专利名称：一种非导电基材粉末涂料涂层的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种非导电基材粉末涂料涂层的制备方法，属于涂料涂层领域。
背景技术：
近年来，粉末涂料以其省资源、省能源、无污染、效率高、易实现自动化等特点，成为发展最快的涂料品种。粉末涂料主要用在金属物件上涂敷装饰涂层。该涂料是在静电场中，通过将干的着色颗粒从摩擦或者静电激化的专用涂布器内喷向物件，颗粒通过静电力而粘附到物件上。粉末涂敷的优点是可对多种结构和表面进行修饰，涂层非常牢固，抗磨损，外用品级耐风蚀。另外，粉末涂敷法不用溶剂，由于粉末能回收并重复利用，所以几乎没有浪费。在物件上的涂层厚度可以精确地控制。再有，本方法特别适用于形状复杂的物件的涂敷。最后，粉末涂敷具有柔韧性和粘附特性，因此，在粉末涂敷之后，平板之类的物件涂层后可形成卷曲和卷边。目前粉末涂料在一些热敏性材料如木材、纸张、塑料、玻璃等领域也开始得到应用，为此人们积极展开了对粉末涂料工艺的研究和开发，并取得了一定成果，但由于粉末涂料最常用的是静电喷涂法，这就需要基体材料具有一定的导电性。对于非导电或导电性差的基材，通常是先涂一层导电涂料提高导电性，然后再进行涂装。CN 101342526公开了一种在木材部件表面固化粉末涂料的方法,但仅将木材加热至6(T80°C很难将粉末涂料附着于表面，难于成型；W001/30927公开的将粉末涂料涂覆在非金属基材上的方法，但该方法预涂聚合物需要使用可溶性潜伏催化剂；CN 101186780公开了一种紫外光固化粉末涂料及其生产方法、涂装方法来解决不耐高温和厚质底材的涂装问题，但该方法受到光固化树脂制备技术和设备造价的限制；CN 1226301公开了一种在木质纤维素材料段上涂敷粉末涂料的方法，但该方法浸溃后要去除溶剂，低温固化需使用紫外光固化，工艺相对复杂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种非导电基材粉末涂料涂层的制备方法，所述方法工艺简单，涂层均匀，涂层后的非导电基材表面涂层均匀、硬度高、附着力优异。为了达到上述目的，本发明采用了如下技术方案一种非导电基材粉末涂料涂层的制备方法，所述方法包括如下步骤( I)对非导电基材涂敷低粘度液体树脂组合物；(2)对涂敷有低粘度液体树脂组合物的非导电基材喷涂粉末涂料，加热固化，形成粉末涂层。本发明首先采用低粘度液体树脂对非导电基材涂覆处理，利用树脂的良好流动性渗入到非导电基材表层中，起到提高表面硬度和附着力的效果；另外，利用树脂的粘附性粘附粉末涂料，有利于控制涂层的均匀性，提高涂层的相容性。由于低粘度液体树脂的良好混溶性，在较高温度下，其可与液态的粉末涂料相混并一起均匀固化，从而实现对非导电基材的粉末涂料涂装。由于低粘度液体树脂良好的渗透作用，相对于预涂导电涂层工艺，本发明工艺所得产品具有更强的附着力。优选地，步骤(I)前对非导电基材表面进行预处理。所述预处理包括清理非导电基材表面灰尘和污物，把粗糙表面磨平打光。本发明所述非导电基材选自木材、纸张、水泥、玻璃、塑料或陶瓷中的任意一种或者至少两种的混合物，优选木材。所述低粘度液体树脂组合物选自低粘度液体树脂、低粘度液体树脂和溶剂的混合物、低粘度液体树脂和固化剂的混合物中的任意一种或者至少两种的组合。所述低粘度液体树脂和溶剂的混合物、低粘度液体树脂和固化剂的混合物即利用溶剂或固化剂对低粘度液体树脂进行稀释后形成的混合物。所述低粘度液体树脂组合物既可以是低粘度液体树脂也可以是固化剂或溶剂稀释后所形成的混合物，或者是至少两种的组合，均可实现本发明。上述固化剂可采用该种树脂在该领域内常用的或者通用的固化剂，如巴斯夫的Baxxodur EC30U Baxxodur ECl 10, Baxxodur EC331、HI190BS、H1-190 ;德国科宁的VersamidlOO> Versamidl 15>Genamid 151 ;德国拜耳的 Desmodur N3390、Desmodur N75 ;阿克苏诺贝尔的TrigonoxV388、Butanox M-50,优选巴斯夫的Baxxodur EC301、阿克苏诺贝尔的 TrigonoxV388。所述溶剂，作为具体例，可以举出甲醇、乙醇、丁醇等醇类，乙基溶纤剂、丁基溶纤齐U、乙二醇-甲醚、卡必醇、丁基卡必醇等醚类，丙酮、丁酮、甲基乙基甲酮、甲基异丁基甲酮、环己酮等酮类，甲苯、二甲苯、均三甲苯等芳香族烃类，乙氧基乙基乙酸酯、醋酸乙酯等酯类，N，N- 二甲基甲酰胺、N，N- 二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮等含氮类溶剂。上述溶剂可以单独使用一种，也可以两种或者两种以上混合使用，优选甲苯、二甲苯、均三甲苯等芳香族烃类溶剂与丙酮、丁酮、甲基乙基甲酮、甲基异丁基甲酮、环己酮等酮类熔剂混合使用。本发明所述低粘 度液体树脂的粘度为10(T2000cpS/25 V ’优选20(Tl200cps/25°C，特别优选 300 800cps/25°C。所述低粘度液体树脂选自环氧树脂、丙烯酸树脂、有机硅树脂、不饱和聚酯树脂或聚氨酯树脂中的任意一种或者至少两种的混合物，所述混合物例如环氧树脂和丙烯酸树脂的混合物，有机硅树脂和不饱和聚酯树脂的混合物，不饱和聚酯树脂和聚氨酯树脂的混合物，环氧树脂、丙烯酸树脂和有机硅树脂的混合物，有机硅树脂、不饱和聚酯树脂和聚氨酯树脂的混合物，环氧树脂、丙烯酸树脂、有机硅树脂和不饱和聚酯树脂的混合物，优选环氧树脂和/或丙烯酸树脂，进一步优选环氧树脂和丙烯酸树脂，最优选环氧树脂。优选地，所述环氧树脂优选缩水甘油醚环氧树脂或/和缩水甘油酯环氧树脂，进一步优选双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、酚醛环氧树脂、甘油环氧树脂、四氢化苯二甲酯环氧树脂或邻苯二甲酯环氧树脂中的任意一种或者至少两种的混合物，最优选双酚A型环氧树脂。优选地，所述双酚A型环氧树脂的环氧当量为18(T280g/eq，优选185 210g/eq。所述粉末涂料选自环氧粉末涂料、环氧-聚酯粉末涂料、聚酯粉末涂料、聚氨酯粉末涂料、丙烯酸粉末涂料或氟树脂粉末涂料中的任意一种或者至少两种的混合物，优选低温固化环氧粉末涂料、低温固化环氧-聚酯粉末涂料、低温固化聚酯粉末涂料、低温固化聚氨酯粉末涂料、低温固化丙烯酸粉末涂料或低温固化氟树脂粉末涂料中的任意一种或者至少两种的混合物，进一步优选低温固化环氧粉末涂料、低温固化环氧-聚酯粉末涂料或低温固化聚酯粉末涂料中的任意一种或者至少两种的混合物。所述“低温固化”是指固化温度低于140°C。上述低温固化粉末涂料可以市购得到，也可以参考现有技术中所公开的制备方法进行制备得到。优选地，所述环氧粉末涂料、环氧-聚酯粉末涂料、低温固化环氧粉末涂料和低温固化环氧-聚酯粉末涂料中的环氧树脂为双酚A型环氧树脂，所述双酚A型环氧树脂的环氧当量为 60(T2000g/eq，优选 60(Tl200g/eq。优选地，所述环氧-聚酯粉末涂料、聚酯粉末涂料、低温固化环氧-聚酯粉末涂料和低温固化聚酯粉末涂料中的聚酯树脂为端羧基聚酯，所述端羧基聚酯的数均分子量为2000 9000，酸值为15 60，酸值优选为20 40。所述丙烯酸粉末涂料和低温固化丙烯酸粉末涂料中的丙烯酸树脂为含有环氧基团的丙烯酸树脂，环氧当量为50(T2200。所述氟树脂粉末涂料和低温固化氟树脂粉末涂料中的氟树脂为羟基氟树脂，含氟量> 20%，羟值为 4(T50mgK0H/g。上述粉末涂料的组成以及制备方法均为已有技术，本领域技术人员可以市购得至IJ，也可以根据现有技术中所公开的粉末涂料的组成以及方法进行制备得到。将低粘度液体树脂组合物均匀涂敷在非导电基材表面，形成湿膜，控制湿膜的厚度为1"100 u m,优选30 60 u m。对涂敷有低粘度液体树脂组合物的非导电基材喷涂粉末涂料，形成干膜，控制干膜厚度为10 200 u m,优选20 50 u m。所述固化的温度为10(T200 °C，优选10(Tl40 °C ;优选地，所述固化时间为
10 60min,优选 10 30min。一种非导电基材粉末涂料涂层的制备方法，包括如下步骤(I’)首先对非导电基材表面进行预处理，包括清理表面灰尘和污物、把粗糙表面磨平打光；(2’)将低粘度液体树脂组合物均匀涂覆于步骤(I’)处理过的非导电基材表面，形成湿膜，控制湿膜厚度为f 100 u m,优选3(T60 u m ；(3’ )对涂覆有低粘度液体树脂组合物的非导电基材喷涂粉末涂料，形成干膜，控制干膜厚度为l(T200iim，优选2(T50iim，然后加热固化，固化温度为10(T20(TC，优选100^1400C ;固化时间为l(T60min，优选l(T30min，形成粉末涂层。与现有技术相比，本发明具有如下有益效果本发明所得涂料涂层厚度为5 200 U m且可控，涂层表面光滑平整，涂层平整度<3 ym。相比于常用的静电喷涂，可用于非导电基材，且具有附着力好、节省能源、工艺简单等优点。
具体实施例方式为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下
根据本发明所述方法在木材、塑料、玻璃、陶瓷、水泥等材料涂敷涂料涂层，附着力测试按照GB/T 9286-1998测定，铅笔硬度测试按照GB/T 6739-1996测定，厚度测试按照GB/T 1764-1989 测定。实施例1 :对50cmX50cm中密度纤维板进行表面预处理，清理表面灰尘和污物，用砂纸把粗糙表面磨平打光；将粘度为310cps，环氧当量为190g/eq的双酚A型环氧树脂及12%的Baxxodur EC301混合物作为底层底漆，将中密度纤维板放入涂胶机，调整涂胶机机器上部中间左右手轮，调节涂胶机的送料速度为15m/min，控制膜厚约为30 ym，使其均匀涂覆在中密度纤维板上，检查无气泡、无孔洞后将涂覆好的板放入自动喷涂机内，调节喷涂速度为45m/min，往复喷涂，使粉末涂料均匀粘附在底漆上，厚度约为50 u m。粉末涂料选用低温固化双酚A型环氧树脂粉末涂料(各组份用量见表1)，然后放入110°C烘箱内固化30min。得到的涂层平整光滑，涂层平整度为3 u m，无气孔针孔缩孔，涂膜附着力为0级，膜厚约为80 u m,硬度为2H。表I (重量份)
权利要求
1.一种非导电基材粉末涂料涂层的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤 (1)对非导电基材涂敷低粘度液体树脂组合物； (2)对涂敷有低粘度液体树脂组合物的非导电基材喷涂粉末涂料，加热固化，形成粉末涂层。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(I)前对非导电基材表面进行预处理，所述预处理包括清理非导电基材表面灰尘和污物，把粗糙表面磨平打光。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述非导电基材选自木材、纸张、水泥、玻璃、塑料或陶瓷中的任意一种或者至少两种的混合物，优选木材； 优选地，所述低粘度液体树脂组合物选自低粘度液体树脂、低粘度液体树脂和溶剂的混合物、低粘度液体树脂和固化剂的混合物中的任意一种或者至少两种的组合。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述低粘度液体树脂的粘度为100 2000cps/25°C，优选 200 1200cps/25°C，特别优选 300 800cps/25°C ； 优选地，所述低粘度液体树脂选自环氧树脂、丙烯酸树脂、有机硅树脂、不饱和聚酯树脂或聚氨酯树脂中的任意一种或者至少两种的混合物，优选环氧树脂和/或丙烯酸树脂，进一步优选环氧树脂和丙烯酸树脂，最优选环氧树脂。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述环氧树脂优选缩水甘油醚环氧树脂或/和缩水甘油酯环氧树脂，进一步优选双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、酚醛环氧树脂、甘油环氧树脂、四氢化苯二甲酯环氧树脂或邻苯二甲酯环氧树脂中的任意一种或者至少两种的混合物，最优选双酚A型环氧树脂； 优选地，所述双酚A型环氧树脂的环氧当量为18(T280g/eq，优选185 210g/eq。
6.如权利要求1-5之一所述的方法，其特征在于，所述粉末涂料选自环氧粉末涂料、环氧-聚酯粉末涂料、聚酯粉末涂料、聚氨酯粉末涂料、丙烯酸粉末涂料或氟树脂粉末涂料中的任意一种或者至少两种的混合物，优选低温固化环氧粉末涂料、低温固化环氧-聚酯粉末涂料、低温固化聚酯粉末涂料、低温固化聚氨酯粉末涂料、低温固化丙烯酸粉末涂料或低温固化氟树脂粉末涂料中的任意一种或者至少两种的混合物，进一步优选低温固化环氧粉末涂料、低温固化环氧-聚酯粉末涂料或低温固化聚酯粉末涂料中的任意一种或者至少两种的混合物； 优选地，所述环氧粉末涂料、环氧-聚酯粉末涂料、低温固化环氧粉末涂料和低温固化环氧-聚酯粉末涂料中的环氧树脂为双酚A型环氧树脂，所述双酚A型环氧树脂的环氧当量为 60(T2000g/eq，优选 600 1200g/eq。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述环氧-聚酯粉末涂料、聚酯粉末涂料、低温固化环氧-聚酯粉末涂料和低温固化聚酯粉末涂料中的聚酯树脂为端羧基聚酯，所述端羧基聚酯的数均分子量为2000 9000，酸值为15 60，酸值优选为20 40 ； 优选地，所述丙烯酸粉末涂料和低温固化丙烯酸粉末涂料中的丙烯酸树脂为含有环氧基团的丙烯酸树脂，环氧当量为50(T2200g/eq。
8.如权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述氟树脂粉末涂料和低温固化氟树脂粉末涂料中的氟树脂为羟基氟树脂，含氟量> 20%，羟值为4(T50mgK0H/g。
9.如权利要求1-8之一所述的方法，其特征在于，将低粘度液体树脂组合物均匀涂敷在非导电基材表面，形成湿膜，控制湿膜的厚度为广100 μ m,优选3(Γ60 μ m ；优选地，对涂敷有低粘度液体树脂组合物的非导电基材喷涂粉末涂料，形成干膜，控制干膜厚度为10 200 μ m,优选20 50 μ m ； 优选地，所述固化的温度为100℃~200℃，优选100℃~140°C ； 优选地，所述固化时间为10 60min,优选10 30min。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤 (1 ')首先对非导电基材表面进行预处理，包括清理表面灰尘和污物，把粗糙表面磨平打光; (2')将低粘度液体树脂组合物均匀涂覆于步骤(1')处理过的非导电基材表面，形成湿膜，控制湿膜厚度为1~100 μ m,优选30~60 μ m ； (3')对涂覆有低粘度液体树脂组合物的非导电基材喷涂粉末涂料，形成干膜，控制干膜厚度为10~200μ m ，优选20~50μ m ，然后加热固化，固化温度为100~200°C，优选100~140℃ ;固化时间为10~60min，优选10~30min，形成粉末涂层。
全文摘要
本发明涉及一种非导电基材粉末涂料涂层的制备方法，所述方法包括如下步骤(1)对非导电基材涂敷低粘度液体树脂组合物；(2)对涂敷有低粘度液体树脂组合物的非导电基材喷涂粉末涂料，加热固化，形成粉末涂层。本发明所得涂料涂层厚度为5~200μm且可控，涂层表面光滑平整，涂层平整度≤3μm。相比于常用的静电喷涂，可用于非导电基材，且具有附着力好、节省能源、工艺简单等优点。所述方法适用于木材、纸张、水泥、玻璃、塑料、陶瓷等非导电材料，尤其适用于木材。
文档编号B05D3/02GK103031014SQ20121053704
公开日2013年4月10日 申请日期2012年12月12日 优先权日2012年12月12日
发明者薛杨, 张冬海, 刘海弟, 吴镇江, 陈运法 申请人:中国科学院过程工程研究所