阅读说明：本技术 一种户外铁塔用氟碳粉末涂料及其制备方法 (Fluorocarbon powder coating for outdoor iron tower and preparation method thereof ) 是由 覃世仁 黄河 罗荣合 陈树生 黄东 于 2019-11-25 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种户外铁塔用氟碳粉末涂料及其制备方法,该氟碳粉末涂料由以下重量份数原料制成：聚偏氟乙烯树脂35-45份、聚四氟乙烯树脂8-12份、超耐候聚酯树脂12-16份、脂环族环氧树脂20-30份、丙烯酸树脂12-18份、环氧改性醇酸树脂12-18份、聚六亚甲基胍2-5份、改性石墨烯3-6份、纳米二氧化硅6-10份、纳米三氧化二铝0.5-3份、硫酸钡4-10份、硅烷偶联剂KH-792 1.8-2.4份、硬脂酸钙0.2-0.4份、安息香0.3-0.5份、流平剂0.5-1份、TGIC固化剂4-8份。本发明的氟碳粉末涂料具有优良的机械性能以及超强的耐候性、耐化学性和流平性,应用于户外铁塔具有防开裂、抗老化、使用寿命长的特点,且粉末涂料制备方法简单,可进行工业化生产。(The invention discloses a fluorocarbon powder coating for an outdoor iron tower and a preparation method thereof, wherein the fluorocarbon powder coating is prepared from the following raw materials in parts by weight: 35-45 parts of polyvinylidene fluoride resin, 8-12 parts of polytetrafluoroethylene resin, 12-16 parts of super-weather-resistant polyester resin, 20-30 parts of alicyclic epoxy resin, 12-18 parts of acrylic resin, 12-18 parts of epoxy modified alkyd resin, 2-5 parts of polyhexamethylene guanidine, 3-6 parts of modified graphene, 6-10 parts of nano silicon dioxide, 0.5-3 parts of nano aluminum oxide, 4-10 parts of barium sulfate, 0.2-0.4 part of silane coupling agent KH-7921.8, 0.2-0.4 part of calcium stearate, 0.3-0.5 part of benzoin, 0.5-1 part of flatting agent and 4-8 parts of TGIC curing agent. The fluorocarbon powder coating has excellent mechanical property, super-strong weather resistance, chemical resistance and leveling property, is applied to outdoor iron towers, has the characteristics of cracking resistance, ageing resistance and long service life, and is simple in preparation method and capable of being industrially produced.)

一种户外铁塔用氟碳粉末涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及涂料组合物技术领域，具体是一种户外铁塔用氟碳粉末涂料及其制备方法。

背景技术

粉末涂料是一种新型的不含溶剂100％固体粉末状涂料，具有无溶剂、无污染、可回收、环保、节省能源和资源、减轻劳动强度和涂膜机械强度高等特点。氟碳粉末涂料是指以氟树脂为主要成膜物质的粉末涂料，具有特别优越的耐候性、耐热性、耐低温性、耐化学药品性，而且具有独特的不粘性和低摩擦性。与溶剂型涂料不同，氟碳粉末涂料不含可挥发性化合物(VOC) ，减少对人体的伤害，符合ROHS，不含有毒重金属，属于环境友好型涂料，是国家正式发布的绿色涂料产品目录认可产品，氟碳粉末涂料作为当今国内外公认的超耐候涂料品种，其户外使用性能已经得到了广泛的验证。然而纯氟碳体系粉末涂料在附着力、颜填料润湿性等方面的先天不足，加上其高昂的材料成本，使得纯氟碳体系的粉末涂料在市场应用推广上进展缓慢。

近年来，由于户外气候变化无常，强酸碱环境、高盐雾环境、高温差环境以及高湿度环境都对传统防腐涂料的使用效果和寿命提出了严峻的考验，在强酸碱、高盐雾环境中，粉末涂层容易被腐蚀，在高温差环境中，粉末涂层容易因膨胀收缩产生裂缝甚至脱落，在湿热的环境中，粉末涂层易吸收水分在表面形成白色斑迹，影响粉末涂层的使用和外观性能。因此，目前户外粉末涂料还存在耐化学品腐蚀性能、抗菌性能、耐水性能较差，容易开裂，使用寿命短等缺点，限制了其在工业化工重防腐领域的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种户外铁塔用氟碳粉末涂料及其制备方法，该粉末涂料以氟碳树脂为主要原料，辅以相容性好的多种树脂和颜填料混合成膜，得到的涂料具有优良的机械性能以及超强的耐候性、耐化学性和流平性，应用于户外铁塔具有防开裂、抗老化、使用寿命长的特点，且粉末涂料制备方法简单，可进行工业化生产。

本发明的技术方案以下面方式实现：

一种户外铁塔用氟碳粉末涂料，由以下重量份数原料制成：聚偏氟乙烯树脂35-45份、聚四氟乙烯树脂8-12份、超耐候聚酯树脂12-16份、脂环族环氧树脂20-30份、丙烯酸树脂12-18份、环氧改性醇酸树脂12-18份、聚六亚甲基胍2-5份、改性石墨烯3-6份、纳米二氧化硅6-10份、纳米三氧化二铝0.5-3份、硫酸钡4-10份、硅烷偶联剂KH-792 1.8-2.4份、硬脂酸钙0.2-0.4份、安息香0.3-0.5份、流平剂0.5-1份、TGIC固化剂4-8份。

所述超耐候聚酯树脂由以下重量份数原料隔绝氧气缩聚而成：1,4-环己烷二羧酸35-45份，氢化双酚A 10-15份、聚硅氧烷10-25份、羟基特戊酸新戊二醇单酯20-25份、2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇8-12份、1,3-苯二甲酸18-22份；所述超耐候聚酯树脂酸值为30-35mgKOH/g，软化点100-110℃。

所述脂环族环氧树脂选用脂环族环氧树脂CER-170。

所述硫酸钡由纳米级高光硫酸钡和沉淀硫酸钡以重量比1:1组成。

氟碳粉末涂料的制备方法包括以下步骤：

（1）将所有原料放入高速混合分散机中进行高速分散混合；

（2）将混合物加入螺杆挤出机中充分熔融并且混炼，然后进行挤出、压片、粉碎，分级筛选，最后过500目筛，即得粉末涂料。

本发明的有益效果是：

本发明所述超耐候聚酯树脂采用1,4-环己烷二羧酸(1,4-CHDA，氢化对苯二甲酸)作为二元羧酸组分，氢化双酚A(HBPA)作为二元醇类，消除了苯环的不稳定结构；羟基特戊酸新戊二醇单酯(HPHP)本身的耐候性很好，同时分子内屏蔽的酯基增加了酯键之间的距离，提高了水解稳定性。作为改性二元醇的2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇(BEPD)水解稳定性很好，较长的脂肪族侧链，增加了树脂的疏水性，从而很大程度上提高了聚酯树脂的耐候性能。对苯二甲酸（TPA）含量较高的树脂具有较好的力学性能，但是耐候性较差；间苯二甲酸（IPA）含量较高的树脂具有较好的耐候性，但力学性能差，对苯二甲酸和间苯二甲酸按适当的配比搭配使用，得到的粉末涂层具有优异的力学性能和耐候性。聚硅氧烷具有卓越的耐热性、电绝缘性、耐候性、疏水性、生理惰性和较小的表面张力，此外还具有低的粘温系数、较高的抗压缩性。在聚酯树脂制备过程中添加聚硅氧烷可以有效的提高聚酯树脂的耐候性、耐热性和流平性，而且-Si-O-Si-结构可以增强树脂与基材直接的交联作用。

聚偏氟乙烯树脂是氟塑料中最强韧的，抗拉强度大于39MPa，抗冲击强度和耐磨性能良好，具有极其良好的抗紫外线性和耐气候老化性、耐辐射性、耐腐蚀性。聚四氟乙烯树脂，具有优良的热稳定性、突出的化学惰性、优良的电气性能和低摩擦系数等卓越性能。脂环族环氧树脂含有大量环氧基团，脂环族环氧树脂CER-170分子结构中无不饱和双键，具有优良的耐紫外线、耐辐射性能，与普通双酚A环氧树脂相比，粘度很低，与其他脂环族环氧树脂相比，反应活性较高，固化物固化收缩小、尺寸稳定性好、机械性能优良、粘结强度高、耐候性、电老化性能优良。丙烯酸树脂型粉末涂料具有优异的装饰性、户外耐候性、耐老化性、耐腐蚀性和抗污染性，表面硬度高，柔韧性好。环氧树脂改性的醇酸树脂，具有优良的耐候性和耐化学药品性；是低温烘烤干燥型涂料用树脂。

氟碳树脂在固化成膜时由于其特性迁移到涂层表面，使得涂层具备优异的耐候性、耐酸碱性、耐老化性、防渗透性能等特征。聚酯树脂的流平性好，在固化成膜时可有效降低在粉末涂料熔融后涂料的表面张力，进而减弱或消除针孔、橘皮等表面缺陷，有效提升涂膜外观效果；而且经过改性的聚酯树脂具有优异的耐候性能，-Si-O-Si-结构可以增强树脂与基材的交联作用。环氧树脂具有优异的防腐性能和超强附着力，能够和金属底材形成良好的结合力。丙烯酸树具有良好的柔韧性，可以提高涂层的拉伸强度，改善涂层的脆性，避免涂层开裂。醇酸树脂具有良好的耐磨性，可以有效提高涂层的硬度、耐磨性能。聚偏氟乙烯树脂、聚四氟乙烯树脂、超耐候聚酯树脂、脂环族环氧树脂、丙烯酸树脂、环氧改性醇酸树脂相互交叉交联固化形成高度交联的网状结构，具有优异的机械性能和耐化学性能。

聚六亚甲基胍是一种环保型高分子聚合物杀菌消毒剂，具有杀菌广谱性，其吸附通常呈负电性的各类细菌、病毒，进入细胞膜，抑制膜内脂质体合成，造成菌体凋亡，达到最佳的杀菌效果。在粉末涂料中加入聚六亚甲基胍，可以增强涂料的防腐效果，且防腐作用长久。

纳米填料由于其特殊的纳米效应，不仅可以提高涂膜的力学性能，而且还有助于提高涂膜的耐老化性能、耐腐蚀性能以及抗辐射性能等。但纳米填料由于粒径小、表面积大，容易产生团聚，而采用硅烷偶联剂可以改善纳米填料在树脂中的分散性，避免团聚，还能通过硅烷偶联剂的桥联作用使填料牢固地连接在树脂构成的网状结构上。纳米二氧化硅能使各涂层之间形成致密的立体网状结构，提升涂层的综合性能。纳米三氧化二铝作为助流化剂，可以提高超细粉末涂料的流化性能，使得到的涂层具有很好的表面平整度、光泽度，并且提高了涂料的储存稳定性。硫酸钡能提高产品耐光、耐候、耐化学及电化学腐蚀性和产品装饰效果，增强涂层的抗冲击强度。添加适量的纳米级沉淀硫酸钡可以提高涂膜的力学性能、耐老化性能、耐候性能等。高光硫酸钡具有良好的分散性和与其它介质的亲和力，并且与所有的色料有较好的兼容性，能增强粉末涂料的流平性和保光性，可改善粉末涂料在喷涂工艺中达到最理想的涂膜厚度，提高上粉率，减少粉末涂料用量。高光硫酸钡能替代部分沉淀硫酸钡、钛白粉、活性二氧化硅等价格较高的原材料，是一种能吸收有害射线的环保材料。石墨烯能在金属与腐蚀性介质之间形成物理阻隔层，阻止扩散渗透的进行，同时石墨烯稳定的Sp2杂化结构能有效的阻隔气体原子的通过，石墨烯还具有很好的热稳定性、化学稳定性、强度与摩擦性能，不论是在高温环境条件下(1500℃)，还是在具有腐蚀性的气体、液体条件下，石墨烯均能保持稳定。改性石墨烯具有良好的分散性，在涂料中可以有效提高涂层的防腐防污性能。

硬脂酸钙作为稳定剂，具有优良的润滑性，可以有效提高涂料的热稳定性和附着力。硅烷偶联剂和硬脂酸钙共同作用于氟碳粉末涂料可以使得各个基团之间连接更加紧密，改善粉末涂料的内部形貌，有利于涂装过程的均匀性以及涂膜的耐候性。氟碳树脂碳氟键键能高，丙烯酸含有羟基、羧基，脂环族环氧树脂含有大量环氧基团，树脂与改性石墨烯、纳米二氧化硅、纳米三氧化二铝、硫酸钡、硅烷偶联剂协同作用，实现基团之间的交联固化，实现高度交联的网状结构，提高涂料的附着力，减少掉粉现象。

具体实施方式

为了更加详细的介绍本发明，下面结合实施例，对本发明做进一步说明。

实施例1

一种户外铁塔用氟碳粉末涂料，由以下重量份数原料制成：聚偏氟乙烯树脂35份、聚四氟乙烯树脂8份、超耐候聚酯树脂12份、脂环族环氧树脂20份、丙烯酸树脂12份、环氧改性醇酸树脂12份、聚六亚甲基胍2份、改性石墨烯3份、纳米二氧化硅6份、纳米三氧化二铝0.5份、硫酸钡4份、硅烷偶联剂KH-792 1.8份、硬脂酸钙0.2份、安息香0.3份、流平剂0.5份、TGIC固化剂4份。

所述超耐候聚酯树脂由以下重量份数原料隔绝氧气缩聚而成：1,4-环己烷二羧酸35份，氢化双酚A 10份、聚硅氧烷10份、羟基特戊酸新戊二醇单酯20份、2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇8份、1,3-苯二甲酸18份；所述超耐候聚酯树脂酸值为30-35mgKOH/g，软化点100-110℃。

所述脂环族环氧树脂选用脂环族环氧树脂CER-170。

所述硫酸钡由纳米级高光硫酸钡和沉淀硫酸钡以重量比1:1组成。

氟碳粉末涂料的制备方法包括以下步骤：

（1）将所有原料放入高速混合分散机中进行高速分散混合；

（2）将混合物加入螺杆挤出机中充分熔融并且混炼，然后进行挤出、压片、粉碎，分级筛选，最后过500目筛，即得粉末涂料。

在熔融挤出的过程中，挤出机Ⅰ区的温度设定为110-130℃，挤出机Ⅱ区的温度设定为95-110℃。

实施例2

一种户外铁塔用氟碳粉末涂料，由以下重量份数原料制成：聚偏氟乙烯树脂40份、聚四氟乙烯树脂10份、超耐候聚酯树脂14份、脂环族环氧树脂25份、丙烯酸树脂15份、环氧改性醇酸树脂15份、聚六亚甲基胍4份、改性石墨烯5份、纳米二氧化硅8份、纳米三氧化二铝2份、硫酸钡7份、硅烷偶联剂KH-792 2.1份、硬脂酸钙0.3份、安息香0.4份、流平剂0.8份、TGIC固化剂6份。

所述超耐候聚酯树脂由以下重量份数原料隔绝氧气缩聚而成：1,4-环己烷二羧酸40份，氢化双酚A 12份、聚硅氧烷18份、羟基特戊酸新戊二醇单酯23份、2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇10份、1,3-苯二甲酸20份；所述超耐候聚酯树脂酸值为30-35mgKOH/g，软化点100-110℃。

所述脂环族环氧树脂选用脂环族环氧树脂CER-170。

所述硫酸钡由纳米级高光硫酸钡和沉淀硫酸钡以重量比1:1组成。

氟碳粉末涂料的制备方法包括以下步骤：

（1）将所有原料放入高速混合分散机中进行高速分散混合；

（2）将混合物加入螺杆挤出机中充分熔融并且混炼，然后进行挤出、压片、粉碎，分级筛选，最后过500目筛，即得粉末涂料。

在熔融挤出的过程中，挤出机Ⅰ区的温度设定为110-130℃，挤出机Ⅱ区的温度设定为95-110℃。

实施例3

一种户外铁塔用氟碳粉末涂料，由以下重量份数原料制成：聚偏氟乙烯树脂45份、聚四氟乙烯树脂12份、超耐候聚酯树脂16份、脂环族环氧树脂30份、丙烯酸树脂18份、环氧改性醇酸树脂18份、聚六亚甲基胍5份、改性石墨烯6份、纳米二氧化硅10份、纳米三氧化二铝3份、硫酸钡10份、硅烷偶联剂KH-792 2.4份、硬脂酸钙0.4份、安息香0.5份、流平剂1份、TGIC固化剂8份。

所述超耐候聚酯树脂由以下重量份数原料隔绝氧气缩聚而成：1,4-环己烷二羧酸45份，氢化双酚A 15份、聚硅氧烷25份、羟基特戊酸新戊二醇单酯25份、2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇12份、1,3-苯二甲酸22份；所述超耐候聚酯树脂酸值为30-35mgKOH/g，软化点100-110℃。

所述脂环族环氧树脂选用脂环族环氧树脂CER-170。

所述硫酸钡由纳米级高光硫酸钡和沉淀硫酸钡以重量比1:1组成。

氟碳粉末涂料的制备方法包括以下步骤：

（1）将所有原料放入高速混合分散机中进行高速分散混合；

（2）将混合物加入螺杆挤出机中充分熔融并且混炼，然后进行挤出、压片、粉碎，分级筛选，最后过500目筛，即得粉末涂料。

在熔融挤出的过程中，挤出机Ⅰ区的温度设定为110-130℃，挤出机Ⅱ区的温度设定为95-110℃。

应用实施例

对实施例1-3制得的粉末涂料进行性能测试，测试结果如下表所示：