一种粉末涂料组合物及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种粉末涂料组合物及其制备方法和应用，所述粉末涂料组合物的制备原料包括如下成分：环氧树脂51～90重量份、端羧基聚酯树脂40～60重量份、高度支化聚合物0.5～10重量份、低表面能助剂0.2～5重量份以及异氰酸酯类固化剂0.1～10重量份。所述粉末涂料组合物通过将各组分分散、混合、挤出，然后压片并粉碎的方法制备得到。本发明专利技术提供的粉末涂料组合物实现低温快速固化，高度适用于木材、玻璃、纸张以及塑料等热敏性基材表面的涂装，固化后漆膜的硬度高、柔韧性好、交联密度高，具有优异的防涂鸦性和抗沾污性。

【技术实现步骤摘要】
一种粉末涂料组合物及其制备方法和应用
本专利技术属于高分子材料
，具体涉及一种粉末涂料组合物及其制备方法和应用。
技术介绍
粉末涂料是由树脂、固化剂、无机填料、颜料以及助剂等组成的固体粉末状合成树脂涂料，和普通溶剂型涂料及水性涂料不同，粉末涂料的分散介质不是有机溶剂或水，而是空气。粉末涂料能够100％成膜，无溶剂污染，也不会造成水污染，是一种真正环保的涂料，而且具有能耗低、可回收的特点，广泛应用于建筑材料、家电家具、工程机械、电子电气及工业防腐等领域。随着粉末涂料的不断发展，人们对涂膜的性能也有了新的要求，涂料不仅要在机械性能等方面实现对基材的防护功能，更要满足对其外在观赏效果的需求，尤其在建筑、公共设施以及家电家具领域中，涂料成膜后具有抗沾污、防涂鸦的性能，一方面可以使基材本身保持美观，另一方面可以降低清洁难度、节约清洁成本。因此，发展具有抗沾污、防涂鸦性能的粉末涂料具有重要的意义。CN103194140B公开了一种自清洁超耐候粉末涂料及其制备方法，所述粉末涂料中包括重量份数比为4:1～1:4的端羧基聚酯颗粒体系和氟碳树脂颗粒体系，端羧基聚酯颗粒体系和氟碳树脂颗粒体系中各自包括相应的基体树脂、固化剂、助剂和颜填料，且氟碳树脂颗粒体系还含有TiO2纳米粒子，赋予涂料良好的抗氧化性。所述粉末涂料可以在200℃固化，形成的涂膜基材附着力良好、耐老化性和稳定性高，且氟碳树脂体系使涂膜具有优异的耐候性和自清洁性能。CN101712834A公开了一种防涂鸦粉末涂料及其制备方法，所述粉末涂料中包括150～250份丙烯酸树脂、30～40份丙烯酸固化剂、20～100份钛白粉和1～20份助剂，其中丙烯酸树脂为缩水甘油基丙烯酸树脂，丙烯酸固化剂为饱和脂肪族二酸；所述粉末涂料具有配方简单、涂装固化方便、耐化学品性能优良、可快速擦除等特点，适用于白板、公共设施等的涂装。CN104231906A公开了一种防涂鸦粉末涂料，所述粉末涂料包括基体树脂、固化剂、颜填料和助剂，其中基体树脂为低羟基聚酯树脂和高羟基聚酯树脂的组合物，固化剂为封闭型异氰酸脂；所述粉末涂料生产成本低，具有高流平性、高表面硬度且耐污染等优点。CN109354996A公开了一种粉末涂料及其用途，该粉末涂料的组分包括聚氨酯树脂、氰酸酯、纳米晶石钡和BYK消泡微粉化蜡；其中聚氨酯树脂的重均分子量为3000～6000；所述粉末涂料在200℃固化，形成的漆膜具有耐涂鸦、易清洁、耐划伤性，且可长久保持涂层表面效果。然而在现有技术中，具有抗沾污、防涂鸦性能的粉末涂料大都以聚氨酯、聚酯或丙烯酸为基体树脂，需要在200℃高温烘烤下固化成膜，这种严苛的固化条件极大地限制了基材的选择范围。随着粉末涂料应用领域的扩展到室内装修、家具等领域，以木材、塑料为代表的热敏性基材无法承受现有技术中粉末涂料的高温固化条件，更无法实现漆膜的机械性能和表面性能。基于此，开发一种具有防涂鸦、抗沾污性能的适用于热敏性基材的可低温固化粉末涂料，是本领域的研究重点。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种粉末涂料组合物及其制备方法和应用，所述粉末涂料组合物采用环氧树脂为基体树脂，搭配端羧基聚酯树脂及固化剂实现涂膜的低温快速固化和高交联密度，并通过高度支化聚合物和低表面能助剂的协同配合使涂膜具有抗沾污、防涂鸦性能。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：第一方面，本专利技术提供一种粉末涂料组合物，所述粉末涂料组合物的制备原料包括如下成分：本专利技术提供的粉末涂料组合物中以环氧树脂作为基体树脂，一方面是因为环氧树脂分子中的环氧基和侧羟基都具有反应活性，能够与多种交联剂反应固化，固化温度低，140～160℃条件下即可固化完全，因此高度适用于在木材、纸张、玻璃、RPVC、POM等热敏性基材上的涂装；另一方面环氧树脂能够与功能性树脂或助剂通过化学键连接，固化形成的涂膜兼具机械性能、耐性以及外观效果。本专利技术中端羧基聚酯树脂分子中的羧基一方面可以和环氧树脂中的侧羟基酯化交联，另一方面可以促使环氧基开环、发生进一步的交联反应；更为重要的是，端羧基聚酯树脂中含有苯环为主的刚性链，有助于提升漆膜的硬度和冲击性，而且聚酯树脂成膜后丰满度和光泽度好，有效弥补了环氧树脂漆膜在外观上的不足。本专利技术中异氰酸酯类固化剂的-NCO官能团可以与环氧树脂、端羧基聚酯树脂、高度支化聚合物以及低表面能助剂中的-OH反应，形成致密稳定的交联网络。本专利技术中为了得到具有抗沾污、防涂鸦性能的涂膜，创造性地将低表面能助剂和高度支化聚合物相结合，其中高度支化聚合物特殊的簇状结构能够促进粉末涂料组合物在熔融状态下的流动性，有助于得到流平性好的涂膜表面；而且高度支化聚合物的超支化分子结构可以和低表面能助剂之间进行结合，使低表面能助剂在高度支化聚合物的带动下有效上浮至涂膜表面，从而降低涂膜的表面能，实现涂膜的抗沾污、防涂鸦性能；此外，高度支化聚合物带动低表面能助剂上升至涂膜表面，避免低表面能助剂被固化于涂层内部而导致其有效浓度的降低，通过降低其损耗而减少低表面能助剂的使用量。所述高度支化聚合物的用量应该控制在本专利技术限定的范围内，若其添加量过低，则无法有效促进低表面能助剂上浮，无法得到低表面能涂膜；若其添加量过高，则会破坏涂膜的连续性，影响涂膜的机械性能。本专利技术中，所述环氧树脂的用量可以为52重量份、54重量份、56重量份、58重量份、60重量份、63重量份、65重量份、67重量份、70重量份、72重量份、75重量份、78重量份、80重量份、82重量份、85重量份、87重量份或89重量份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。所述端羧基聚酯树脂的用量可以为42重量份、44重量份、46重量份、48重量份、50重量份、53重量份、55重量份、57重量份或59重量份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。所述高度支化聚合物的用量可以为0.6重量份、0.8重量份、1重量份、3重量份、5重量份、7重量份或9重量份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。所述低表面能助剂的用量可以为0.3重量份、0.5重量份、0.7重量份、1重量份、1.2重量份、1.5重量份、1.7重量份、2重量份、2.3重量份、2.5重量份、2.8重量份、3重量份、4重量份或4.5重量份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。所述异氰酸酯类固化剂的用量可以为0.3重量份、0.5重量份、0.7重量份、1重量份、3重量份、5重量份、7重量份或9重量份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。优选地，所述环氧树脂包括如下成分：双酚型环氧树脂40～60重量份酚醛环氧树脂10～20重量份脂肪族环氧树脂1～10重量份。优选地，所述双酚型环氧树脂选自双酚A型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、氢化双酚A型环氧树脂或四溴化双酚A型环氧树脂中的任意一种或至少两种的组合。优选地，所述酚醛环氧树脂为线性酚醛环氧树脂。本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种粉末涂料组合物，其特征在于，所述粉末涂料组合物的制备原料包括如下成分：

【技术特征摘要】
1.一种粉末涂料组合物，其特征在于，所述粉末涂料组合物的制备原料包括如下成分：2.根据权利要求1所述的粉末涂料组合物，其特征在于，所述环氧树脂包括如下成分：双酚型环氧树脂40～60重量份酚醛环氧树脂10～20重量份脂肪族环氧树脂1～10重量份；优选地，所述双酚型环氧树脂选自双酚A型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、氢化双酚A型环氧树脂或四溴化双酚A型环氧树脂中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述酚醛环氧树脂为线性酚醛环氧树脂。3.根据权利要求1或2所述的粉末涂料组合物，其特征在于，所述端羧基聚酯树脂为高酸值聚酯树脂和低酸值聚酯树脂的混合物；优选地，所述高酸值聚酯树脂和低酸值聚酯树脂的质量比为1:(4～9)；优选地，所述高酸值聚酯树脂的酸值为70～90mgKOH/g；优选地，所述低酸值聚酯树脂的酸值为10～40mgKOH/g。4.根据权利要求1～3任一项所述的粉末涂料组合物，其特征在于，所述低表面能助剂的用量为0.2～3重量份；优选地，所述低表面能助剂为有机硅助剂和/或氟助剂；优选地，所述有机硅助剂为有机硅改性羟基丙烯酸酯、羟基硅油或有机硅改性羟基聚酯树脂中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述氟助剂为氟改性羟基丙烯酸酯；优选地，所述高度支化聚合物为树枝状聚合物或超支化聚合物，进一步优选为超支化聚合物；优选地，所述超支化聚合物为端羟基超支化聚酯；优选地，所述端羟基超支化聚酯的数均分子量为500～3000g/mol；优选地，所述端羟基超支化聚酯的羟值为500～600mgKOH/g；优选地，所述端羟基超支化聚酯的羟基摩尔数为4～25mol。5.根据权利要求1～4任一项所述的粉末涂料组合物，其特征在于，所述异氰酸酯类固化剂为内封闭型多异氰酸酯；优选地，所述粉末涂料组合物的制备原料中还包括0.1～2重量份纳米填料；优选地，所述纳米填料选自纳米氧化铝、纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、纳米氧化镁或纳米氧化锌中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述纳米填料的粒径为30～200nm，进一步优选为50～120nm；优选地，所述粉末涂料组合物的制备原料中还包括0.5～2重量份固化促进剂；优选地，所述固化促进剂选自咪唑、咪唑衍生物、叔胺盐、季铵盐、羧酸四烷基铵或二月桂酸二丁基锡中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述粉末涂料组合物的制备原料中还包括5～30重量份颜填料；优选地，所述颜填料为颜料和/或填料；优选地，所述颜料选自钛白粉、氧化铁红、群青、铁黄，酞青蓝或酞青绿中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述填料选自硫酸钡、蜡...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈运法，王好盛，张婧坤，薛杨，张冬海，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11