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CN112708322B - 一种防滑粉末涂料及其制备方法和喷涂工艺 - Google Patents

一种防滑粉末涂料及其制备方法和喷涂工艺 Download PDF

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CN112708322B CN202011459463.6A CN202011459463A CN112708322B CN 112708322 B CN112708322 B CN 112708322B CN 202011459463 A CN202011459463 A CN 202011459463A CN 112708322 B CN112708322 B CN 112708322B
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Abstract

本发明涉及高分子材料的制备和喷涂领域，具体公开了一种防滑粉末涂料；由底粉和面粉组成；所述底粉由以下原料按重量百分比组成：环氧树脂：50.0‑65.0％；固化剂：2.5‑17.0％；改性TPU树脂：10.0‑20.0％；砂纹剂：0.5％‑1.0％；安息香：0.1‑0.3％；颜料：3.0‑25.0％；填料：0‑27.0％；上述百分比之和为100％；所述面粉由以下原材料按重量百分比组成：TPU树脂：60‑90％；纳米二氧化硅：0.5％‑1.0％；水：1.0‑5.0％；颜料：3.0‑25.0％；填料：0‑26.0％；上述百分比之和为100％。本发明还提供了一种防滑粉末涂料的制备方法和喷涂工艺；本发明的防滑粉末涂料可以应用在干、湿等多种环境，防滑效果好，实用性强。

Description

一种防滑粉末涂料及其制备方法和喷涂工艺
技术领域
本发明涉及高分子材料的制备及喷涂领域，尤其涉及一种防滑粉末涂料及其制备方法和喷涂工艺。
背景技术
我们日常生活及工业生产中，在潮湿环境下，物体表面的摩擦系数会下降，人或者物容易发生滑动，如浴室底板和墙面容易摔倒危害人的健康，又如洗手台周边放置物价时，物件易滑落造成财产的损失，再如公共厕所底板湿滑，容易摔倒危害人的健康。
目前市场上，有出现提高涂层防滑性能的方式，如专利CN110982376A所述一种防滑粉末涂料及其在线涂装方法，通过增加涂层表面粗糙度的原理提高涂层的防滑能力；又如CN104710926A所述一种SiC纤维增强的聚氨酯系防滑涂料及其制备方法，通过提高涂层表面的摩擦系数提高涂层的防滑能力。
但是上述防滑原理，在潮湿的环境下存在一定不足，例如大量的水会明显降低摩擦系数，从而使涂层的防滑性能失效。
发明内容
本发明的目的是提供一种切实可行的，在干湿环境下均能提供优异的防滑性能的粉末涂料、其制备方法及涂装工艺。
为达到上述的技术目的，本发明采用以下技术方案：所述防滑粉末涂料由底粉和面粉组成；所述底粉由以下原料按重量百分比组成：环氧树脂： 50.0-65.0%；固化剂：2.5-17.0%；改性TPU树脂：10.0-20.0%； 砂纹剂 ：0.5%-1.0%；安息香：0.1-0.3%；颜料： 3.0-25.0% ；填料：0-27.0%；
上述百分比之和为100%；所述面粉由以下原材料按重量百分比组成：TPU树脂：60-90%；纳米二氧化硅 ：0.5%-1.0%；水 ：1.0-5.0%；颜料 ：3.0-25.0% ；填料： 0-26.0%；上述百分比之和为100%。
本发明还提供一种制备上述防滑粉末涂料的制备方法，包括如下步骤：
（1）将底粉按配方百分比称取原材料；待双螺杆挤出机升温至预设第一温度值，进行熔融挤出、冷却压片、粗破碎、ACM磨粉碎，分级得到平均粒径25-45μm的底粉粉末；（2）将面粉按配方百分比称取原材料，待单螺杆挤出机升温至预设第二温度值，进行熔融挤出、冷却压片、水冷粗破碎；在预设第三温度值下进行ACM磨粉，分级得到平均粒径15-20μm的面粉粉末。
本发明还提供一种涂装上述上述防滑粉末涂料的喷涂工艺，包括如下步骤：
（1）在经过处理后的金属底材表面，采用静电喷涂的方式喷涂底粉，备用；（2）在步骤（1）的基础上,采用静电喷涂的方式喷涂面粉，备用；（3）重复上述步骤（1）和（2）进行再次喷涂；（4）将经两次喷涂的底材放置于温度为200℃-220℃的烤炉中烘烤15-20min，得到防滑粉末涂层；放置过程中，金属底材的喷涂面与水平地面平行设置。
相对于传统防滑粉末涂料，本发明中：
1.通过在面粉配方中加入1-5%的水，在粉末涂料烘烤时，水分挥发，造成涂层的面粉层疏松多孔，另外在烘烤时将喷涂面与地面平行放置，利用重力和高温时TPU树脂软化垂直于底材生长出突起的柱状涂层。在涂层的使用过程中，干燥的环境下突起的柱状以及TPU材料的弹性能够提供优异的防滑性能，而在潮湿的环境下，疏松多孔的弹性面粉涂层表面产生毛细现象，吸收大量的液体，当人体或者物体对涂层施加力时，涂层受到挤压，排出吸收的液体，产生局部压力差，吸住施加力的人或物，从而起到防滑的作用；
2.本发明面粉配方中的纳米二氧化硅起到帮助颜料和TPU树脂分散的作用，更重要的是帮助TPU树脂吸收和锁住配方中的水，减少原材料在挤出过程中水分的挥发，帮助形成疏松多孔的涂层；
3.本发明底粉采用环氧树脂体系，利用其优异的防腐性能，弥补面粉因疏松多孔的如果直接涂装于底材导致无法完全保护底材的缺点，同时添加砂纹剂增加底粉的粗糙度，进而提高和面粉的接触面积，更进一步的添加改性TPU树脂增加底粉和面粉的相容性，防止涂层长时间使用面粉层脱落；
4.本发明配套的制粉工艺是根据配方的独特性设计的，TPU树脂与环氧树脂相比熔点高，粘度大，底粉挤出混炼必须采用双螺杆挤出机，混炼效果更好；面粉配方TPU树脂含量高，需要更高的温度，挤出时采用单螺杆挤出机提供更好的分散，而粉碎成粉末时，必须在TPU树脂的脆化温度以下才能粉碎，采用液氮粉碎分级，能够提供零下40-100℃的超低温粉碎；
5.本发明设计的面粉粉末涂料平均粒径15-20μm，可以在粉末烘烤时生成较细的柱状涂层，从而产生毛细现象；
6.本发明提供的配套涂装工艺，采用两涂一烤，并且喷涂面与地面平行的烘烤方式，形成柱状涂层。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步详细的说明。
图1为本发明的防滑粉末涂料的制备工艺路线路。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
本发明的防滑粉末涂料，可应用于干、湿等多种环境；该防滑粉末涂料由底粉和面粉组成；所述底粉由以下原料按重量百分比组成：
环氧树脂： 50.0-65.0%；
固化剂：2.5-17.0%；
改性TPU树脂：10.0-20.0%；
砂纹剂 ：0.5%-1.0%；
安息香：0.1-0.3%；
颜料： 3.0-25.0% ；
填料：0-27.0%；
上述百分比之和为100%；
所述面粉由以下原材料按重量百分比组成：
TPU树脂：60-90%；
纳米二氧化硅 ：0.5%-1.0%；
水 ：1.0-5.0%；
颜料 ：3.0-25.0% ；
填料： 0-26.0%；
上述百分比之和为100%。
如图1所示，为本发明的防滑粉末涂料的制备工艺路线路；本发明中，防滑粉末涂料的制备方法，包括如下步骤：
（1）将底粉按配方百分比称取原材料；待双螺杆挤出机升温至预设第一温度值，进行熔融挤出、冷却压片、粗破碎、ACM磨粉碎，分级得到平均粒径25-45μm的底粉粉末；
（2）将面粉按配方百分比称取原材料，待单螺杆挤出机升温至预设第二温度值，进行熔融挤出、冷却压片、水冷粗破碎；在预设第三温度值下进行ACM磨粉，分级得到平均粒径15-20μm的面粉粉末。
作为优选方案，所述预设第一温度值为100-110℃、预设第二温度值为180-200℃、预设第三温度值为零下40-100℃。
本发明中，防滑粉末涂料的涂装过程中，采用两涂一烤的喷涂工艺，包括如下步骤：
（1）在经过处理后的金属底材表面，采用静电喷涂的方式喷涂底粉，备用；
（2）在步骤（1）的基础上,采用静电喷涂的方式喷涂面粉，备用；
（3）重复上述步骤（1）和（2）进行再次喷涂；
（4）将经两次喷涂的底材放置于温度为200℃-220℃的烤炉中烘烤15-20min，得到防滑粉末涂层；放置过程中，金属底材的喷涂面与水平地面平行设置。
具体实施例一：
本实施例中，制备两种防滑粉末涂料的样粉，其中:
样粉1：底粉由以下原材料按重量百分比组成：
环氧树脂：55%
固化剂： 5%
改性TPU树脂：15%
砂纹剂 ：0.7%
安息香： 0.2%
颜料： 10%
填料 14.1%；
面粉由以下原材料按重量百分比组成：
TPU树脂：75%；
纳米二氧化硅 ： 0.75%；
水 ：3.0%；
颜料 ：12% ；
填料 ：9.25%。
样粉2：底粉由以下原材料按重量百分比组成：
环氧树脂：55%
固化剂： 5%
砂纹剂 ：0.7%
安息香： 0.2%
颜料： 10%
填料 29.1%；
面粉由以下原材料按重量百分比组成：
TPU树脂：75%；
纳米二氧化硅 ： 0.75%；
水 ：3.0%；
颜料 ：12% ；
填料 ：9.25%。
本实施例中，样粉1和样粉2的面粉的配比是完全一样；样粉1和样粉2的区别在于，样粉1中，底粉含有改性TPU树脂，重量比例为15%；而样粉2中无改性TPU树脂。
本发明中，所述环氧树脂包括双酚A型环氧树脂、酚醛改性环氧树脂、脂环族环氧树脂中的一种或多种。
优选地，所述固化剂包括双氰胺、取代双氰胺、芳香族胺、二羧酸二酰肼、酸酐、咪唑类、环脒、三氟化硼胺络合物、酚羟基树脂中的一种或多种；所述改性TPU树脂为环氧树脂修饰的聚氨酯微球；所述TPU树脂为聚醚型热塑型聚氨酯。
本实施例中，防滑粉末涂料的制备过程如下：
1）将样粉1的底粉按配方百分比称取原材料，待双螺杆挤出机升温至108℃，进行熔融挤出、冷却压片、粗破碎、ACM磨粉碎分级得到平均粒径30μm的样粉1底粉粉末；
2）将样粉2的底粉按配方百分比称取原材料，待双螺杆挤出机升温至100℃，进行熔融挤出、冷却压片、粗破碎、ACM磨粉碎分级得到平均粒径30μm的样粉2底粉粉末；
3）将样粉1的样粉2的面粉，按配方百分比称取原材料，待单螺杆挤出机升温至190℃，进行熔融挤出、冷却压片、水冷粗破碎、在第三温度值零下40-100℃范围ACM磨粉分级得到平均粒径18μm的面粉粉末。
本实施例中，将在金属底材表面进行防滑粉末涂料的喷涂，样粉1和样粉2配套的涂装工艺一样，包括以下步骤：
（a）在经前处理的金属底材表面，采用静电喷涂的方式分别喷涂上述步骤（1）和（2）制得的样粉1的底粉和样粉2的底粉，得到半成品工件1和工件2，备用；
（b）在步骤a的基础上同样采用静电喷涂的方式分别在半成品工件1和工件2的表面喷涂面粉，备用；
（c）在步骤b的基础上，半成品工件1和工件2的喷涂面，再重复步骤（a）和步骤（b），即金属底材的表面，是经过两次喷涂；
（d）将金属底材的喷涂面，放置于温度为210℃的烤炉中烘烤15min，得样品1和样品2。放置过程中金属底材的喷涂面与水平地面平行放置。
对上述样粉1和样粉2进行测试，得出对比表1：
样品1 样品2
干附着力 0级 0级
1气压水煮后附着力 0级 2级（部分上层涂层脱落）
1000h乙酸盐雾后附着力 0级 1级（部分上层涂层脱落）
对比表1
由上表可知，样粉2的底粉配方中，没有包含改性TPU树脂；因此，样粉2的底粉和面粉在烘烤后，涂层间的结合力出现下降；而样粉1中添加有改性TPU树脂，其底粉和面粉在烘烤后，涂层间的结合力非常坚固。特别是在经过模拟长期性能的加速测试后，样粉1和样粉2的结果区别明显，更加证实上述结论。
具体实施例二：
本实施例中，制备一种防滑粉末涂料的样粉，
样粉3：底粉由以下原材料按重量百分比组成：
环氧树脂：55%
固化剂： 5%
改性TPU树脂：15%
砂纹剂 ：0.7%
安息香： 0.2%
颜料： 10%
填料 ：14.1%；
面粉由以下原材料按重量百分比组成：
TPU树脂：75%；
纳米二氧化硅 ： 0.75%；
颜料 ：12% ；
填料 ：12.25%。
本实施例中，防滑粉末涂料的制备过程如下：
1）将样粉3的底粉按配方百分比称取原材料，待双螺杆挤出机升温至108℃，进行熔融挤出、冷却压片、粗破碎、ACM磨粉碎分级得到平均粒径30μm的样粉3底粉粉末；
2）将样粉3的面粉，按配方百分比称取原材料，待单螺杆挤出机升温至190℃，进行熔融挤出、冷却压片、水冷粗破碎、在第三温度值零下40-100℃范围ACM磨粉分级得到平均粒径18μm的面粉粉末。
本实施例中，防滑粉末涂料的喷涂工艺与具体实施例一中相同；在金属底材表面，通过采用喷涂工艺喷涂样粉3后，得到样品3。
对上述样品3和具体实施例一中的样品2，得出对比表2：
样品1 样品3
外观 粗糙 较粗糙
吸水性 80% 1%
对比表2
由上表可以看出，样粉3的面粉配方中，没有加入水；在喷涂后，无法造成涂层疏松多孔，导致吸水量下降明显，因此也无法形成毛细现象的条件。
具体实施例三：
本实施例中，制备一种防滑粉末涂料的样粉，
样粉4：底粉由以下原材料按重量百分比组成：
环氧树脂：55%
固化剂： 5%
改性TPU树脂：15%
砂纹剂 ：0.7%
安息香： 0.2%
颜料： 10%
填料 ：14.1%；
面粉由以下原材料按重量百分比组成：
TPU树脂：75%；
纳米二氧化硅 ： 0.75%；
水 ：3.0%；
颜料 ：12% ；
填料 ：9.25%。
本实施例中，样粉4的配方，与具体实施例一中的样粉1的配比完全相同。
本实施例中，样粉4的防滑粉末涂料的制备过程如下：
1）将样粉4的底粉按配方百分比称取原材料，待双螺杆挤出机升温至108℃，进行熔融挤出、冷却压片、粗破碎、ACM磨粉碎分级得到平均粒径30μm的样粉4底粉粉末；
2）将样粉4的底粉按配方百分比称取原材料，待双螺杆挤出机升温至100℃，进行熔融挤出、冷却压片、粗破碎、ACM磨粉碎分级得到平均粒径30μm的样粉2底粉粉末。
可以看出，在制备过程中，样粉4的面粉平均粒径为30μm，而样粉1的面粉平均粒径为18μm。
本实施例中，样粉4与具体实施例一中的样粉1的喷涂工艺相同。在金属底材表面，通过采用喷涂工艺喷涂样粉4后，得到样品4。
对上述样品4和具体实施例一中的样品1进行测试对比，得出对比表3：
样品1 样品4
外观 粗糙 大颗粒
吸水性 79% 53%
表面吸附力 0.98N 0.02N
对比表3
由上述对比表3，可以看出，样粉4的面粉平均粒径为30μm时，其表面的吸水性和对物体的吸附力下降明显，且表面更由粗糙变成大颗粒，柱状TPU涂层直径过粗，毛细效果减弱，导致吸水性下降，同时涂层受到挤压时产生的压力差变小，进而表面吸附力变小。
具体实施例四：
本实施例中，采用与具体实施例一中的样粉1相同的配方，以及相同的制备方法；在金属底材表面进行涂装时，采用如下喷涂工艺：
（a）在经前处理的金属底材表面，采用静电喷涂的方式喷涂样粉4的底粉得到半成品工件5，备用；
（b）在步骤a的基础上，同样采用静电喷涂的方式在半成品工件5的表面喷涂面粉，备用；
（c）在步骤b的基础上，半成品工件5的喷涂面，再重复步骤（a）和步骤（b），即金属底材的表面，是经过两次喷涂；
（d）将金属底材的喷涂面，放置于温度为210℃的烤炉中烘烤15min，得样品5；放置过程中，金属底材的喷涂面与水平地面垂直设置。
由上述喷涂工艺可以看出，本实施例中，在对金属底材表面进行喷涂后，放置在烤炉中，金属底材的喷涂面与水平地面垂直设置；而具体实施例一种，金属底材的喷涂面与水平地面是水平角度设置。由此，得出对比表4：
样品1 样品5
外观 粗糙 较平整
吸水性 82% 3%
表面吸附力 0.99N 0 N
对比表4
由上表可知，样品5通过改变工件烘烤时喷涂面的角度，与样品1对比，外观明显平整，说明涂层形成的柱状物较少，吸水性下降，说明毛细现象减弱，从而导致表面吸附力下降。
通过具体实施例1-4可以说明，本发明中，防滑粉末涂料的配方、制备工艺和涂装工艺均是协同作用，相互交叉，每个参数的设计均是为了达到涂层的效果而设置，其作用非常显著。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种防滑粉末涂料，其特征在于，所述防滑粉末涂料由底粉和面粉组成；所述底粉由以下原料按重量百分比组成：
环氧树脂： 50.0-65.0%；
固化剂：2.5-17.0%；
改性TPU树脂：10.0-20.0%；
砂纹剂 ：0.5%-1.0%；
安息香：0.1-0.3%；
颜料： 3.0-25.0% ；
填料：0-27.0%；
上述百分比之和为100%；
所述面粉由以下原材料按重量百分比组成：
TPU树脂：60-90%；
纳米二氧化硅 ：0.5%-1.0%；
水 ：1.0-5.0%；
颜料 ：3.0-25.0% ；
填料： 0-26.0%；
上述百分比之和为100%；
所述改性TPU树脂为环氧树脂修饰的聚氨酯微球；
所述TPU树脂为聚醚型热塑型聚氨酯。
2.根据权利要求1所述的防滑粉末涂料，其特征在于：所述环氧树脂包括双酚A型环氧树脂、酚醛改性环氧树脂、脂环族环氧树脂中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的防滑粉末涂料，其特征在于：所述固化剂包括双氰胺、取代双氰胺、芳香族胺、二羧酸二酰肼、酸酐、咪唑类、环脒、三氟化硼胺络合物、酚羟基树脂中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的防滑粉末涂料，其特征在于：所述防滑粉末涂料由底粉和面粉组成；所述底粉由以下原料按重量百分比组成：
环氧树脂：55.0%；
固化剂：5.0%；
改性TPU树脂：15.0%；
砂纹剂 ： 0.7%；
安息香： 0.2%；
颜料： 10.0% ；
填料：14.1%；
所述面粉由以下原材料按重量百分比组成：
TPU树脂：75%；
纳米二氧化硅 ：0.75%；
水 ：3.0%；
颜料 ：12.0% ；
填料： 9.25%。
5.一种制备如权利要求1所述的防滑粉末涂料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
（1）将底粉按配方百分比称取原材料；待双螺杆挤出机升温至预设第一温度值，进行熔融挤出、冷却压片、粗破碎、ACM磨粉碎，分级得到平均粒径25-45μm的底粉粉末；
（2）将面粉按配方百分比称取原材料，待单螺杆挤出机升温至预设第二温度值，进行熔融挤出、冷却压片、水冷粗破碎；在预设第三温度值下进行ACM磨粉，分级得到平均粒径15-20μm的面粉粉末。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述预设第一温度值为100-110℃、预设第二温度值为180-200℃、预设第三温度值为零下40-100℃。
7.一种涂装如根据权利要求1所述的防滑粉末涂料的喷涂工艺，其特征在于，所述喷涂工艺包括如下步骤：
（1）在经过处理后的金属底材表面，采用静电喷涂的方式喷涂底粉，备用；
（2）在步骤（1）的基础上,采用静电喷涂的方式喷涂面粉，备用；
（3）重复上述步骤（1）和（2）进行再次喷涂；
（4）将经两次喷涂的底材放置于温度为200℃-220℃的烤炉中烘烤15-20min，得到防滑粉末涂层；放置过程中，金属底材的喷涂面与水平地面平行设置。
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