂1.2‑1.4份、光亮剂1.0‑1.2份。本发明通过对空心玻璃微珠进行改性，在其表面引入有机分子链，促进其在涂料中的均匀分散，有助于在涂膜中形成一层由空心微珠构成的空腔颗粒群，从而提高涂膜的隔热性；且其表面引入的柔性有机分子链能够***聚酯分子链之间，起到内部增塑的作用，进而一定程度上提高涂膜的韧性；获得的粉末涂料具备优良的隔热性能和力学性能，涂装于铝型材表面时，能够起到隔热保温效果，扩大铝型材的应用领域。
Description
技术领域
本发明属于粉末涂料技术领域，具体地，涉及一种用于铝型材的高隔热粉末涂料及其制备方法。
背景技术
粉末涂料具有省资源、省能源、无公害、劳动生产率高和便于实现自动涂装等特点，现已成为公认的生态环保型、高生产效率、优良涂膜性能和经济型的涂料产品，在各种涂料品种中发展速度最快，为许多功能性涂料的开发提供了空间。粉末涂料广泛应用于金属材料的表面涂装，由于金属具有良好的热传导性，所以一般金属工件通过粉末涂装难以达到保温性能和隔热性能的要求，这限制了粉末涂料在一些特定领域的应用。
为了提高粉末涂料的隔热性能，现有技术中多采用在涂料原料中使用膨胀珍珠岩、空心玻璃微珠等方式。例如申请号为201110392261.9的中国发明专利公开了一种铝合金型材用隔热保温粉末涂料及其制备方法。所述涂料包含如下质量分数的组分：成膜剂48-58克，固化剂3.6-4.3克，流平剂1.0克，光亮剂1.0克，脱气剂0.2克，隔热组分20-30克，填料16-36克，其中的隔热组分为膨胀蛭石、膨胀珍珠岩中的一种或其组合。由于此类隔热组分(膨胀蛭石、膨胀珍珠岩或空心玻璃微珠)均属于无机材料，其与粉末涂料的成膜基质(聚合物)具有比较差的相容性，难以实现均匀分散，从而影响此类材料对于粉末涂料隔热性能的提升效果。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供了一种用于铝型材的高隔热粉末涂料及其制备方法。
本发明通过对空心玻璃微珠进行改性，在其表面引入有机分子链，不仅能促进其在粉末涂料中的均匀分散，有助于在涂膜中形成一层由空心微珠构成的空腔颗粒群，从而提高涂膜的隔热性；且其表面引入的柔性有机分子链能够***聚酯分子链之间，起到内部增塑的作用，进而一定程度上提高涂膜的韧性；获得的粉末涂料具备优良的隔热性能和力学性能，涂装于铝型材表面时，能够起到隔热保温效果，扩大铝型材的应用领域。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种用于铝型材的高隔热粉末涂料，包括以下重量份原料：聚酯树脂50-60份、改性空心玻璃微珠20-25份、填料18-26份、异氰脲酸三缩水甘油酯4-5份、流平剂1.2-1.4份、光亮剂1.0-1.2份。
进一步地，所述的流平剂为聚丙烯酸酯、聚硅氧烷、含硅丙烯酸酯中的一种或几种按任意比例的组合。
进一步地，所述的光亮剂为丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸甲酯的共聚物。
进一步地，所述的填料为云母粉、钛白粉、高岭土、硫酸钡、硅藻土和滑石粉中的一种或几种按照任意比例的组合。
一种用于铝型材的高隔热粉末涂料的制备方法，具体如下：
按重量配比将各原料加入高速混合机中，混合12-15min，使各组分充分混合均匀，将混合均匀的物料送入双螺杆混炼挤出机中，进行混炼挤出，出料后通过冷辊压片冷却至室温，经高速粉碎后过200目筛，得到隔热保温粉末涂料。
进一步地，改性空心玻璃微珠通过如下步骤制备：
S1、按照固液比1g:15mL将空心玻璃微珠粉与NaOH溶液(质量分数为40％)混合均匀，在80℃水浴锅中搅拌90min，待混合液冷却后，抽滤、并依次用无水乙醇和去离子水洗涤4-5次，充分干燥，得到预处理玻璃微珠；
经过碱液(NaOH溶液)的处理，空心玻璃微珠表面形成更多的-OH，为后续表面接枝改性提供更多的反应位点；
S2、用质量分数为90％的乙醇水溶液溶解硅烷偶联剂KH560，配制成质量分数为0.01g/mL的溶解液，调节pH至5.0，在低速搅拌下按照固液比1g:20mL将预处理玻璃微珠加入溶解液中，搅拌30-40min，抽滤、并依次用无水乙醇和去离子水洗涤4-5次，充分干燥，获得预改性玻璃微珠；
在硅烷偶联剂KH560处理下，偶联剂的硅氧烷一端通过空心玻璃微珠表面的-OH结合而接枝于空心玻璃微珠表面，从而在空心玻璃微珠的表面引入链团；
S3、将预改性玻璃微珠、丁酸和DMF混合加入三口烧瓶中，在110℃油浴条件下搅拌反应8h，冷却后、抽滤，并用无水乙醇和去离子水依次洗涤4-5次，充分干燥，获得改性空心玻璃微珠；预改性玻璃微珠、丁酸和DMF的用量之比为1g:0.1g:30mL；
空心玻璃微珠表面的环氧基团与丁酸分子上的-COOH发生开环反应，生成链团；
空心玻璃微珠经过改性后，在表面引入了有机链团，能够有效改善其与聚酯树脂基体的相容性，且该有机链团上含有酯基、醚键等基团，与聚酯树脂的酯基具有极性相似互溶作用，能够促进空心玻璃微珠的均匀分散；空心玻璃微珠具有抗压强度高、熔点高、电阻率高、热导系数和热收缩系数小等特点，均匀分散于涂料中的空心玻璃微珠有助于在涂膜中形成一层由空心微珠构成的空腔颗粒群，从而提高涂膜的隔热性，并改善其流动性，且其化学惰性能提高涂膜的耐化学性和阻燃性；
另外，空心玻璃微珠表面接枝的有机链团，是一种较长的柔性链，且其中的醚键由于旋转较易，故能进一步增加链的柔性，柔性链能够***聚酯分子链之间，起到内部增塑的作用，进而一定程度上提高涂膜的韧性。
本发明的有益效果：
本发明通过对空心玻璃微珠进行改性，在其表面引入有机分子链，不仅能促进其在粉末涂料中的均匀分散，有助于在涂膜中形成一层由空心微珠构成的空腔颗粒群，从而提高涂膜的隔热性；且其表面引入的柔性有机分子链能够***聚酯分子链之间，起到内部增塑的作用，进而一定程度上提高涂膜的韧性；获得的粉末涂料具备优良的隔热性能和力学性能，涂装于铝型材表面时，能够起到隔热保温效果，扩大铝型材的应用领域。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
制备改性空心玻璃微珠：
S1、将10g空心玻璃微珠粉与150mL的NaOH溶液(质量分数为40％)混合均匀，在80℃水浴锅中搅拌90min，待混合液冷却后，抽滤、并依次用无水乙醇和去离子水洗涤4次，充分干燥，得到预处理玻璃微珠；
S2、用质量分数为90％的乙醇水溶液溶解硅烷偶联剂KH560，配制成质量分数为0.01g/mL的溶解液，用冰醋酸调节pH至5.0，在低速搅拌下将10g预处理玻璃微珠加入200mL溶解液中，搅拌30min，抽滤、并依次用无水乙醇和去离子水洗涤4次，充分干燥，获得预改性玻璃微珠；
S3、将10g预改性玻璃微珠、1g丁酸和300mL的DMF混合加入三口烧瓶中，在110℃油浴条件下搅拌反应8h，冷却后、抽滤，并用无水乙醇和去离子水依次洗涤4次，充分干燥，获得改性空心玻璃微珠。
实施例2
制备改性空心玻璃微珠：
S1、将20g空心玻璃微珠粉与300mL的NaOH溶液(质量分数为40％)混合均匀，在80℃水浴锅中搅拌90min，待混合液冷却后，抽滤、并依次用无水乙醇和去离子水洗涤5次，充分干燥，得到预处理玻璃微珠；
S2、用质量分数为90％的乙醇水溶液溶解硅烷偶联剂KH560，配制成质量分数为0.01g/mL的溶解液，用冰醋酸调节pH至5.0，在低速搅拌下将20g预处理玻璃微珠加入400mL溶解液中，搅拌40min，抽滤、并依次用无水乙醇和去离子水洗涤5次，充分干燥，获得预改性玻璃微珠；
S3、将20g预改性玻璃微珠、2g丁酸和600mL的DMF混合加入三口烧瓶中，在110℃油浴条件下搅拌反应8h，冷却后、抽滤，并用无水乙醇和去离子水依次洗涤5次，充分干燥，获得改性空心玻璃微珠。
实施例3
一种用于铝型材的高隔热粉末涂料，包括以下原料：聚酯树脂50g、实施例1制得的改性空心玻璃微珠20g、云母粉18g、异氰脲酸三缩水甘油酯4g、聚丙烯酸酯1.2g、光亮剂1.0g；
按重量配比将各原料加入高速混合机中，混合12min，使各组分充分混合均匀，将混合均匀的物料送入双螺杆混炼挤出机中，进行混炼挤出，出料后通过冷辊压片冷却至室温，经高速粉碎后过200目筛，得到隔热保温粉末涂料。
实施例4
一种用于铝型材的高隔热粉末涂料，包括以下原料：聚酯树脂55g、实施例2制得的改性空心玻璃微珠23g、钛白粉22g、异氰脲酸三缩水甘油酯4.5g、聚硅氧烷1.3g、光亮剂1.1g；
按重量配比将各原料加入高速混合机中，混合14min，使各组分充分混合均匀，将混合均匀的物料送入双螺杆混炼挤出机中，进行混炼挤出，出料后通过冷辊压片冷却至室温，经高速粉碎后过200目筛，得到隔热保温粉末涂料。
实施例5
一种用于铝型材的高隔热粉末涂料，包括以下原料：聚酯树脂60g、实施例1制得的改性空心玻璃微珠25g、高岭土26g、异氰脲酸三缩水甘油酯5g、含硅丙烯酸酯1.4g、光亮剂1.2g；
按重量配比将各原料加入高速混合机中，混合15min，使各组分充分混合均匀，将混合均匀的物料送入双螺杆混炼挤出机中，进行混炼挤出，出料后通过冷辊压片冷却至室温，经高速粉碎后过200目筛，得到隔热保温粉末涂料。
对比例
将实施例3中的改性空心玻璃微珠换成普通空心玻璃微珠，其余原料及制备过程不变。
对实施例3-5和对比例获得的粉末涂料，用静电喷涂的方式喷涂在经过除油除锈处理的金属板表面，然后置于200℃的烘箱中烘烤固化10min，形成涂层，进行如下性能测试：
抗冲击性能根据GB/T 1732—1993进行测试；附着力(划格法)：按GB/T 9286-1998测试；测试涂膜的导热率；
测得的结果如下表所示：
| 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 对比例 | |
| 冲击(50cm) | 正反通过 | 正反通过 | 正反通过 | 正过反裂 |
| 附着力/级 | 0 | 0 | 0 | 1 |
| 导热率/W·K-1·m-1 | 0.122 | 0.121 | 0.122 | 0.133 |
由上表数据可知，本发明制得的粉末涂料具备较高的韧性和较高的隔热性能(导热率越低，隔热性能越好)，且附着力也能满足粉末涂料的使用要求；结合对比例的数据可知，空心玻璃微珠进行改性后，能够实现均匀分散，从而更好的发挥隔热效果，且能起到一定程度的增韧作用。
在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种用于铝型材的高隔热粉末涂料，其特征在于，包括以下重量份原料：聚酯树脂50-60份、改性空心玻璃微珠20-25份、填料18-26份、异氰脲酸三缩水甘油酯4-5份、流平剂1.2-1.4份、光亮剂1.0-1.2份；其中，所述的改性空心玻璃微珠通过如下步骤制备：
S1、按照固液比1g:15mL将空心玻璃微珠粉与NaOH溶液混合均匀，在80℃水浴锅中搅拌90min，待混合液冷却后，后处理，得到预处理玻璃微珠；
S2、用质量分数为90％的乙醇水溶液溶解硅烷偶联剂KH560，配制成质量分数为0.01g/mL的溶解液，调节pH至5.0，在低速搅拌下按照固液比1g:20mL将预处理玻璃微珠加入溶解液中，搅拌30-40min，后处理，获得预改性玻璃微珠；
S3、将预改性玻璃微珠、丁酸和DMF混合加入三口烧瓶中，在110℃油浴条件下搅拌反应8h，冷却后，后处理，获得改性空心玻璃微珠；
改性空心玻璃微珠的表面引入了如下链团：
。
2.据权利要求1所述的一种用于铝型材的高隔热粉末涂料，其特征在于，步骤S1中NaOH溶液的质量分数为40％。
3.根据权利要求1所述的一种用于铝型材的高隔热粉末涂料，其特征在于，后处理过程为：抽滤、并依次用无水乙醇和去离子水洗涤4-5次，充分干燥。
4.根据权利要求1所述的一种用于铝型材的高隔热粉末涂料，其特征在于，所述的流平剂为聚丙烯酸酯、聚硅氧烷、含硅丙烯酸酯中的一种或几种按任意比例的组合。
5.根据权利要求1所述的一种用于铝型材的高隔热粉末涂料，其特征在于，所述的光亮剂为丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸甲酯的共聚物。
6.根据权利要求1所述的一种用于铝型材的高隔热粉末涂料，其特征在于，所述的填料为云母粉、钛白粉、高岭土、硫酸钡、硅藻土和滑石粉中的一种或几种按照任意比例的组合。
7.根据权利要求1所述的一种用于铝型材的高隔热粉末涂料的制备方法，其特征在于，具体如下：
按重量配比将各原料加入高速混合机中，混合12-15min，使各组分充分混合均匀，将混合均匀的物料送入双螺杆混炼挤出机中，进行混炼挤出，出料后通过冷辊压片冷却至室温，经高速粉碎后过200目筛，得到高隔热粉末涂料。
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Denomination of invention: A high insulation powder coating for aluminum profiles and its preparation method Granted publication date: 20230908 Pledgee: China Construction Bank Co.,Ltd. Anqing Chengzhong Branch Pledgor: Anhui dengwang Chemical Co.,Ltd. Registration number: Y2024980014784 |
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