CN116218273B - 一种改性赤泥及其制备方法和在粉末涂料中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改性赤泥，包括以下原料制成：赤泥、微胶囊化红磷、接枝马来酸酐聚乙烯按质量比为10‑30：2‑6：1‑5制成；该改性赤泥的制备方法，包括以下步骤制成：S1：将赤泥筛分后用去离子水清洗，干燥，研磨过筛备用；S2：将S1中经过处理的赤泥加入微胶囊化红磷、接枝马来酸酐聚乙烯，混合搅拌1‑2h；S3：将S2得到的产物干燥，研磨过筛，即可得到改性赤泥；该改性赤泥在粉末涂料中的应用，包括以下重量份的原料制成：饱和聚酯树脂、羟烷基酰胺、云母粉、钛白粉、颜料、流平剂、脱气剂、增光剂、偶联剂、改性赤泥。本发明的改性赤泥能够提高粉末涂料的阻燃性能，且力学性能和机械性能强，耐候性好。
Description
技术领域
本发明属于粉末涂料技术领域，具体涉及一种改性赤泥及其制备方法和在粉末涂料中的应用。
背景技术
粉末涂料是与一般涂料完全不同的形态，它是以微细粉末的状态存在的。由于不使用溶剂，所以称为粉末涂料。粉末涂料的主要特点有：具有无害、高效率、节省资源和环保特点。粉末涂料分为两大类：热塑性粉末涂料和热固性粉末涂料。热塑性粉末涂料是由热塑性树脂、颜料、填料、增塑剂和稳定剂等成分组成的。热塑性粉末涂料包括：聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚氯乙烯、氯化聚醚、聚酰胺系、纤维素系、聚酯系等。热固性粉末涂料是由热固性树脂、固化剂、颜料、填料和助剂等组成。热固性粉末涂料包括：环氧树脂系、环氧-聚酯系、聚酯系、聚氨酯系、丙烯酸树脂系等。
聚酯/Primid型粉末涂料是采用聚酯树脂配合Primid固化剂为主要原料制成，具有附着力好，机械性能佳，涂膜平整、光滑，耐化学品和耐腐蚀性能好、厚涂层易出现针孔，较TGIC型高的贮存稳定性及保质期的特性，可制成多种光泽及多彩颜色，适合多种户外产品装饰和保护：如家用电器，建筑铝型材，交通设施，体育场馆设施，庭院设施等。
中国发明专利(公开号：CN111876058A)中公开了一种Primid体系低温固化超耐候粉末涂料用聚酯树脂及其制备方法，所述聚酯树脂的酸值为30～38mgKOH/g，玻璃化转变温度为55～65℃，200℃熔融粘度为2500～6000mPa·s，由以下原料制备得到：28～43％多元醇、0.1～1.8％支化剂、39～63％多元酸、1～10％环氧基三元乙烯共聚物、3～12％酸解剂、0.5～6％1,3-环丁烷二羧酸、0.06～0.23％酯化催化剂、0.5～1.0％抗氧剂。该聚酯树脂可与β-羟烷基酰胺化合物制备超耐候粉末涂料，制备的粉末涂料具有良好的存储稳定性，可实现140～160℃固化，固化后涂层具有优异的抗老化性能和抗冲击性能。
中国发明专利(公开号：CN103571313B)中公开了一种羟烷基酰胺型高流平粉末涂料、该涂料用的聚酯树脂及制备方法，包括聚酯树脂、固化剂、填料及助剂，所述聚酯树脂为无定形饱和聚酯树脂和半晶型饱和聚酯树脂，所述无定形饱和聚酯树脂与半晶型饱和聚酯树脂的配比在90﹕10～50﹕50。本发明还公开了其中的聚酯树脂及其制备方法。本发明的粉末涂料与现有技术相比，具有更好的水平流动性，有利于板面外观的提高，减少羟烷基酰胺体系中常见的厚膜针孔现象。
以上专利技术方案制得的粉末涂料具有阻燃性不高的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种改性赤泥及其制备方法和在粉末涂料中的应用，能够解决现有技术中聚酯/Primid型粉末涂料阻燃性较低的技术问题，能够提高聚酯/Primid型粉末涂料的阻燃性。
一种改性赤泥，包括以下原料制成：赤泥、微胶囊化红磷、接枝马来酸酐聚乙烯按质量比为10-30：2-6：1-5制成。
进一步，所述的赤泥、微胶囊化红磷、接枝马来酸酐聚乙烯按质量比为12-25：2-4：1-3制成。
一种改性赤泥的制备方法，包括以下步骤制成：
S1：将赤泥筛分后用去离子水清洗，干燥，研磨过筛备用；
S2：将S1中经过处理的赤泥加入微胶囊化红磷、接枝马来酸酐聚乙烯，混合搅拌1-2h；
S3：将S2得到的产物干燥，研磨过筛，即可得到改性赤泥。
进一步，所述步骤S1中，干燥温度为80-100℃，时间为8-12h。
进一步，干燥温度为60-80℃，时间为8-12h。
一种改性赤泥在粉末涂料中的应用，包括以下重量份的原料制成：饱和聚酯树脂120-200份、羟烷基酰胺8-12份、云母粉30-50份、钛白粉50-80份、流平剂1.5-2份、颜料12-20份、脱气剂1-1.5份、增光剂1-2份、偶联剂1.2-2份、改性赤泥80-100份。
进一步，所述的颜料为有机颜料。
进一步，所述的流平剂为聚丙烯酸酯流平剂。
进一步，所述的脱气剂为安息香。
进一步，所述的偶联剂为钛酸酯偶联剂。
本发明与现有技术相比有益效果为：
1.本申请的改性赤泥通过微胶囊化红磷、接枝马来酸酐聚乙烯制成，微胶囊化红磷通过包覆后能够有效抑制PH3的形成，降低吸水率，提高红磷的自燃点和热稳定性，同时提高其在体系内的分散性，且微胶囊化红磷在受热使会分解产生磷的含氧酸，能够对赤泥进行中和，使赤泥表面产生更多的酸性位，从而催化凝缩相成炭，减少可燃气体向气相燃烧区域释放，提高改性赤泥的阻燃性；接枝马来酸酐聚乙烯能够改善体系的相容性，使体系的含氧指数提高，从而提高阻燃性，二者协同对赤泥改性，提高阻燃性。
2.本发明经过选择性优化控制赤泥、微胶囊化红磷、接枝马来酸酐聚乙烯的质量比为10-30：2-6：1-5，能够达到较优的阻燃效果，实现显著提高粉末涂料的阻燃性能。
3.本发明的粉末涂料采用聚酯/Primid体系，具有附着力好，机械性能佳，涂膜平整、光滑，耐化学品和耐腐蚀性能好的特点，通过添加改性赤泥，还能够提高涂料的阻燃性能，提高安全性，扩大了聚酯/Primid粉末涂料的应用范围，提高经济效益。
4.本发明将改性赤泥加入到粉末涂料中，其中的赤泥也能够起到一定的填充作用，对涂料的机械性能和力学性能都有一定的积极效果，不仅能够减少其他填充剂的使用，还能够将工业废弃赤泥重新利用，降低生产成本，变废为宝，还能解决废料堆积和处理问题，减少环境污染。
具体实施方式
在进一步描述本发明具体实施方式之前，应理解，本发明的保护范围不局限于下述特定的具体实施方案；还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本发明的保护范围。
一种改性赤泥，包括以下原料制成：赤泥、微胶囊化红磷、接枝马来酸酐聚乙烯按质量比为10-30：2-6：1-5制成。
所述的赤泥、微胶囊化红磷、接枝马来酸酐聚乙烯按质量比为12-25：2-4：1-3制成。
一种改性赤泥的制备方法，包括以下步骤制成：
S1：将赤泥筛分后用去离子水清洗，在温度为80-100℃下干燥8-12h，研磨过筛备用；
S2：将S1中经过处理的赤泥加入微胶囊化红磷、接枝马来酸酐聚乙烯，混合搅拌1-2h；
S3：将S2得到的产物在温度为60-80℃干燥8-12h，研磨过筛，即可得到改性赤泥。
一种改性赤泥在粉末涂料中的应用，包括以下重量份的原料制成：饱和聚酯树脂120-200份、羟烷基酰胺8-12份、云母粉30-50份、钛白粉50-80份、有机颜料12-20份、聚丙烯酸酯1.5-2份、安息香1-1.5份、增光剂1-2份、钛酸酯偶联剂1.2-2份、改性赤泥80-100份。
下面通过更具体的实施例进行说明。
实施例1
一种改性赤泥，包括以下原料制成：赤泥、微胶囊化红磷、接枝马来酸酐聚乙烯按质量比为25：4：1制成。
一种改性赤泥的制备方法，包括以下步骤制成：
S1：将赤泥筛分后用去离子水清洗，在温度为100℃下干燥10h，研磨过筛备用；
S2：将S1中经过处理的赤泥加入微胶囊化红磷、接枝马来酸酐聚乙烯，混合搅拌1h；
S3：将S2得到的产物在温度为80℃干燥12h，研磨过筛，即可得到改性赤泥。
一种改性赤泥在粉末涂料中的应用，包括以下重量份的原料制成：饱和聚酯树脂200份、羟烷基酰胺10份、云母粉30份、钛白粉60份、有机颜料15份、聚丙烯酸酯1.5份、安息香1.2份、701增光剂2份、钛酸酯偶联剂1.5份、改性赤泥90份。
实施例2
一种改性赤泥，包括以下原料制成：赤泥、微胶囊化红磷、接枝马来酸酐聚乙烯按质量比为10：2：3制成。
一种改性赤泥的制备方法，包括以下步骤制成：
S1：将赤泥筛分后用去离子水清洗，在温度为80℃下干燥12h，研磨过筛备用；
S2：将S1中经过处理的赤泥加入微胶囊化红磷、接枝马来酸酐聚乙烯，混合搅拌1h；
S3：将S2得到的产物在温度为90℃干燥10h，研磨过筛，即可得到改性赤泥。
一种改性赤泥在粉末涂料中的应用，包括以下重量份的原料制成：饱和聚酯树脂160份、羟烷基酰胺9份、云母粉50份、钛白粉70份、有机颜料12份、聚丙烯酸酯1.8份、安息香1.5份、701增光剂1份、钛酸酯偶联剂2份、改性赤泥80份。
实施例3
一种改性赤泥，包括以下原料制成：赤泥、微胶囊化红磷、接枝马来酸酐聚乙烯按质量比为12：6：1制成。
一种改性赤泥的制备方法，包括以下步骤制成：
S1：将赤泥筛分后用去离子水清洗，在温度为100℃下干燥12h，研磨过筛备用；
S2：将S1中经过处理的赤泥加入微胶囊化红磷、接枝马来酸酐聚乙烯，混合搅拌2h；
S3：将S2得到的产物在温度为80℃干燥12h，研磨过筛，即可得到改性赤泥。
一种改性赤泥在粉末涂料中的应用，包括以下重量份的原料制成：饱和聚酯树脂120份、羟烷基酰胺8份、云母粉30份、钛白粉80份、有机颜料18份、聚丙烯酸酯2份、安息香1份、701增光剂1份、钛酸酯偶联剂1.8份、改性赤泥100份。
实施例4
一种改性赤泥，包括以下原料制成：赤泥、微胶囊化红磷、接枝马来酸酐聚乙烯按质量比为30：6：5制成。
一种改性赤泥的制备方法，包括以下步骤制成：
S1：将赤泥筛分后用去离子水清洗，在温度为90℃下干燥8h，研磨过筛备用；
S2：将S1中经过处理的赤泥加入微胶囊化红磷、接枝马来酸酐聚乙烯，混合搅拌1h；
S3：将S2得到的产物在温度为60℃干燥8h，研磨过筛，即可得到改性赤泥。
一种改性赤泥在粉末涂料中的应用，包括以下重量份的原料制成：饱和聚酯树脂180份、羟烷基酰胺12份、云母粉40份、钛白粉60份、有机颜料16份、聚丙烯酸酯1.6份、安息香1.2份、701增光剂2份、钛酸酯偶联剂1.2份、改性赤泥90份。
实施例5
一种改性赤泥，包括以下原料制成：赤泥、微胶囊化红磷、接枝马来酸酐聚乙烯按质量比为20：5：3制成。
一种改性赤泥的制备方法，包括以下步骤制成：
S1：将赤泥筛分后用去离子水清洗，在温度为85℃下干燥10h，研磨过筛备用；
S2：将S1中经过处理的赤泥加入微胶囊化红磷、接枝马来酸酐聚乙烯，混合搅拌2h；
S3：将S2得到的产物在温度为80℃干燥9h，研磨过筛，即可得到改性赤泥。
一种改性赤泥在粉末涂料中的应用，包括以下重量份的原料制成：饱和聚酯树脂150份、羟烷基酰胺12份、云母粉50份、钛白粉50份、有机颜料20份、聚丙烯酸酯2份、安息香1份、701增光剂1份、钛酸酯偶联剂1.6份、改性赤泥80份。
实施例6
一种改性赤泥，包括以下原料制成：赤泥、微胶囊化红磷、接枝马来酸酐聚乙烯按质量比为12：3：5制成。
一种改性赤泥的制备方法，包括以下步骤制成：
S1：将赤泥筛分后用去离子水清洗，在温度为95℃下干燥8h，研磨过筛备用；
S2：将S1中经过处理的赤泥加入微胶囊化红磷、接枝马来酸酐聚乙烯，混合搅拌2h；
S3：将S2得到的产物在温度为70℃干燥10h，研磨过筛，即可得到改性赤泥。
一种改性赤泥在粉末涂料中的应用，包括以下重量份的原料制成：饱和聚酯树脂140份、羟烷基酰胺10份、云母粉30份、钛白粉80份、有机颜料12份、聚丙烯酸酯1.5份、安息香1.4份、701增光剂2份、钛酸酯偶联剂2份、改性赤泥100份。
对比例1
与实施例3基本相同，唯有不同的是，改性赤泥中，未添加微胶囊化红磷、接枝马来酸酐聚乙烯。
对比例2
与实施例3基本相同，唯有不同的是，改性赤泥中，未添加微胶囊化红磷。
对比例3
与实施例3基本相同，唯有不同的是，改性赤泥中，未添加接枝马来酸酐聚乙烯。
对比例4
与与实施例3基本相同，唯有不同的是，未添加改性赤泥，使用二乙基次膦酸铝阻燃剂。
对比例5
与实施例3基本相同，唯有不同的是，改性赤泥中，赤泥、微胶囊化红磷、接枝马来酸酐聚乙烯按质量比为5：1：8制成。
对比例6
与实施例3基本相同，唯有不同的是，改性赤泥中，赤泥、微胶囊化红磷、接枝马来酸酐聚乙烯按质量比为35：10：0.3制成。
对比例7
与实施例3基本相同，唯有不同的是，改性赤泥中，赤泥、微胶囊化红磷、接枝马来酸酐聚乙烯按质量比为3：8：0.5制成。
1.阻燃性能试验
将实施例1-6及对比例1-7制得的粉末涂料倒入聚四氟乙烯模具中，采用JF-3型极限氧指数仪进行极限氧指数测试，以体积百分数表示极限氧指数LOI，计算方法为：
LOI＝CF+Kd
式中：LOI—极限氧指数(％)；CF—测试中最后一个氧浓度(％)；K—系数；d—测试中氧浓度差(％)。
极限氧指数的标准为：
LOI＜22，易燃；22≤LOI＜27，可燃；LOI≥27，难燃。
将得到的实验数据列入表1。
表1LOI值
| 项目 | LOI(％) |
| 实施例1 | 32.4 |
| 实施例2 | 32.7 |
| 实施例3 | 33.1 |
| 实施例4 | 32.5 |
| 实施例5 | 31.6 |
| 实施例6 | 30.3 |
| 对比例1 | 17.4 |
| 对比例2 | 25.9 |
| 对比例3 | 27.5 |
| 对比例4 | 28.8 |
| 对比例5 | 28.4 |
| 对比例6 | 29.7 |
| 对比例7 | 29.1 |
从表1可知：
(1)本申请的实施例1-5的LOI值分别为32.4％、32.7％、33.1％、32.5％、31.6％，均达到了难燃级别，其中实施例3的LOI值达到了33.1％，具有很高的阻燃性能。而对比例1-4的LOI值分贝为17.4％、25.9％、25.7％、28.8％，均未达到实施例1-6的阻燃效果。
且未添加本申请微胶囊化红磷和接枝马来酸酐聚乙烯的对比例1、未添加本申请微胶囊化红磷的对比例2，未添加本申请接枝马来酸酐聚乙烯的对比例3，其LOI值均不如实施例1-6，由此可见，本申请的改性赤泥中的微胶囊化红磷和接枝马来酸酐聚乙烯之间产生了协同作用，共同提高改性赤泥的阻燃性，从而提高粉末涂料的阻燃性能。
此外，对比例4中，采用常用的阻燃剂二乙基次膦酸铝，其LOI值也均不如实施例1-6，说明本发明相较于现有技术，具有显著的进步。
(2)对比例5-7的LOI值分别为28.4％、29.7％、29.1％，由此可见赤泥、微胶囊化红磷、接枝马来酸酐聚乙烯不在本发明控制的范围内时，其LOI值均有下降，分别比实施例3的LOI值下降14.2％、10.3％、12.1％，同时均不如赤泥、微胶囊化红磷、接枝马来酸酐聚乙烯控制在本发明质量比范围内的实施例1-2、4-6的LOI值，因此，本发明经过选择性优化控制赤泥、微胶囊化红磷、接枝马来酸酐聚乙烯的质量比，能够达到较优的阻燃效果，实现显著提高粉末涂料的阻燃性能。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (6)
1.一种包含改性赤泥的粉末涂料，其特征在于，由以下重量份的原料制成：饱和聚酯树脂120-200份、羟烷基酰胺8-12份、云母粉30-50份、钛白粉50-80份、颜料12-20份、流平剂1.5-2份、脱气剂1-1.5份、增光剂1-2份、偶联剂1.2-2份、改性赤泥80-100份；
所述的改性赤泥，由以下原料制成：赤泥、微胶囊化红磷、接枝马来酸酐聚乙烯，质量比为10-30：2-6：1-5；
所述的改性赤泥的制备方法，包括以下步骤：
S1：将赤泥筛分后用去离子水清洗，干燥，研磨过筛备用；
S2：将S1中经过处理的赤泥加入微胶囊化红磷、接枝马来酸酐聚乙烯，混合搅拌1-2h；
S3：将S2得到的产物干燥，研磨过筛，得到改性赤泥；
所述步骤S1中，干燥温度为80-100℃，时间为8-12h；
所述的步骤S3中，干燥温度为60-80℃，时间为8-12h。
2.根据权利要求1所述的包含改性赤泥的粉末涂料，其特征在于：所述的赤泥、微胶囊化红磷、接枝马来酸酐聚乙烯质量比为12-25：2-4：1-3。
3.根据权利要求1所述的包含改性赤泥的粉末涂料，其特征在于：所述的颜料为有机颜料。
4.根据权利要求1所述的包含改性赤泥的粉末涂料，其特征在于：所述的流平剂为聚丙烯酸酯流平剂。
5.根据权利要求1所述的包含改性赤泥的粉末涂料，其特征在于：所述的脱气剂为安息香。
6.根据权利要求1所述的包含改性赤泥的粉末涂料，其特征在于：所述的偶联剂为钛酸酯偶联剂。
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