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CN112175486A - 一种消光粉末涂料 - Google Patents

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CN112175486A CN202011060288.3A CN202011060288A CN112175486A CN 112175486 A CN112175486 A CN 112175486A CN 202011060288 A CN202011060288 A CN 202011060288A CN 112175486 A CN112175486 A CN 112175486A
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Abstract

本发明公开了一种消光粉末涂料，涉及粉末涂料技术领域，其原料包括：成膜物质、消光固化剂、催化剂、助剂和/或颜填料，所述成膜物质为环氧树脂；所述消光固化剂为含酐基官能度的聚丙烯酸树脂。本发明提出了一种全新的环氧树脂/含酐基官能度的聚丙烯酸树脂体系的粉末涂料，采用含酐基官能度的聚合物作为固化剂，在用于制备粉末涂料时，能够实现粉末涂料综合性能的提升。在此基础上，本发明还提出了一种全新的以酐基官能度聚合物为消光固化剂的消光粉末方案，在催化剂的作用下，促使环氧树脂中的环氧基与酐基聚合物中的酐基发生交联反应来制备消光粉末涂料，所得消光粉末涂料的消光效果稳定。

Description

一种消光粉末涂料
技术领域
本发明涉及粉末涂料技术领域，尤其涉及一种消光粉末涂料。
背景技术
粉末涂料是一种100％固体组分的涂料，与传统的溶剂型及水性涂料不同，其VOC(Volatile Organic Compounds，挥发性有机化合物)几乎为零，无溶剂污染也更为节能环保，是一种环境友好型的涂料。也正因为此，在VOC排放标准日益严格的今天以及受“漆改粉”趋势的推动，粉末涂料的市场份额正在快速增长。
随着物质生活水平的提高，人们审美观念的转变，对涂层光泽的要求也发生了变化，人们不仅需要高光泽的涂层，也需要低光泽的涂层。因此一类以环氧树脂为主要成膜物，添加一种或多种可以有效降低涂膜光泽的填料或添加剂，尤其是消光剂和/或消光固化剂的技术方案已经被提出。
针对粉末涂料的消光，目前常用的物理消光方法：向粉末涂料配方中加入大量的无机矿物消光添加剂，如二氧化硅、碳酸钙、沉淀硫酸钡等填料以及蜡粉等，能够实现消光。如中国专利CN 106349879A中，向环氧树脂粉末涂料配方中加入蜡粉和消光粉，其中消光粉为消光硫酸钡，所制得的粉末涂料产业化成本低，且消光效果好。
针对环氧树脂体系粉末涂料的消光，目前常用的化学消光方法：向粉末涂料配方中加入B68消光固化剂(2-苯基-2-咪唑啉均苯四甲酸单盐)或者B55消光固化剂(2-苯基-2-咪唑啉均苯四甲酸双盐)，它们是均苯四甲酸与2-苯基咪唑啉的络合物，与环氧树脂固化可以得到低光泽的粉末。如DE 3311404A和CN110437711A专利所介绍的那样。
环氧树脂通常采用胺类固化剂固化，该类固化剂对皮肤有强烈的刺激作用，所以不被推荐使用。从20世纪60年代中期开始，酸酐就被用作环氧树脂的固化剂。与胺类固化剂相比，它们的优点是只对皮肤产生温和的刺激，而且通常粘度低，使用寿命长。酸酐固化的环氧树脂通常具有高温稳定性、良好的辐射稳定性以及在热变形温度以上的物理和电气性能得到改善；对某些试剂的耐化学性比胺固化体系低，但对水溶液的耐化学性更好。因此，采用酸酐固化的环氧树脂被广泛用作电气绝缘材料。如WO 2018111884A1专利所介绍的那样。
马来酸酐、邻苯二甲酸酐、六氢邻苯二甲酸酐等固体酸酐化合物能够很好的应用于粉末涂料技术领域，但是此类小分子酸酐化合物在粉末涂料配方中作为固化剂使用时会存在很多问题，如需要较高的固化温度和较长的固化时间来实现有效的固化，但是高温固化条件下此类小分子酸酐化合物会产生升华现象而且高熔点的固体酸酐化合物与环氧树脂的混溶性也很差。如US 4966928A专利所介绍的那样。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种消光粉末涂料，以环氧树脂为成膜物质，以含酐基官能度的聚丙烯酸树脂作为消光固化剂，该粉末涂料可以实现“死光”的消光效果。
本发明提出的一种消光粉末涂料，其原料包括：成膜物质、消光固化剂、催化剂、助剂和/或颜填料，所述成膜物质为环氧树脂；所述消光固化剂为含酐基官能度的聚丙烯酸树脂。
优选地，所述原料按重量百分比计，包括：成膜物质30～40％、消光固化剂25～32％、催化剂0.2～0.8％、助剂和/或颜填料30～38％。
优选地，所述含酐基官能度的聚丙烯酸树脂的重均分子量为800～8000，酸值范围为50～120mg KOH/g，玻璃化转化温度为40～80℃。
上述含酐基官能度的聚丙烯酸树脂的重均分子量优选1500～6000，更为优选2000～4000；酸值范围优选60～100mg KOH/g，更为优选70～80mg KOH/g；玻璃化转化温度优选40～65℃，更为优选45～55℃。
上述含酐基官能度的聚丙烯酸树脂的熔程为50～120℃，优选60～120℃，更为优选70～90℃；190℃时的粘度为500～4000mPa.s，优选1000～3500mPa.s，更为优选2500～3500mPa.s。
优选地，所述含酐基官能度的聚丙烯酸树脂是由含烯基酸酐单体与丙烯酸酯单体共聚制得；其中，含烯基酸酐单体为取代顺丁烯二酸酐和/或取代丁二酸酐。
优选地，所述取代顺丁烯二酸酐单体的结构式为：
Figure BDA0002712195690000031
其中，R1选自H，C1-C20的直链、支链或环状烷基，苯基或者取代苯基；
优选地，所述取代顺丁烯二酸酐单体为顺丁烯二酸酐、2-甲基顺丁烯二酸酐、2-苯基顺丁烯二酸酐、2,3-二甲基顺丁烯二酸酐、2-正己基顺丁烯二酸酐、2-辛基顺丁烯二酸酐、四氢苯酐、甲基四氢苯酐中的任意一种或多种；
所述取代丁二酸酐单体的结构式为：
Figure BDA0002712195690000041
其中，R2选自C2-C40的直链、支链或者环状烯基；
优选地，所述取代丁二酸酐单体为2-异丁烯基琥珀酸酐、2-辛烯基琥珀酸酐、2-己烯基丁二酸酐、2-十二烯基丁二酸酐、2-癸烯基丁二酸酐、2-十四碳烯基琥珀酸酐、2-十五烯基琥珀酸酐、纳迪克酸酐中的任意一种或多种。
优选地，所述丙烯酸酯单体包括丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、甲基丙烯酸正丙酯、丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸异丙酯、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸辛酯、甲基丙烯酸辛酯、丙烯酸十二烷基酯、甲基丙烯酸十二烷基酯、丙烯酸苄基酯、甲基丙烯酸苄基酯中的至少一种；优选地，所述丙烯酸酯单体中还包括乙烯基类单体，优选为苯乙烯、甲基苯乙烯中的一种或两种。
上述含酐基官能度的聚丙烯酸树脂中，各共聚单体的重量百分比为：含烯基酸酐单体15～35％，丙烯酸酯单体65～85％；优选含烯基酸酐单体20～30％，丙烯酸酯单体70～80％。
上述含酐基官能度的聚丙烯酸树脂可以通过商购的途径得到，如安徽华安的AHA70。
优选地，所述催化剂为咪唑类、季铵盐、季鏻盐、金属有机化合物中的一种。
上述催化剂包括但不仅限于咪唑类、季铵盐、季鏻盐或金属有机化合物，如：2-甲基咪唑、2-异丙基咪唑、2-硫醇基苯并噻唑锌、硬脂酸锌等。这样的催化剂对本技术领域的相关技术人员来说是公知的。
优选地，所述环氧树脂的结构式如式(Ⅰ)所示：
Figure BDA0002712195690000051
其中，n为3～15的整数，R1、R2选自氢、含1～20个碳原子的直链或支链烷基，R选自苯基或环己基。
上述环氧树脂结构式中，n优选为5～10的整数，更为优选6～9的整数；R1和R2可以相同，也可以不同，优选地，R1、R2选自甲基、乙基、丁基；更为优选地，R1和R2为甲基。
上述环氧树脂中，当R为苯基时，对应的是双酚A型环氧树脂；当R为环己基时，对应的是为氢化双酚A型环氧树脂。
优选地，所述环氧树脂的重均分子量为1200～2500，环氧值范围为0.09～0.18mol/100g，软化点为70～110℃。
上述环氧树脂的重均分子量优选1300～2400，更为优选1429～2222；环氧值范围优选0.09～0.14mol/100g，更为优选0.09～0.12mol/100g；软化点优选75～105℃，更为优选85～95℃。
上述环氧树脂可以为具有上述式(Ⅰ)结构的一种或多种环氧树脂的组合。
上述环氧树脂可以通过商购途径得到，例如：安徽善孚新材料科技股份有限公司的E-12，国都化工的ST4000D、ST5080等。
在本发明中，助剂包括流平剂、增塑剂、稳定剂(如防止UV降解的稳定剂等)、除气剂(如安息香等)等中的至少一种。
在本发明中，颜填料包括但不仅限于钛白粉、氧化铁红、氧化铁黄、铬颜料、炭黑、酞青蓝、偶氮、蒽醌、硫靛、苯并蒽酮、三苯二烷和喹吖啶酮等。
在本发明中，上述消光粉末涂料的制备方法如下：将所有原料混匀，然后经热熔融混炼、压片、粉碎、过筛后得到。其中，过筛用筛网目数为80～200目筛，优选100～180目筛，更为优选140～180目筛。
在本发明中，上述消光粉末涂料的施工方法如下：可通过粉末静电枪、摩擦枪喷涂、流化床浸涂、热熔融烧结等方法使其粘附在底材(如金属底材)上，然后加热或辐射固化形成涂膜。涂膜厚度可根据需要选择，可以是50～400μm，优选60～80μm。
有益效果：本发明针对采用酸酐固化的环氧树脂粉末体系中，小分子酸酐化合物在高温固化条件下易升华、高熔点固体酸酐化合物与环氧树脂的混溶性差这一缺陷，提出了一种全新的环氧树脂/含酐基官能度的聚丙烯酸树脂体系的粉末涂料，采用含酐基官能度的聚合物作为固化剂，在用于制备粉末涂料时，除了能够保留小分子酸酐化合物所具有的优异性能外，还能避免小分子酸酐化合物在高温下发生的升华现象，同时也能够增强粉末涂料各组分之间的混溶性，实现粉末涂料综合性能的提升。在此基础上，本发明还提出了一种全新的以酐基官能度聚合物为消光固化剂的消光粉末方案，是以环氧树脂为成膜物质，以含酐基官能度的聚丙烯酸树脂作为消光固化剂，在催化剂的作用下，促使环氧树脂中的环氧基与酐基聚合物中的酐基发生交联反应来制备消光粉末涂料，所得消光粉末涂料的消光效果稳定、机械性能好，制备方法操作过程简便、重现性好。此外，当环氧树脂采用氢化双酚类环氧树脂时，所制备的消光粉末涂料还具有优异的耐候性能。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
一种消光粉末涂料，其原料按重量份包括：158份环氧树脂E-12、158份固化剂AHA70、5份流平剂AHA1088P、3份安息香AHA4100、75份消光钡W44、100份钛白粉、1份催化剂AHA6312。
上述各原料置于塑料袋中手动混合3-5min，加入双螺杆试验用挤出机(型号：SLJ-30A，烟台东辉)中熔融均化，压片、冷却，然后碾磨成细粉，过180目筛，分别静电喷涂在脱脂冷轧钢板上，于180℃固化15min。
实施例2
一种消光粉末涂料，其原料按重量份包括：174份环氧树脂E-12、142份固化剂AHA70、5份流平剂AHA1088P、3份安息香AHA4100、75份消光钡W44、100份钛白粉、1份催化剂AHA6312。
制备同实施例1。
实施例3
一种消光粉末涂料，其原料按重量份包括：190份环氧树脂E-12、126份固化剂AHA70、5份流平剂AHA1088P、3份安息香AHA4100、75份消光钡W44、100份钛白粉、1份催化剂AHA6312。
制备同实施例1。
实施例4
一种消光粉末涂料，其原料按重量份包括：158份环氧树脂E-12、158份固化剂AHA70、5份流平剂AHA1088P、3份安息香AHA4100、75份消光钡W44、100份钛白粉、1份催化剂2-异丙基咪唑。
制备同实施例1。
实施例5
一种消光粉末涂料，其原料按重量份包括：158份环氧树脂E-12、158份固化剂AHA70、5份流平剂AHA1088P、3份安息香AHA4100、75份消光钡W44、100份钛白粉、1.5份催化剂三苯基膦。
制备同实施例1。
实施例6
一种消光粉末涂料，其原料按重量份包括：158份环氧树脂E-12、158份固化剂AHA70、5份流平剂AHA1088P、3份安息香AHA4100、75份消光钡W44、100份钛白粉、1.5份催化剂三乙烯二胺。
制备同实施例1。
实施例7
一种消光粉末涂料，其原料按重量份包括：158份环氧树脂E-12、158份固化剂AHA70、5份流平剂AHA1088P、3份安息香AHA4100、75份消光钡W44、100份钛白粉、2份催化剂MZ(2-硫醇基苯并噻唑锌盐)。
制备同实施例1。
实施例8
一种消光粉末涂料，其原料按重量份包括：157份环氧树脂E-12、157份固化剂AHA70、5份流平剂AHA1088P、3份安息香AHA4100、75份消光钡W44、100份钛白粉、4份催化剂MZ(2-硫醇基苯并噻唑锌盐)。
制备同实施例1。
实施例9
一种消光粉末涂料，其原料按重量份包括：158份氢化双酚A型环氧树脂ST5080、158份消光固化剂AHA70、5份流平剂AHA1088P、3份安息香AHA4100、75份消光钡W44、100份钛白粉、1份催化剂AHA6312。
制备同实施例1。
实施例10
一种消光粉末涂料，其原料按重量份包括：158份氢化双酚A型环氧树脂ST5080、158份消光固化剂AHA70、5份流平剂AHA1088P、3份安息香AHA4100、75份消光钡W44、100份钛白粉、1份催化剂2-异丙基咪唑。
制备同实施例1。
对本发明实施例1-10中的消光粉末涂料的性能进行测试。
一、测试项目及方法
1.涂膜厚度
用磁性厚度测定仪(厚度测定仪德国Automation Dr.Nix GmbH公司的QNix4500)直接测得。
2.光泽
按GB/T1743-89标准进行，60°的反射率，采用德国BYK公司的Micro-gloss60°4442直接测得。
3.冲击强度
按GB/T1732-88标准进行，用锤式耐冲击测定仪进行。其中1Kg50cm正反冲通过标为50+，正冲通过标为50，依此类推。
4.流平
用肉眼观察进行PCI分级，其中10为最好，0为最差。
二、原料来源
实施例1-10中各原料的供应商如表1所示：
表1实施例1-10中各原料的供应商
名称 供应商
环氧树脂E-12 安徽善孚
氢化双酚A型环氧树脂ST5080 国都化工
消光固化剂AHA70 安徽华安
催化剂AHA6312 安徽华安
流平剂AHA1088P 安徽华安
安息香AHA4100 安徽华安
消光钡W44 贵州华佳
钛白粉 四川东方钛业
催化剂AHA6312 安徽华安
2-异丙基咪唑 江苏振日化工
三苯基膦 江苏必胜化工
三乙烯二胺 常州德烨化工
MZ(2-硫醇基苯并噻唑锌盐) 河南龙基化工
三、检测结果：
表2实施例1-10的测试结果
Figure BDA0002712195690000101
Figure BDA0002712195690000111
从表2中可以看出，所述的消光粉末涂料能够实现“死光”的消光效果，操作简便，消光效果稳定。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种消光粉末涂料，其原料包括：成膜物质、消光固化剂、催化剂、助剂和/或颜填料，其特征在于，所述成膜物质为环氧树脂；所述消光固化剂为含酐基官能度的聚丙烯酸树脂。
2.根据权利要求1所述的消光粉末涂料，其特征在于，所述原料按重量百分比计，包括：成膜物质30～40％、消光固化剂25～32％、催化剂0.2～0.8％、助剂和/或颜填料30～38％。
3.根据权利要求1或2所述的消光粉末涂料，其特征在于，所述含酐基官能度的聚丙烯酸树脂的重均分子量为800～8000，酸值范围为50～120mg KOH/g，玻璃化转化温度为40～80℃。
4.根据权利要求3所述的消光粉末涂料，其特征在于，所述含酐基官能度的聚丙烯酸树脂是由含烯基酸酐单体与丙烯酸酯单体共聚制得；其中，含烯基酸酐单体为取代顺丁烯二酸酐和/或取代丁二酸酐。
5.根据权利要求4所述的消光粉末涂料，其特征在于，所述取代顺丁烯二酸酐单体的结构式为：
Figure FDA0002712195680000011
其中，R1选自H，C1-C20的直链、支链或环状烷基，苯基或者取代苯基；
优选地，所述取代顺丁烯二酸酐单体为顺丁烯二酸酐、2-甲基顺丁烯二酸酐、2-苯基顺丁烯二酸酐、2,3-二甲基顺丁烯二酸酐、2-正己基顺丁烯二酸酐、2-辛基顺丁烯二酸酐、四氢苯酐、甲基四氢苯酐中的任意一种或多种；
所述取代丁二酸酐单体的结构式为：
Figure FDA0002712195680000021
其中，R2选自C2-C40的直链、支链或者环状烯基；
优选地，所述取代丁二酸酐单体为2-异丁烯基琥珀酸酐、2-辛烯基琥珀酸酐、2-己烯基丁二酸酐、2-十二烯基丁二酸酐、2-癸烯基丁二酸酐、2-十四碳烯基琥珀酸酐、2-十五烯基琥珀酸酐、纳迪克酸酐中的任意一种或多种。
6.根据权利要求4所述的消光粉末涂料，其特征在于，所述丙烯酸酯单体包括丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、甲基丙烯酸正丙酯、丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸异丙酯、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸辛酯、甲基丙烯酸辛酯、丙烯酸十二烷基酯、甲基丙烯酸十二烷基酯、丙烯酸苄基酯、甲基丙烯酸苄基酯中的至少一种；优选地，所述丙烯酸酯单体中还包括乙烯基类单体，优选为苯乙烯、甲基苯乙烯中的一种或两种。
7.根据权利要求1或2所述的消光粉末涂料，其特征在于，所述催化剂为咪唑类、季铵盐、季鏻盐、金属有机化合物中的一种。
8.根据权利要求1或2所述的消光粉末涂料，其特征在于，所述环氧树脂的结构式如式(Ⅰ)所示：
Figure FDA0002712195680000022
其中，n为3～15的整数，R1、R2选自氢、含1～20个碳原子的直链或支链烷基，R选自苯基或环己基。
9.根据权利要求8所述的消光粉末涂料，其特征在于，所述环氧树脂的重均分子量为1200～2500，环氧值范围为0.09～0.18mol/100g，软化点为70～110℃。
10.一种含酐基官能度的聚丙烯酸树脂在消光粉末涂料中的应用。
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