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CN104559691B - 一种用于热转印可低温交联的高分子复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种用于热转印可低温交联的高分子复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及化工涂料领域，提供一种用于热转印可低温交联的高分子复合材料，其组分及质量百分含量为：聚酯树酯55～58％、固化剂4.5～5.2％、颜料和填料30～36％、助剂2.7～7％，固化促进剂0.15～0.4％，纳米材料1～1.5％。其制备方法为(1)将纳米材料与硫酸钡进行预分散，再将与分散的物料投至无水乙醇中，利用聚能超声波乳化器进行分散；(2)将上述物料及其他组分按配方投入混料釜进行混合，将混合好的物料通过挤出机进行熔融挤出混合，冷却后，将物料进行破碎，最后用旋转筛分级过筛得到产品。本发明在固化促进剂的作用下，交联成膜，耐冲击强度、柔韧性、附着力、耐盐雾性、耐沸水、耐湿热等性能优异。

Description

一种用于热转印可低温交联的高分子复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及化工涂料领域，是一种涂覆于铝型材外表面，对铝材进行保护和装饰，同时用户可根据需要可在表面热转印各种图案的高分子复合材料。
背景技术
目前铝型材表面的处理方法比较多，有电泳、氧化、静电粉末喷涂等，其中静电粉末涂料因环保和颜色色彩丰富，越来越受到人们的欢迎。特别是可用于转印的粉末涂料，因可在喷涂后的材料表面印制各种各样的纹理和图案，满足个性的需求，越来越受到欢迎。但现有的粉末涂料存在烘烤温度高，时间长，而且耐候性能不佳等问题，如换成耐候性能优异的超耐候树脂或氟碳涂料，又存在价格过高用户难以接受，推广难等问题。
发明内容
本发明为一种用于涂覆在铝型材表面可进行热转印的高分子复合材料，该高分子复合材料的成膜温度低，可节约能源，提高生产效率，耐老化性能优异，高分子复合材料成膜后可在表面根据需要热转印各种纹理和图案，极大的丰富了铝型材装饰的颜色和花纹。
本发明所采用的技术方案为：一种用于热转印可低温交联的高分子复合材料，其组分及质量百分含量为：聚酯树酯55～58％、固化剂4.5～5.2％、颜料和填料30～36％、助剂2.7～7％，固化促进剂0.15～0.4％，纳米材料1～1.5％。
进一步地，所述的聚酯树脂为多元醇和多元羧酸聚合而成的端羧基聚酯树脂，其酸值为30～38mgKOH/g，Tg为60～67℃，软化点为100～125℃。
进一步地，所述的固化剂为异氰尿酸三缩水甘油酯，该固化剂的环氧当量为105～110g/mol，熔程95～125℃，挥发份≤0.5％。
作为优选，所述的填料平均粒径≤10μm，具体为硫酸钡、高岭土或硅微粉其中一种或多种。
作为优选，所述的固化促进剂为十四烷基三甲基溴化胺或苄基三苯基溴化磷，其D50为≤40μm。
进一步地，所述的纳米材料为纳米氧化锌、纳米二氧化硅、纳米二氧化钛其中一种或多种。
进一步地，所述的助剂包括流平剂、分散剂、脱气剂、松散剂、砂纹剂、消光剂，所述的流平剂包括丙烯酸酯共聚物，分散剂包括甲基丙烯酸和苯乙烯的共聚物，脱气剂包括安息香或酰胺蜡，松散剂包括气相二氧化硅或氧化铝C，砂纹剂包括聚四氟乙烯蜡粉，消光剂包括粉末涂料常用的非反应型消光剂如SA206、A9、A8、PW176、XG605W、SA2067A等。
上述的用于热转印可低温交联的高分子复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)纳米材料的预分散：将纳米材料与填料进行预分散，再将与分散的物料投至无水乙醇中，利用聚能超声波乳化器进行分散，将超声波乳化器的变幅杆直接浸入预分散溶液中，使声能直接进入分散体系，分散后的物料利用真空抽滤，烘干待用；
(2)将步骤(1)制得的物料及其他组分按配方投入混料釜进行混合，将混合好的物料通过挤出机进行熔融挤出混合，将挤出混合物料进行冷却，用破碎机将物料进行破碎，再用空气分级磨进行细粉碎和分级，最后用旋转筛分级过筛得到产品。
进一步地，所述的过筛所用筛网目数为180目。
本发明的有益效果是，本发明采用的异氰尿酸三缩水甘油酯固化剂，在固化促进剂的作用下，环氧基团与聚酯树脂的羧基进行反应，交联成膜。所得高分子复合物属于低温交联型，一般固化条件为180℃/10min，可根据用户需求调整固化时间最低至160℃/10min，交联后的高分子复合物耐冲击强度可达50kg/cm，柔韧性1mm，附着力0级，耐盐雾性可达到500h以上，耐沸水2h，耐湿热1000h，有机复合物的物理机械性能和耐老化性能优异，制备工艺简单，可显著提高劳动生产效率，适合工业化生产。
附图说明
图1为本发明高分子复合材料制备方法工艺流程图。
具体实施方式
具体实施例
以下各实施例中聚酯树脂均为多元醇和多元羧酸聚合而成的端羧基聚酯树脂，参数为树脂的酸值为30～38mgKOH/g，Tg为60～67℃，软化点为100～125℃；所用固化剂为异氰尿酸三缩水甘油酯，该固化剂的环氧当量为105～110g/mol，熔程95～125℃，挥发份≤0.5％；颜料为耐热性达到180℃以上，耐光性达到7～8级，耐候性达到4～5级的各种不含重金属的着色颜料和金红石型钛白粉。
实施例1
一种用于热转印可低温交联的高分子复合材料，具有如下配方(各组分为质量百分含量)：NH3395聚酯树脂58份、异氰尿酸三缩水甘油酯4.7份、着色颜料14份、硫酸钡18份、纳米材料(纳米氧化锌、纳米二氧化钛、纳米二氧化硅三者1：1：1混合物)1.5份、十四烷基三甲基溴化铵0.2份(经过微粉化，D50为40μm)、流平剂2.0份、分散剂1.0份、安息香脱气剂0.5份、松散剂0.1份。
实施例2
一种用于热转印可低温交联的高分子复合材料，具有如下配方(各组分为质量百分含量)：NH3395聚酯树脂55份、异氰尿酸三缩水甘油酯5.2份、着色颜料14份、硫酸钡20.5份、纳米材料(纳米氧化锌、纳米二氧化钛、二者1：1混合物)1.5份、苄基三苯基溴化磷0.15份(未经过微粉化，D50为30μm)、流平剂2.0份、分散剂1.0份、安息香脱气剂0.5份、松散剂0.15份。
实施例3
一种用于热转印可低温交联的高分子复合材料，具有如下配方(各组分为质量百分含量)：NH3395聚酯树脂55份、异氰尿酸三缩水甘油酯4.7份、着色颜料14份、硫酸钡18份、纳米材料(纳米氧化锌、纳米二氧化钛、纳米二氧化硅三者1：1：1混合物)1.5份、十四烷基三甲基溴化铵0.2份(经过微粉化，D50为32μm)、流平剂2份、分散剂0.7份、安息香脱气剂0.5份、SA206消光剂3.4份。
实施例4
一种用于热转印可低温交联的高分子复合材料，具有如下配方(各组分为质量百分含量)：NH3395聚酯树脂55份、异氰尿酸三缩水甘油酯4.7份、着色颜料14份、硫酸钡18份、纳米材料(纳米氧化锌、纳米二氧化钛、纳米二氧化硅三者1：1：1混合物)1.2份、十四烷基三甲基溴化铵0.2份(经过微粉化，D50为32μm)、流平剂1.2份、分散剂0.7份、安息香脱气剂0.3份、SA2067A消光剂4.7份。
实施例5
一种用于热转印可低温交联的高分子复合材料，具有如下配方(各组分为质量百分含量)：NH3395聚酯树脂55份、异氰尿酸三缩水甘油酯4.7份、着色颜料20份、硫酸钡11份、高岭土5份、纳米材料(纳米氧化锌、纳米二氧化钛、纳米二氧化硅三者1：1：1混合物)1.2份、苄基三苯基溴化磷0.4份(经过微粉化，D50为30μm)、SA207砂纹剂0.6份、分散剂1.2份、安息香脱气剂0.6份、松散剂0.3份。
上述各实施例中的用于热转印可低温交联的高分子复合材料的制备方法如下：
(1)纳米材料的预分散：将纳米材料与填料进行预分散，再将预分散的物料投至无水乙醇中，利用聚能超声波乳化器进行分散，将超声波乳化器的变幅杆直接浸入预分散溶液中，使声能直接进入分散体系，分散后的物料利用真空抽滤，烘干待用；
(2)将各种原料(包括预分散的纳米材料)按配方投入混料釜进行混合，混合时间3～5min，将混合好的物料通过挤出机进行熔融挤出混合，挤出混合物料用冷却辊和冷却带进行冷却，用破碎机将物料破碎到厚2.5mm以下、长和宽20mm以下，再用空气分级磨进行细粉碎和分级，最后用旋转筛分级过筛得到产品，筛网目数为180目。
对比实施例1
将实施例1中固化促进剂替换为未经过微粉化，D50为50μm的十四烷基三甲基溴化铵。
对比实施例2
将实施例2中固化促进剂替换为未经过微粉化，D50为60μm的十四烷基三甲基溴化铵。
对比实施例3
将实施例5中苄基三苯基溴化磷添加量修改为0.5份，其他条件同实施例5。
对比实施例4
将实施例5中苄基三苯基溴化磷添加量修改为0.1份，其他条件同实施例5。
技术性能
表1
经过对比表1中数据可知，虽然对比实施例1和对比实施例2中仅将固化促进剂的粒径稍微做了做了改变，但是对最终性能方面影响很大，如光泽、耐盐雾性能、冲击性能、耐沸水、转印后的效果以及外观有较大的影响，这可能是由于本申请中所采用的固化促进剂的影响，由于其熔点较高达到240℃以上，在该产品制造和使用过程中无法熔解，较容易出现针眼的情况，在本申请配方条件下，选取合适固化促进剂对性能有了很大的提高；此外，配方中消光剂的添加可改变产品的关泽，砂纹剂的添加可改变产品的外观，是使产品具有磨砂效果。

Claims (6)

1.一种用于热转印可低温交联的高分子复合材料，其特征在于：其组分及质量百分含量为：端羧基聚酯树酯55～58％、含环氧基团的固化剂4.5～5.2％、颜料和填料30～36％、助剂2.7～7％，固化促进剂0.15～0.4％，纳米材料1～1.5％；所述的端羧基聚酯树脂为多元醇和多元羧酸聚合而成，其酸值为30～38mgKOH/g，Tg为60～67℃，软化点为100～125℃；所述的含环氧基团的固化剂为异氰尿酸三缩水甘油酯，该固化剂的环氧当量为105～110g/mol，熔程95～125℃，挥发份≤0.5％；所述的固化促进剂为十四烷基三甲基溴化铵或苄基三苯基溴化磷，其D50为≤40μm。
2.根据权利要求1所述的用于热转印可低温交联的高分子复合材料，其特征在于：所述的填料平均粒径≤10μm，具体为硫酸钡、高岭土或硅微粉其中一种或多种。
3.根据权利要求1所述的用于热转印可低温交联的高分子复合材料，其特征在于：所述的纳米材料为纳米氧化锌、纳米二氧化硅、纳米二氧化钛其中两种或多种。
4.根据权利要求1所述的用于热转印可低温交联的高分子复合材料，其特征在于：所述的助剂包括流平剂、分散剂、脱气剂、松散剂、消光剂、砂纹剂，所述的流平剂包括丙烯酸酯共聚物，分散剂包括甲基丙烯酸和苯乙烯的共聚物，脱气剂包括安息香或酰胺蜡，松散剂包括气相二氧化硅或氧化铝C，砂纹剂包括聚四氟乙烯蜡粉，消光剂为非反应型消光剂，包括SA206、A9、A8、PW176、KT3309、SA2067A其中一种或多种。
5.根据权利要求1～4任一项所述的用于热转印可低温交联的高分子复合材料的制备方法，其特征在于：
(1)纳米材料的预分散：将纳米材料与填料进行预分散，再将预分散的物料投至无水乙醇中，利用聚能超声波乳化器进行分散，将超声波乳化器的变幅杆直接浸入预分散溶液中，使声能直接进入分散体系，分散后的物料利用真空抽滤，烘干待用；
(2)将步骤(1)制得的物料及其他组分按配方投入混料釜进行混合，将混合好的物料通过挤出机进行熔融挤出混合，将挤出混合物料进行冷却，用破碎机将物料进行破碎，再用空气分级磨进行细粉碎和分级，最后用旋转筛分级过筛得到产品。
6.根据权利要求5所述的用于热转印可低温交联的高分子复合材料的制备方法，其特征在于：所述的过筛所用筛网目数为180目。
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