一种户外场所用耐候、耐高温粉末涂料组合物及制备方法与流程

1.本发明涉及粉末涂料技术领域，具体为一种户外场所用耐候、耐高温粉末涂料组合物及制备方法。


背景技术：

2.金属腐蚀不仅给人类带来经济上的损失，而且不利于自然资源和环境的保护有时甚至危及人身安全。为了防止和减缓腐蚀，在生产实践和科学实验中开发了许多防腐蚀方法。其中以涂料保护最为方便、经济，因而获得了广泛的应用。现有的耐候耐高温粉末涂料通常都是采用添加大重量份比例的有机硅树脂来提高其耐温性能，另外普通聚酯耐候等级让人堪忧，不仅导致配方成本高，而且在涂膜性能以及耐候性上的表现均较差，不适合作为户外用粉末涂料。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种户外场所用耐候、耐高温粉末涂料组合物及制备方法，具有良好性能的有机硅树脂混拼耐候性优异的丙烯酸树脂以及采用改性饱和聚酯、再复配一些石墨烯改性树脂、功能性填料助剂，进而同时提高耐候性和耐高温性，可以有效解决背景技术中的问题。
4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种户外场所用耐候、耐高温粉末涂料组合物，包含如下组分：由聚酯树脂、有机硅树脂、丙烯酸树脂、石墨烯改性树脂、固化剂及其它助剂组成；其中有机硅树脂包含有苯基和甲基基团，其中聚酯树脂为饱和性聚酯树脂，聚酯树脂采用饱和性聚酯树脂，具有良好的稳定性和耐热性。
5.进一步的，所述聚酯树脂占所述耐候耐高温粉末涂料组合物的重量份比例范围为10-40wt％。
6.进一步的，所述有机硅树脂占所述耐候、耐高温粉末涂料组合物的重量份比例范围为5-10wt％。
7.进一步的，所述有机硅树脂中的苯基与甲基的摩尔比在0.8：1到1.6：1的范围内。
8.进一步的，所述石墨烯改性树脂中的石墨烯均为带有乙烯基吡咯烷酮基的石墨烯，所述石墨烯改性聚酯树脂中石墨烯占石墨烯改性聚酯树脂总重量的2wt％。
9.进一步的，所述丙烯酸树脂与所述聚酯树脂的重量份比例范围1：3-3：1。
10.进一步的，所述固化剂为环氧基团固化剂，其占所述聚酯树脂重量份的5-20wt％。
11.进一步的，所述其它助剂为玻璃粉、聚四氟乙烯腊、云母粉、滑石粉、硅微粉、空心微珠、消泡剂、流平剂、耐高温颜料和硅烷偶联剂等组成的功能性组合包，该功能性组合包占所述耐候耐高温粉末涂料组合物的重量份比例范围为30-50wt％。
12.一种户外场所用耐候、耐高温粉末涂料组合物的制备方法，取聚酯树脂、有机硅树脂、丙烯酸树脂、石墨烯改性树脂、固化剂及其它助剂按重量份一起投入到混料缸中，按照3-5分钟进行预混合，然后在挤出机上挤出、压片，挤出温度一区为100℃，二区为110℃，再
将片料破碎进行细粉碎，将粗粉通过旋分筛过200目筛得到20-50微米的细粉为最终的粉末涂料，通过静电喷枪喷至60-80um膜厚，再在烘烤室内进行烘烤，烘烤温度为200℃其烘烤时长为10-15分钟。
13.与现有技术相比，本户外场所用耐候、耐高温粉末涂料组合物及制备方法，具有以下好处：制备得到的改性聚酯树脂玻璃化转变温度和分解温度提高，具有良好的稳定性和耐热性。制备的粉末涂料存储稳定性好，膜层力学性能好，有效解决了聚酯树脂热稳定性不佳的问题，并且涂膜机械性能增大，起到了显著的提高耐热性、增强、增韧的效果。
具体实施方式
14.本发明提供一种技术方案：一种户外场所用耐候、耐高温粉末涂料组合物，其由如下成分构成：由聚酯树脂、有机硅树脂、丙烯酸树脂、石墨烯改性树脂、固化剂及其它助剂组成；有机硅树脂包含苯基和甲基基团，石墨烯改性树脂中的石墨烯均为带有乙烯基吡咯烷酮基的石墨烯，聚酯树脂采用饱和性聚酯树脂，具有良好的稳定性和耐热性。
15.石墨烯改性树脂，使得涂料的涂层中能够形成无序的结构，能够防止石墨烯的再聚集，并使得渗透因子渗透到基材表面的阻力增加，大大地增加了这种涂料的防腐蚀性能。
16.所述聚酯树脂为端羧基型聚酯树脂，其酸值范围为25-44mgkoh/g，优选为25-36mgkoh/g；本技术涉及的酸值数据检测标准依据是iso3682-1998。
17.优选地，所述聚酯树脂在155℃温度下的粘度范围为400-800pa
·
s,更优选为450-550pa
·
s，本技术涉及的粘度数据是采用ici锥板粘度计(cone&plate)检测得到，检测标准依据是astmd4287-1994。
18.优选地，所述聚酯树脂的玻璃化温度范围为55-75℃，本技术涉及的玻璃化温度数据是通过mettler热分析仪检测得到，检测方法采用差示扫描热法dsc(英文全称为：differentialscanningcalorimetry),其加热升温速度参数设置在20℃/分钟。
19.所述丙烯酸树脂包括gma丙烯酸树脂，本技术涉及的gma的全称为glycidylmethacrylate，中文意思是指甲基丙烯酸缩水甘油酯，属于一种公知类型的丙烯酸树脂。
20.优选地，所述gma丙烯酸树脂的环氧当量范围为350-750g/eq，更优选为550-720g/eq，更进一步优选为550-640g/eq；本技术涉及的环氧当量数据检测标准依据是gb/t4612-2008。
21.所述固化剂采用环氧基固化剂，其用于与所述聚酯树脂发生交联固化反应，目的提高交联度，可以进一步提高涂膜在基材上的附着性能，固化剂采用的是三环氧丙基异氰尿酸酯(tgic)。
22.发生交联固化反应的聚酯树脂和丙烯酸树脂作为粉末涂料组合物的主体原料，显著降低了原料成本，通过有机硅树脂提高涂膜耐温性能的基础上，本技术人发现通过聚酯树脂与丙烯酸树脂进行交联固化反应可以确保涂膜具有良好的附着力、耐候性以及耐温保光性，适合进行大规模生产应用。特别选用了低酸值、高粘度的羧基饱和聚酯树脂和具有环氧基的耐候性丙烯酸树脂(优选为gma)，不仅利于快速进行交联固化反应同时提高涂膜在基材上的附着力，而且可以有效提高聚酯树脂的耐温性能，确保涂膜在高温条件下的保光性能。
23.基于以上交联固化反应混合物再增加有机树脂和含云母填料任一种或两种添加剂的混合物，发现制备的混合物得耐热性、脆性、抗裂性和自基底的抗剥离性/剥落性明显提高。
24.其他助剂包括玻璃粉、聚四氟乙烯腊、云母粉、滑石粉、硅微粉、空心微珠、消泡剂、流平剂、耐高温颜料和粉体硅烷偶联剂等组成的功能性组合包。
25.其中耐高温颜料的材料为以名称pn2061市售的黑色颜料，通过高温煅烧金属氧化物混合物制造的复合无机颜料，主要采用的是高温炭黑，其具有优异的热稳定性(高达1000℃)、良好的耐酸碱性和优异的耐气候和耐光特性。
26.其中流平剂称为：流动控制和均化添加剂，可以基于粉末涂料组合物中的所有树脂组分的总重量为0.1-10wt％，优选1-5wt％，更优选约1.4wt％的量存在于粉末涂料组合物中。
27.其有助于提高混合物熔融状态下的流动性还能有助于消除表面缺陷，该类流动控制剂通常包括丙烯酸和氟基聚合物。市售流动控制剂的实例包括：p-67、p-200(均购自estronchemicalinc，calvertcity，ky)和hy688(购自大连寰誉新材料)。
28.消泡剂基于粉末涂料组合物中的所有树脂组分总重量为0.1-5wt％，优选0.5-2wt％，更优选约0.8wt％。这种消泡剂有利于在固化工艺过程中释放气体，本发明中消泡剂采用：购自wellworthmedicines的安息香(benzoin)和购自大连寰誉新材料的hy409b。
29.玻璃粉采用低熔点玻璃粉，其低熔点性能使其在高温条件下流动，进而填充粉末涂料之间的缝隙，达到避免开裂和脱落的功能。低熔点玻璃粉在高温状态下保持流动性，提高粉末涂料与金属基材之间的粘接性，防止上述耐高温粉末涂料容易在高温条件下从金属基材表面脱离，提高耐高温粉末涂料的附着力与耐热性。
30.粉体硅烷偶联剂在同一分子中含有两种不同的反应基团(无机和有机反应基团)，其通过化学反应使金属基材以及热固性树脂之间形成牢固的化学键，能够明显提高稳固层对金属、玻璃等基材的附着力；同时粉体硅烷偶联剂也能够封闭稳固层与金属基材之间的缝隙，使得稳固层不容易被高温环境腐蚀，比如：烟囱、排气管、高温炉内的腐蚀性气体或粉末腐蚀，改善涂层的耐化学腐蚀性。不仅提高耐高温粉末涂料的附着力，而且提高耐高温粉末涂料的耐热性。
31.所述原料内还包括有重量份数为2～7wt％的空心微珠。由于空心微珠中空的球体结构，使得的其填充的粉末涂料具有优良的隔热效果，提高隔热层的耐热性能，提高耐高温粉末涂料的耐热性。
32.滑石粉为固体粉末涂料的稳固层；滑石粉主要由滑石制成，滑石的结晶构造是呈层状的，所以具有易分裂成鳞片的趋向和特殊的滑润性，能够提高空心微珠的分散性能，使空心微珠不容易发生团聚现象，使得稳固层内隔热均匀，提高隔热稳定性；而且滑石粉能够提高低熔点玻璃粉的流动性，提高其成膜速率，降低热固性树脂被碳化的概率。
33.实施例1
34.石墨烯改性树脂2％
35.聚酯树脂10-40％
36.丙烯酸树脂5-10％
37.固化剂10-20％
38.有机硅树脂5-10％
39.玻璃粉5％
40.硅微粉10％
41.云母粉2％
42.滑石粉3％
43.空心微珠4％
44.高温炭黑0.6％
45.流平剂4％
46.消泡剂1％
47.聚四氟乙烯腊0.2％
48.粉体硅烷偶联剂1％。
49.将以上的各组分按照以上的量进行称量，称量以后，将以上各组分放置在混料缸内，进行搅拌进行预制汇合，预混合时间设定时间为3-5分钟，待物料混合均匀后，将其置入挤出机的进料筒内，挤出机工作，将混合好的物料进行挤出并且压片，且挤出区的温度分为一区和二区，一区温度为100℃，二区温度为110℃，再将挤成片状的物料破碎，破碎后再进行进细粉碎，将细粉碎后的粗粉通过旋分筛经过200目筛选出20-50微米的细粉为最终的粉末涂料。通过静电喷枪喷至60-80um膜厚，再在烘烤室内进行烘烤，在200℃的温度下烘烤10-15分钟，制备得到该产品。
50.本实施例对通过上述方法制备得到的户外场所用耐候、耐高温粉末涂料组合物固化涂膜的铝板和铁板分别进行300℃耐温保光性测试，该耐温保光性的测试条件包括：以300℃温度条件下放置1小时为一个测试循环，每2个测试循环结束后依据is02813-2014测试其光泽度(60
°
角)，间隔放置10个测试循环后要求最终的保光率≥75％，测试结果请参见下表：
[0051][0052]
本实施例对通过上述方法制备得到的具有耐候耐高温固化涂膜的铝板和铁板依据测试标准iso16474-2进行耐候性氙灯测试，测试结果请参见下表：
[0053]
测试项目氙灯测试(照射500h)氙灯测试(照射1000h)具有耐候耐高温固化涂膜的铝板9890具有耐候耐高温固化涂膜的铁板9689
[0054]
本实施例对通过上述方法制备得到的具有耐候耐高温固化涂膜的铝板和铁板依据测试标准gb/t9286—2014进行附着力测试，测试结果请参见下表：
[0055][0056]
实施例2
[0057]
石墨烯改性树脂3％
[0058]
饱和聚酯10-40％
[0059]
丙烯酸树脂5-10％
[0060]
环氧基固化剂10-20％
[0061]
有机硅树脂5-10％
[0062]
玻璃粉6％
[0063]
硅微粉12％
[0064]
云母粉4％
[0065]
滑石粉2％
[0066]
空心微珠6％
[0067]
高温炭黑0.6％
[0068]
流平剂5％
[0069]
消泡剂0.8％
[0070]
聚四氟蜡0.2％
[0071]
硅烷偶联剂4％。
[0072]
将以上的各组分按照以上的量进行称量，称量以后，将以上各组分放置在混料缸内，进行搅拌进行预制汇合，预混合时间设定时间为3-5分钟，待物料混合均匀后，将其置入挤出机的进料筒内，挤出机工作，将混合好的物料进行挤出并且压片，且挤出区的温度分为一区和二区，一区温度为100℃，二区温度为110℃，再将挤成片状的物料破碎，破碎后再进行进细粉碎，将细粉碎后的粗粉通过旋分筛经过200目筛选出20-50微米的细粉为最终的粉末涂料。通过静电喷枪喷至60-80um膜厚，再在烘烤室内进行烘烤，在200℃的温度下烘烤10-15分钟，制备得到该产品。
[0073]
本实施例对通过上述方法制备得到的户外场所用耐候、耐高温粉末涂料组合物固化涂膜的铝板和铁板分别进行300℃耐温保光性测试，该耐温保光性的测试条件包括：以300℃温度条件下放置1小时为一个测试循环，每2个测试循环结束后依据is02813-2014测试其光泽度(60
°
角)，间隔放置10个测试循环后要求最终的保光率≥75％，测试结果请参见下表：
[0074][0075]
本实施例对通过上述方法制备得到的具有耐候耐高温固化涂膜的铝板和铁板依据测试标准iso16474-2进行耐候性氙灯测试，测试结果请参见下表：
[0076]
测试项目氙灯测试(照射500h)氙灯测试(照射1000h)具有耐候耐高温固化涂膜的铝板9790具有耐候耐高温固化涂膜的铁板9587
[0077]
本实施例对通过上述方法制备得到的具有耐候耐高温固化涂膜的铝板和铁板依据测试标准gb/t9286—2014进行附着力测试，测试结果请参见下表：
[0078][0079]
本发明生产的粉末涂料硬度、强度高，耐磨性、耐候性、耐温性和抗老化性好，涂膜坚韧、耐酸碱性、柔韧性强，加入的改性填料改善了混合物系统的分散性和流动性，在粉末涂料中容易分散，与树脂相容性好，混合后熔融时间短，还可以降低粉末涂料的密度，提高上粉率，增加喷涂面积，降低生产成本，加入的硅灰石粉滑石粉有效隔绝了高温下氧对底材的破坏作用，从而提高耐高温粉末涂料在高温烘烤下的耐高温性能。由所述粉末涂料组合物形成的固化涂层在经受1500h的quva人工加速老化后，具有至少75％的保光率。涂层色变
△
e在1.0以内。本发明中，在耐高温耐候粉末涂料配方中引进丙烯酸树脂，并选择合适的聚有机硅氧烷树脂，特别是具有特定苯基/甲基比值的聚有机硅氧烷树脂。苯基含量高的有机硅树脂热稳定性好、韧性好、热塑性大、与常规有机树脂的混溶性好，但物理机械性差；而甲基含量高的有机硅树脂的柔韧性好、憎水性好、保光性好、固化速度快，但与普通有机树脂的混溶性差。发明人通过在配方中引入丙烯酸树脂，与具有特定苯基/甲基比值的聚有机硅氧烷树脂组合，改善了所得涂层的光泽度、流平性和机械性能。
[0080]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。