一种粉末涂料与颜料的微波加热绑定方法技术

本发明专利技术提供一种粉末涂料与颜料的微波加热绑定方法，涉及粉末涂料制备领域，本发明专利技术采用S波段微波加热来代替现行的加热方式，加热温度快，温度易于控制，混合物内部温度分布均匀，不存在误绑定、预固化问题；待绑粉料为金属粉时，金属粉的加热速度快于涂料底粉，加热混合物宏观温度至低于树脂底粉颗粒玻璃化温度的1‑10℃时，涂料底粉颗粒还没达到软化点，而金属粉的温度已经远远高于其软化点，金属粉的温度和所携带的热量足以软化与其直接接触的底粉颗粒表面，从而实现金属粉与涂料底粉颗粒间的绑定，而涂料底粉之间却不会发生误绑定，从而有效避免的误绑定，用本发明专利技术的绑定方法生产的粉末涂料与现行热绑定方法生产的粉末涂料涂膜性能相当甚至更优。

【技术实现步骤摘要】
一种粉末涂料与颜料的微波加热绑定方法
本专利技术涉及粉末涂料制备领域，更具体的说是涉及一种粉末涂料与颜料的微波加热绑定方法。
技术介绍
粉末涂料由于其生态环保、优异的涂膜性能、低成本和低能耗，得到了广泛的工业应用。而其中金属粉末涂料和仿金属闪光效果粉末涂料因能提供绚烂的闪光、多色效应以及突出的保护功能，广泛应用于汽车、家电、手机和仪器仪表等高档工业产品。因其优异的性能，此类粉末涂料市场获得了快速增长。金属粉末涂料多彩绚丽外观的形成是通过加入金属颜料(常为片状颗粒)来实现的，目前市场上常用的金属颜料有铝粉(称为银粉)、铜粉(称为金粉)和锌粉等(主要生产商有德国爱卡(ECKART)、舒伦克(SCHLENK)、英国五星行(Wolstenholme)及国内少数生产厂家)。金属颜料的加入方式主要有三种：熔融挤出法、干混法和热绑定法。熔融挤出法工艺简便，即将金属颜料与粉末基料混合并通过挤出机进行混炼，达到充分的混合与黏结，但由于工艺过程中存在着高温挤出、高剪切粉碎，造成金属颜料表面的部分氧化、金属片变形或被粉碎，导致涂膜外观金属颜色灰暗甚至无金属闪光效果。干混法是将金属颜料直接加入粉末涂料半成品(称为底粉)中，使用高速混合设备进行充分混合分散后成为成品。该法的优点是：金属颜料很好地分散而不破坏其颗粒的形状，涂膜的金属效果突出。其缺点是由于金属颜料颗粒与底粉颗粒两者的物性(如密度、形状、介电常数、电阻)差别较大，且二者没有黏结吸附，在运输、流化和静电喷涂的过程中产生分离，造成涂膜外观色泽分布不均、金属粉上粉率与涂料颗粒上粉率不一致的问题。同时，由于这种上粉率的差异，回收粉中的金属粉含量也会与原粉不一致从而难以回收再使用。另外，干混法还普遍存在喷枪枪头发生金属粉积粉、放电击人、烧枪等其他问题。为了解决金属颜料颗粒与底粉颗粒分离的问题，技术人员开发了加热混合技术(现行热绑定技术)。如美国专利5,187,220(1993)中所述，研发了一种干混绑定法。该法是将金属颜料与粉末基料加入专用绑定机的混料罐中，往夹套中通入热水或热油对罐体加热，边混合分散边对材料进行加热，同时采用惰性气体对金属粉进行防爆保护，在一定的温度下(50～60℃)粉末涂料底粉颗粒表面逐渐软化并与金属颜料片产生黏附，黏结一定时间后，将物料冷却至常温，然后进行筛分(去除底粉颗粒之间误绑定所产生的过大颗粒)即得成品。这一技术已成为目前广泛使用的绑定方法。因设备材料和结构有别，不同厂家采用的热绑定工艺略有不同，但加热绑定技术很好地解决了金属颜料片与基料粉末颗粒分离的问题。但是，该绑定方法需要能精确地控制绑定温度(±0.1℃)和绑定时间的设备。因为温度过低，粉末基料不能软化，不具备黏性，导致不能有效绑定；而温度过高，则底粉颗粒软化过度，造成结块甚至完全熔化，从而产生废品。即使温度、时间控制到位，软化的基料颗粒之间也不可避免地会发生误绑定，造成有效粒径变大。预固化也是常见的问题，它会造成涂膜光泽和平整度下降。而实际生产中，因为导热损失及内部温度分布不均等问题及确保基料软化，加热温度要比底粉软化温度略高，使得误绑定、预固化等问题更加严重，进而需要筛分甚至导致存在相当一部分废品，致使产能、收率较低。另外，精密的绑定设备和需要严格培训的操作人员也增加了金属粉末涂料的生产成本。在该种现行热绑定方法的基础上，有研究者采取对片状颜料进行表面预处理来提高绑定效果或提高绑定效率。如中国专利CN102089390A(2011)中公开了采用聚硅氧烷修饰片状金属颜料表面使其更易绑定；中国专利CN1526778(2004)中公开了一种用蜡修饰的生产方法。但这些方法只是在现行热绑定框架内通过改变金属颜料表面性质提升绑定效果或效率，不涉及绑定方法的改变。也有常温绑定的方法，如美国专利5,824,144(1998)公开了一种采用聚合物或其它粘性液体材料给片状金属颜料提供粘性表面层。然后将处理过的颜料与粉末涂料基底混合，粉末颗粒粘附到颜料的表面上，以此达到绑定的目的，从而使颜色分离最小化。但该方法引入了粘性材料，对涂膜表面的性能有一定影响。还有溶剂绑定法，如中国专利CN102317392B(2014)中，采用将片状颜料分散于不能溶解热固性树脂粉末的溶剂中，然后将热固性粉末颗粒加入该分散液中，搅拌干燥得到绑定产品。该专利没有描述这一方法的绑定原理，同时它是一种需要使用有机溶剂的方法。以上这些方法都引入其他物质甚至有机溶剂，可能导致与某些粉末涂料兼容性问题或环保问题，同时操作复杂，成本上升。美国专利(US20170190919A1)中采用变频扫描式(VFM)高频微波加热来绑定金属粉末涂料，该专利技术使用两个中心频率范围：位于C波段(4-8GHz)内的5.8-7GHz及位于X波段(8-12GHz)内的7.3-8.7GHz，围绕中心频率进行每秒10次，频宽1GHz的变频扫描。但该方法硬件较复杂，设备成本较高，同时其频率过高，超出了国际电工委员会分配给工业和家用微波设备的频率范围，其扫描式微波发射频率更易对通讯造成干扰。现行的诸多绑定方法虽然基本能够满足加工工艺性能要求，但是其缺点明显。随着金属粉末涂料产品在市场上的销量与日俱增，有必要开发一种新的绑定技术来克服现行方法的诸多不足。
技术实现思路
本专利技术提供一种粉末涂料与颜料的微波加热绑定方法，以解决现有加热绑定法存在的误绑定、预固化、高废品率和高成本等问题，以及变频扫描式(VFM)高频微波加热绑定法存在的成本和电磁干扰等问题。为解决上述的技术问题，本专利技术采用以下技术方案：一种粉末涂料与颜料的微波加热绑定方法，包括如下步骤：(1)将金属粉、仿金属粉以及其他颜料中的一种待绑粉料加入树脂底粉中，使待绑粉料充分分散于树脂底粉中形成混合粉末；(2)混合粉末混合过程中，在氮气的保护下同时进行微波加热，微波过程中使用的微波装置为S波段微波装置，微波频率为2450MHz±50MHz或者915MHz±25MHz，其中，待绑粉料为金属粉，加热混合物宏观温度至低于树脂底粉颗粒玻璃化温度的1-10℃；待绑粉料为仿金属粉以及其他除金属粉外的颜料中的一种，加热混合物宏观温度至高于树脂底粉颗粒玻璃化温度的1-3℃；(3)对混合粉末进行快速冷却；(4)取出快速冷却得到的粉末，即得到绑定产品。作为优选地，步骤(1)中，所述待绑粉料的中位粒径为0.1-500μm，所述树脂底粉的中位粒径为1-1000μm。作为优选地，步骤(1)中，待绑粉料与树脂底粉的混合在叶轮搅拌器、振动容器、流化床或转鼓中的一种设备中进行。作为优选地，步骤(2)中，将混合粉末置于搅拌器、流化床、振动容器以及转鼓中的一种搅拌设备中，然后将装有混合粉末的搅拌设备置于微波装置中进行混合和微波加热，搅拌设备的材质为不屏蔽微波的材质。作为优选地，步骤(2)中，将混合粉末置于搅拌器、流化床、振动容器以及转鼓中的一种搅拌设备中，所述搅拌设备内置微波装置，搅拌设备的材质为屏蔽微波的材质。作为优选地，步骤(3)中，快速冷却在带水冷夹套、带气流冷却以及带其它冷却方式的装置中进行。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术采用S波段微波加热来代替现行的加热方式，加热快，温度易于控制，混合物内部温度分布均匀，不存在误绑定问题，因而不需本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种粉末涂料与颜料的微波加热绑定方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将金属粉、仿金属粉以及其他颜料中的一种待绑粉料加入树脂底粉中，使待绑粉料充分分散于树脂底粉中形成混合粉末；(2)混合粉末混合过程中，在氮气的保护下同时进行微波加热，微波过程中使用的微波装置为S波段微波装置，微波频率为2450MHz±50MHz或者915MHz±25MHz，其中，待绑粉料为金属粉，加热混合物宏观温度至低于树脂底粉颗粒玻璃化温度的1‑10℃；待绑粉料为仿金属粉以及其他除金属粉外的颜料中的一种，加热混合物宏观温度至高于树脂底粉颗粒玻璃化温度的1‑3℃；(3)对混合粉末进行快速冷却；(4)取出快速冷却得到的粉末，即得到绑定产品。

【技术特征摘要】
1.一种粉末涂料与颜料的微波加热绑定方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将金属粉、仿金属粉以及其他颜料中的一种待绑粉料加入树脂底粉中，使待绑粉料充分分散于树脂底粉中形成混合粉末；(2)混合粉末混合过程中，在氮气的保护下同时进行微波加热，微波过程中使用的微波装置为S波段微波装置，微波频率为2450MHz±50MHz或者915MHz±25MHz，其中，待绑粉料为金属粉，加热混合物宏观温度至低于树脂底粉颗粒玻璃化温度的1-10℃；待绑粉料为仿金属粉以及其他除金属粉外的颜料中的一种，加热混合物宏观温度至高于树脂底粉颗粒玻璃化温度的1-3℃；(3)对混合粉末进行快速冷却；(4)取出快速冷却得到的粉末，即得到绑定产品。2.如权利要求1所述的一种粉末涂料与颜料的微波加热绑定方法，其特征在于：步骤(1)中，所述待绑粉料的中位粒径为0.1-500μm，所述树脂底粉的中位粒径为1-100...

【专利技术属性】
技术研发人员：张辉，祝京旭，
申请(专利权)人：天津西敦粉漆科技有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12