阅读说明：本技术 一种粉末涂料及其应用 (Powder coating and application thereof ) 是由 高庆福 欧阳建群 陈嘉壕 肖龙和 于 2019-10-30 设计创作，主要内容包括：本发明属于材料领域,公开了一种粉末涂料,包括底粉和面粉,所述底粉,包括以下组分：环氧树脂、固化剂、填料、助剂；所述面粉,包括以下组分：聚酯树脂、固化剂、填料、助剂；所述助剂包括流平剂,流平剂通过以下步骤制得：将酮和引发剂混合,加热,加入烯酸和含羟基的聚合物,反应,制得流平剂。相对于现有技术,本发明的粉末涂料中的底粉和面粉都含有流平剂,流平剂一方面含有非极性基团,能使得底粉和面粉相接触的部分混合均匀,另一方面含有亲水基团,能使底粉和面粉带电能力强,底粉和面粉兼容性好,只需一次固化,固化温度不超过180℃,固化后的涂层具有良好的耐候性,例如耐中性盐雾时间可达2000小时,耐酸时间不少于240小时。(The invention belongs to the field of materials, and discloses a powder coating which comprises base powder and flour, wherein the base powder comprises the following components: epoxy resin, curing agent, filler and auxiliary agent; the flour comprises the following components: polyester resin, curing agent, filler and auxiliary agent; the auxiliary agent comprises a leveling agent, and the leveling agent is prepared by the following steps: mixing ketone and initiator, heating, adding olefine acid and hydroxyl-containing polymer, reacting and obtaining the leveling agent. Compared with the prior art, the base powder and the flour in the powder coating disclosed by the invention both contain the leveling agent, the leveling agent contains a nonpolar group on one hand, so that the contacted part of the base powder and the flour can be uniformly mixed, and on the other hand, the leveling agent contains a hydrophilic group, so that the base powder and the flour have strong charging capability, the base powder and the flour have good compatibility, only one-time curing is needed, the curing temperature is not more than 180 ℃, and the cured coating has good weather resistance, such as the neutral salt spray resistance time can reach 2000 hours, and the acid resistance time is not less than 240 hours.)

一种粉末涂料及其应用

技术领域

本发明属于材料领域，特别涉及一种粉末涂料及其应用。

背景技术

粉末涂料由于其突出的环保优点而逐渐替代传统的溶剂型涂料。现有技术中的粉末涂料使用过程中是先对工件进行喷涂，然后在低温(低于200℃)下进行固化，然而往往需要经过两次固化，导致粉末涂料使用过程中能耗高，操作复杂。另外，经固化后形成的涂层往往耐候性差，不利于粉末涂料的应用。

因此，提供一种粉末涂料，该粉末涂料经一次固化即可，且固化后形成的涂层耐候性好，是十分有必要的。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种粉末涂料，所述粉末涂料使用过程中经一次固化即可，固化温度不超过180℃，另外，所述粉末涂料经喷涂、固化后形成的涂层耐候性好，例如耐中性盐雾时间可达2000小时，耐酸时间不少于240小时，耐碱时间不少于200小时。

现有技术中的粉末涂料在使用过程中，往往在工件表面先喷涂底粉(即第一层粉末涂料)，然后固化，接着喷涂面粉(即第二层粉末涂料)，再固化，因此需要固化两次，能耗高。这往往是由于底粉与面粉的兼容性差所致。如果直接只喷涂一层粉末涂料，则涂层的耐候性能无法得到保障，对工件的保护能力减弱。因此，本发明通过改变底粉和面粉组分，增强底粉与面粉的兼容性，然后经一次固化，即可制得具有良好耐候性的涂层。

一种流平剂，通过以下步骤制得：

将酮和引发剂混合，加热，加入烯酸和含羟基的聚合物，反应，制得所述流平剂。

优选的，所述酮为丁酮、戊酮或己酮中的至少一种；进一步优选的，所述酮为丁酮。

优选的，所述引发剂为过氧化物；优选的，所述过氧化物选自过氧化二苯甲酰(即BPO)、过氧化苯甲酰叔丁酯或过氧化甲乙酮中的至少一种。

优选的，所述烯酸选自丙烯酸、丁烯酸或戊烯酸中的一种；进一步优选的，所述烯酸为丙烯酸。

优选的，所述含羟基的聚合物选自聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乳酸、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯或聚丁二酸丁二醇酯中的至少一种。

酮和引发剂混合，加热至70-90℃。

所述反应的温度为70-90℃，反应的时间为3-5小时；优选的，反应的温度为80-85℃，反应的时间为4-4.5小时。

优选的，所述酮、烯酸和含羟基的聚合物的质量之比为100:(10-100):(10-100)。

优选的，所述引发剂的质量为酮的质量的5-15％；进一步优选的，所述引发剂的质量为酮的质量的10-15％。

优选的，一种流平剂，通过以下步骤制得：

将丁酮和过氧化二苯甲酰混合，加热，加入丙烯酸和含羟基的聚合物，反应，制得所述流平剂，制得的流平剂中含有改性的丙烯酸酯。

本发明所述流平剂的特点为一端为非极性基团，另一端为亲水基团，能很好的改善粉末涂料的带电性能和涂层的流平性能，能同时作用于底粉和面粉，不会产生表面缺陷，使得底粉和面粉具有良好的兼容性。

一种粉末涂料，包括底粉和面粉，所述底粉，包括以下组分：环氧树脂、固化剂、填料、助剂；所述面粉，包括以下组分：聚酯树脂、固化剂、填料、助剂；所述助剂包括本发明所述流平剂。

优选的，所述底粉中，按质量份数计，环氧树脂为30-70份；进一步优选的，所述底粉中，按质量份数计，环氧树脂为40-60份。

优选的，所述底粉中，按质量份数计，固化剂为30-70份；进一步优选的，所述底粉中，按质量份数计，固化剂为40-60份。

优选的，所述底粉中，按质量份数计，填料为1-160份；进一步优选的，所述底粉中，按质量份数计，填料为80-100份。

优选的，所述底粉中，按质量份数计，助剂为0.1-10份；进一步优选的，所述底粉中，按质量份数计，助剂为5-10份。

优选的，所述底粉中，按质量份数计，环氧树脂为30-70份，固化剂为30-70份，填料为1-160份，助剂为0.1-10份。

优选的，所述面粉中，按质量份数计，聚酯树脂为70-100份；进一步优选的，所述面粉中，按质量份数计，聚酯树脂为90-100份。

优选的，所述面粉中，按质量份数计，固化剂为1-20份；进一步优选的，所述面粉中，按质量份数计，固化剂为5-20份。

优选的，所述面粉中，按质量份数计，填料为1-160份；进一步优选的，所述底粉中，按质量份数计，填料为60-80份。

优选的，所述面粉中，按质量份数计，助剂为0.1-10份；进一步优选的，所述面粉中，按质量份数计，助剂为5-10份。

优选的，所述面粉中，按质量份数计，聚酯树脂为70-100份，固化剂为1-20份，填料为1-160份，助剂为0.1-10份。

优选的，所述底粉中，环氧树脂的环氧当量为600-1000g/eq；进一步优选的，所述底粉中，环氧树脂的环氧当量为800-950g/eq。

优选的，所述底粉中，固化剂为聚酯树脂；进一步优选的，所述聚酯树脂的酸值为10-100mgKOH/g，200℃熔体粘度为3000-9000mPa·s；更优选的，所述聚酯树脂的酸值为30-80mgKOH/g，200℃熔体粘度为4000-6000mPa·s。聚酯树脂的酸值选择有利于控制固化过程中的反应速度，制得外观平滑的涂层。

优选的，所述面粉中，聚酯树脂的酸值为10-100mgKOH/g，200℃熔体粘度为3000-9000mPa·s；更优选的，所述聚酯树脂的酸值为30-80mgKOH/g，200℃熔体粘度为4000-6000mPa·s。面粉中聚酯树脂的酸值选择有利于增强底粉与面粉的兼容性，而且可进一步提高涂层的耐候性。

面粉中的聚酯树脂与底粉中作为固化剂使用的聚酯树脂的酸值和粘度保持一致有利于增强底粉和面粉的兼容性。

优选的，所述面粉中，固化剂选自异氰脲酸三缩水甘油酯(即TGIC)、已二胺、间苯二胺、二氨基二苯基甲烷中的至少一种；进一步优选的，所述固化剂为异氰脲酸三缩水甘油酯。

优选的，所述粉末涂料中的填料选自钛白粉、硫酸钡、锌、石英粉、云母粉中的至少一种；进一步优选的，所述钛白粉为金红石钛白粉和/或硫酸钡。

优选的，所述粉末涂料中的助剂还可包括紫外线吸收剂和/或脱气剂。

优选的，所述紫外线吸收剂选自水杨酸酯、二苯甲酮、苯并***、Tinuvin 234或UV322中的至少一种。

优选的，所述脱气剂选自透气蜡和/或安息香。

一种粉末涂料的制备方法，包括以下步骤：

按配方量称取面粉和底粉的组分，然后分别经过混合，挤出，粉碎，过筛网，分别制得底粉和面粉，所述粉末涂料包括底粉和面粉。

优选的，所述挤出后，还有压片过程。所述的挤出、粉碎和压片过程为本领域常规技术。

优选的，粉碎后，加入气相的硅的氧化物，可以提高粉末涂料的稳定性，例如使得粉末涂料不容易团聚，而且还能提高粉末涂料固化后的流平性，使得固化后形成的涂层表面光泽性好且无针孔。

优选的，所述硅的氧化物包括一氧化硅、二氧化硅或硅酸盐中的至少一种；进一步优选的，所述硅的氧化物为二氧化硅。

优选的，所述二氧化硅为纳米二氧化硅。

优选的，所述二氧化硅的加入量为面粉或底粉质量的0.1-0.8％；进一步优选的，所述二氧化硅的加入量为面粉或底粉质量的0.1-0.5％。

优选的，所述筛网的孔径为20-40μm；进一步优选的，所述筛网的孔径为25-40μm。

优选的，所述粉末涂料的粒径为25-40μm。

一种所述的粉末涂料的应用，将所述粉末涂料中的底粉喷涂在设备(例如机械设备，电子电器设备，汽车设备)表面，然后再喷涂面粉，再固化。

优选的，所述固化的温度为150-180℃，固化的时间为10-30分钟。

一种涂层，将本发明所述粉末涂料中的底粉喷涂在基底上，然后在底粉上喷涂发明所述粉末涂料中的面粉，再固化，制得涂层。

优选的，喷涂采用静电喷涂的方法或流化床法进行。

优选的，所述基底为金属、陶瓷或塑料；进一步优选的，所述基底为铁(或钢)、铜、铝或钛及其合金。所述涂层特别对户外的金属制品有很好的保护作用。

优选的，所述固化的温度为150-180℃，固化的时间为10-30分钟；进一步优选的，所述固化的温度为170-180℃，固化时间为15-20分钟。

优选的，固化用电烘烤箱进行固化。

优选的，所述涂层中底粉的厚度为20-70μm；进一步优选的，所述涂层中底粉的厚度为30-50μm。

优选的，所述涂层中面粉的厚度为30-90μm；进一步优选的，所述涂层中面粉的厚度为40-70μm。

本发明所述的粉末涂料可以对抛砂或抛丸的大型铸铁基材直接喷涂、固化，能保证涂层的耐候性能，对基材有很好的保护作用。

一种装置，包括本发明所述的涂层。

优选的，所述装置为金属装置、陶瓷装置或塑料装置中的一种。

优选的，所述金属装置包括路灯支架、钢管、铁制建材、汽车金属部件、太阳能设备中的至少一种。

相对于现有技术，本发明至少具有如下有益效果之一：

(1)本发明所述粉末涂料包括底粉和面粉，其中底粉含有环氧树脂，环氧树脂有很好的耐溶剂性能，耐盐雾性能，对基底保护性好；底粉中采用聚酯树脂作为固化剂，在聚酯树脂固化剂固化过程中不会干扰面粉的固化；面粉选用聚酯树脂，聚酯树脂有很好的耐候性能，能给底粉以很好的保护，同时面粉中的聚酯树脂的端基能和底粉中的环氧树脂的环氧基团反应，使得底粉和面粉形成的涂层兼容性好，能紧密粘合。

(2)本发明所述粉末涂料中，底粉和面粉都含有流平剂，流平剂一方面含有非极性基团，能使得底粉和面粉相接触的部分混合均匀，另一方面，流平剂含有亲水基团，能使底粉和面粉带电能力强，底粉和面粉兼容性好，只需一次固化即可，固化后的涂层具有良好的耐候性，例如具有良好的耐酸、耐碱、耐中性盐雾的性能，例如耐中性盐雾时间可达2000小时，耐酸时间不少于240小时，耐碱时间不少于200小时。

(3)本发明所述粉末涂料制备过程中使用硅的氧化物，特别是二氧化硅进行分散，可以提高粉末涂料的稳定性，例如使得粉末涂料不容易团聚，而且还能提高粉末涂料固化后的流平性，使得固化后形成的涂层表面光泽性好且无针孔，可进一步提高涂层的耐候性能。

具体实施方式

为了让本领域技术人员更加清楚明白本发明所述技术方案，现列举以下实施例进行说明。需要指出的是，以下实施例对本发明要求的保护范围不构成限制作用。

实施例1

一种流平剂，通过以下步骤制得：

将丁酮和引发剂过氧化二苯甲酰混合，加热至85℃，再加入丙烯酸和聚对苯二甲酸乙二醇酯，反应，反应的温度为85℃，反应的时间为4小时制得流平剂。

丁酮、丙烯酸和聚对苯二甲酸乙二醇酯的质量之比为100:50:30，引发剂过氧化二苯甲酰的质量为丁酮的12％。

实施例2

一种流平剂，通过以下步骤制得：

将戊酮和引发剂过氧化苯甲酰叔丁酯混合，加热至80℃，加入丁烯酸和聚乙二醇，反应，反应的温度为80℃，反应的时间为4.5小时，制得流平剂。

戊酮、丁烯酸和聚乙二醇的质量之比为100:30:60，引发剂过氧化苯甲酰叔丁酯的质量为戊酮的质量的14％。

实施例3

与实施例1相比，实施例3中用聚乙烯醇替代聚对苯二甲酸乙二醇酯，其余制备过程相同。

实施例4

一种粉末涂料，包括底粉和面粉，底粉中，按质量份数计，环氧树脂为55份，聚酯树脂为45份，金红石钛白粉为15份，实施例1制备的流平剂为3份，紫外线吸收剂Tinuvin 234(巴斯夫中国有限公司提供)为1份，透气蜡1.2份，安息香1份；面粉中，按质量份数计，聚酯树脂为100份，TGIC为10份，金红石钛白粉为10份，硫酸钡为30份，实施例1制备的流平剂为3份，紫外光吸收剂UV322(巴斯夫中国有限公司提供)为2份，透气蜡(深圳市中和润科技有限公司提供)1份，安息香1份。

一种粉末涂料的制备方法，包括以下步骤：

按配方量称取面粉和底粉的各组分，然后分别经过混合，挤出，粉碎，过筛网，分别制得底粉和面粉，所述粉末涂料包括底粉和面粉。

所述粉末涂料的粒径为30-40μm。

实施例5

一种粉末涂料，包括底粉和面粉，底粉中，环氧树脂为55份，聚酯树脂为45份，金红石钛白粉为15份，实施例1制备的流平剂为3份，紫外线吸收剂Tinuvin 234为1份，透气蜡1.2份，安息香1份；面粉中，按质量份数计，聚酯树脂为100份，TGIC为10份，金红石钛白粉为10份，硫酸钡为30份，实施例3制备的流平剂为1.5份，紫外光吸收剂UV322为2份，透气蜡1份，安息香1份；面粉中，聚酯树脂的酸值为20-50mgKOH/g，200℃熔体粘度为3000-6000mPa·s。

一种粉末涂料的制备方法，包括以下步骤：

按配方量称取面粉和底粉的各组分，然后分别经过混合，挤出，粉碎，过筛网，分别制得底粉和面粉，所述粉末涂料包括底粉和面粉。

所述粉末涂料的粒径为30-40μm。

实施例6

一种粉末涂料，包括底粉和面粉，底粉中，按质量份数计，环氧树脂为55份，聚酯树脂为45份，金红石钛白粉为15份，实施例1制备的流平剂为3份，紫外线吸收剂Tinuvin 234为1份，透气蜡1.2份，安息香1份；面粉中，按质量份数计，聚酯树脂为100份，TGIC为10份，金红石钛白粉为10份，硫酸钡为30份，实施例2制备的流平剂为4份，紫外光吸收剂UV322为2份，透气蜡1份，安息香1份。

一种粉末涂料的制备方法，包括以下步骤：

按配方量称取面粉和底粉的各组分，然后分别经过混合，挤出，粉碎，过筛网，分别制得底粉和面粉，所述粉末涂料包括底粉和面粉。

所述粉末涂料的粒径为30-40μm。

实施例7

一种粉末涂料，包括底粉和面粉，底粉中，按质量份数计，环氧树脂为55份，聚酯树脂为45份，金红石钛白粉为15份，实施例1制备的流平剂为5份，紫外线吸收剂Tinuvin 234为1份，安息香1份；面粉中，按质量份数计，聚酯树脂为100份，TGIC为10份，金红石钛白粉为10份，硫酸钡为30份，实施例1制备的流平剂为3份，紫外光吸收剂UV322为2份，透气蜡1份，安息香1份。

一种粉末涂料的制备方法，包括以下步骤：

按配方量称取面粉和底粉的各组分，然后分别经过混合，挤出，粉碎，加入气相的纳米二氧化硅，过筛网，分别制得底粉和面粉，所述粉末涂料包括底粉和面粉。

纳米二氧化硅的加入量为面粉或底粉质量的0.5％。

所述粉末涂料的粒径为35-40μm。

实施例8

实施例8中粉末涂料的组分中的底粉与实施例7相同，实施例8中粉末涂料的组分中的面粉，按质量份数计，聚酯树脂为100份，TGIC为10份，金红石钛白粉为10份，硫酸钡为30份，实施例3制备的流平剂为1.5份，紫外光吸收剂UV322为2份，透气蜡1份，安息香1份；面粉中，聚酯树脂的酸值为20-50mgKOH/g，200℃熔体粘度为3000-6000mPa·s。粉末涂料的制备过程与实施例7相同。

实施例9

实施例9中粉末涂料的组分中的底粉与实施例8相同，实施例9中粉末涂料的组分中的面粉，按质量份数计，聚酯树脂为70份，TGIC为5份，金红石钛白粉为10份，硫酸钡为30份，实施例1制备的流平剂为4份，紫外光吸收剂UV322为2份，透气蜡1份，安息香1份；面粉中，聚酯树脂的酸值为60-80mgKOH/g，200℃熔体粘度为5000-7000mPa·s。粉末涂料的制备过程与实施例8相同。

实施例10

一种粉末涂料，包括底粉和面粉，底粉中，按质量份数计，环氧树脂为30份，聚酯树脂为65份，钛白粉为90份，锌粉1份，实施例1制备的流平剂为5份，紫外线吸收剂UV322为1.5份，安息香1.5份；面粉中，按质量份数计，聚酯树脂为70份，间苯二胺为4份，硫酸钡为40份，实施例3制备的流平剂为3份，紫外光吸收剂UV322为2份，透气蜡1份，安息香1份。

底粉中，聚酯树脂的酸值为70-90mgKOH/g，200℃熔体粘度为7000-9000mPa·s；面粉中，聚酯树脂的酸值为70-90mgKOH/g，200℃熔体粘度为7000-9000mPa·s

一种粉末涂料的制备方法，包括以下步骤：

按配方量称取面粉和底粉的各组分，然后分别经过混合，挤出，粉碎，加入气相的二氧化硅，过筛网，分别制得底粉和面粉，所述粉末涂料包括底粉和面粉。

二氧化硅的加入量为面粉或底粉质量的0.3％。

粉末涂料的粒径为20-30μm。

对比例1

相对于实施例4，对比例1中粉末涂料中的面粉中用丙烯酸酯替代实施例1制备的流平剂，其余组分和制备过程与实施例4相同。

对比例2

相对于实施例7，对比例2中粉末涂料中的面粉中用丙烯酸酯替代实施例1制备的流平剂，其余组分和制备过程与实施例7相同。

对比例3

相对于实施例4，对比例3中粉末涂料中的底粉和面粉中都用丙烯酸酯替代实施例1制备的流平剂，其余组分和制备过程与实施例4相同。

对比例4

相对于实施例4，对比例4中粉末涂料中的底粉中用酚醛树脂替代环氧树脂，其余组分和制备过程与实施例4相同。

对比例5

相对于实施例4，对比例5中粉末涂料中的面粉中用酚醛树脂替代环氧树脂，其余组分和制备过程与实施例4相同。

产品效果测试

取实施例4-10，对比例1-5制得的粉末涂料，分别采用静电喷涂的方法在铁片基底上喷涂底粉，再喷涂面粉，然后放入电烘烤箱中进行固化，固化的温度为170-180℃，固化的时间为15-20min，制得实施例1-10，对比例1-5粉末涂料对应的涂层。涂层中底粉的厚度为30-50μm；涂层中面粉的厚度为30-90μm，涂层的厚度为60-120μm。按照标准GB/T9754测试涂层的光泽度(光泽度越大，暗示底粉与面粉的兼容性越好)，按照标准GB/T9286测试涂层的附着力(附着力分为0级、1级、2级、3级、4级、5级、6级，其中0级的附着力最好，6级的附着力最差)，按照标准GB/T1732测试涂层的抗冲击性，按照标准GB/T1865-2009进行涂层氙灯暴露试验(在氙灯下暴露1000h，然后测试涂层的光泽度，得到新的光泽度，然后比上未进行氙灯暴露时的光泽度*100％)，按照标准GB/T1768-79测试涂层的耐溶剂性(溶剂为丁酮)，按照标准GB/T 1771-2007进行中性盐雾试验(2000h，5％质量分数的NaCl溶液)，按照标准GB/T9274-1988测试涂层的耐酸性(用质量分数为5％的盐酸进行耐酸性测试，测试涂层在酸液中不脱落所能保持的时间)和耐碱性(用质量分数为5％的氢氧化钠进行耐碱性测试，测试涂层在碱液中不脱落所能保持的时间)，结果如表1所示。

表1：

从表1可以看出，通过本发明实施例4-10制得的粉末涂料所制得的涂层经一次固化后，涂层具有良好的耐候性能，例如耐酸性，耐碱性，耐溶剂性能。对比例1-3制备的粉末涂料中并未加入本发明记载的流平剂，使得底粉和面粉的兼容性差，从而使得涂层耐候性能差。对比例4-5用酚醛树脂替代粉末涂料中的环氧树脂，也不利于底粉与面粉之间的兼容，从而使得涂层的耐候性能也相对较差。

实施例11

一种路灯支架，路灯支架表面有实施例7制得的粉末涂料经喷涂、固化后形成的涂层。路灯支架经久耐用。

实施例12

一种汽车外壳，汽车外壳表面有实施例8制得的粉末涂料经喷涂、固化后形成的涂层。汽车外壳长时间使用，涂层不脱落。