一种两涂一烤的粉末涂料及其制备方法
阅读说明：本技术 一种两涂一烤的粉末涂料及其制备方法 (Powder coating with two coating layers and one baking layer and preparation method thereof ) 是由 凌垄灏 巴旭民 陈武 黄崇瑶 施晓杰 叶赛男 于 2021-09-17 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种两涂一烤的粉末涂料,包括底层粉末涂料和面层粉末涂料,所述底层粉末涂料包括以下重量百分比的原料：聚酯树脂30％-40％、环氧树脂30-40％、颜料10-20％、防腐填料15-25％、膨润土0.2％-0.5％、助剂1％-5％；及占上述原料总重量2～4‰的纳米氧化硅；所述面层粉末涂料包括以下原料：聚酯树脂、固化剂、颜料、填料、脱气蜡、助剂,及占聚酯树脂、固化剂、颜料、填料、脱气蜡、助剂总重量2～4‰的气相白炭黑；其不含VOC,绿色环保；可采用两涂一烤工艺进行施工,所得到的涂层的边角覆盖率高,防腐性能好,所喷涂的产品使用寿命长,且涂层表面平整,光泽度高,产品外观良好。(The invention discloses a two-coating one-baking powder coating, which comprises a bottom layer powder coating and a top layer powder coating, wherein the bottom layer powder coating comprises the following raw materials in percentage by weight: 30-40% of polyester resin, 30-40% of epoxy resin, 10-20% of pigment, 15-25% of anticorrosive filler, 0.2-0.5% of bentonite and 1-5% of auxiliary agent; and nano silicon oxide accounting for 2-4 per mill of the total weight of the raw materials; the surface powder coating comprises the following raw materials: polyester resin, a curing agent, pigment, filler, degassed wax, an auxiliary agent and fumed silica accounting for 2-4 per mill of the total weight of the polyester resin, the curing agent, the pigment, the filler, the degassed wax and the auxiliary agent; it does not contain VOC, and is green and environment-friendly; the coating can be constructed by adopting a two-coating one-baking process, the obtained coating has high corner coverage rate and good corrosion resistance, the sprayed product has long service life, the surface of the coating is smooth, the glossiness is high, and the product has good appearance.)
技术领域
本发明属于粉末涂料技术领域，具体涉及一种两涂一烤的粉末涂料及其制备方法。
背景技术
油漆在施工时有成熟的两涂一烤工艺，但是油漆属于易燃易爆品，使用过程中溶剂挥发，污染环境，同时也会对施工人员的身体健康造成损害，且油漆的生产效率低，不能进行回收利用。
粉末涂料施工时有成熟的两涂两烤工艺，即两次喷涂，两次烘烤，这样的能耗高，生产效率低。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种两涂一烤的粉末涂料，该粉末涂料可采用两涂一烤工艺进行施工，且不含VOC，施工简单，绿色环保。
本发明采取的技术方案如下：
一种两涂一烤的粉末涂料，包括底层粉末涂料和面层粉末涂料，所述底层粉末涂料包括以下重量百分比的原料：聚酯树脂30％-40％、环氧树脂30-40％、颜料10-20％、防腐填料15-25％、膨润土0.2-0.5％、助剂1％-5％；及占聚酯树脂、环氧树脂、颜料、防腐填料、膨润土、助剂总重量2～4‰的纳米氧化硅。
所述面层粉末涂料包括以下重量百分比的原料：聚酯树脂60％-65％，固化剂4-5％、颜料8-18％、填料15％-25％，脱气蜡1％-2％，助剂1％-5％；及占聚酯树脂、固化剂、颜料、填料、脱气蜡、助剂总重量2～4‰的气相白炭黑。
所述底层粉末涂料中的聚酯树脂为混合型环氧固化聚酯树脂。
所述面层粉末涂料中的聚酯树脂为户外型TGIC固化聚酯树脂。
所述底层粉末涂料、面层粉末涂料中的助剂为脱气剂、流平剂中的任意一种或多种。
所述底层粉末涂料、面层粉末涂料中的颜料为钛白粉、炭黑、酞青绿、酞青蓝、群青、氧化铁红、氧化铁黄、异吲跺啉酮系和钒酸铋系列黄、二酮吡咯并吡咯(DPP)、喹吖(二)酮和β-羟基萘酸红中的任意一种或多种。
所述底层粉末涂料中的防腐填料为磷酸锌、改性磷酸锌、三聚磷酸铝中的任意一种或多种。
所述面层粉末涂料中的固化剂为TGIC固化剂。
所述面层粉末涂料中的填料为高光钡、沉淀钡中的任意一种或多种。
本发明还提供了所述两涂一烤的粉末涂料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将配方量的聚酯树脂、环氧树脂、颜料、防腐填料、膨润土、助剂混合均匀，然后熔融挤出，挤出料压片后破碎，破碎后的料片经磨机粉碎，粉碎过程中加入配方量的纳米氧化铝，过筛后得到底层粉末涂料，其平均粒径控制在30～40微米；
(2)将配方量的聚酯树脂、固化剂、颜料、填料、脱气蜡、助剂混合均匀，然后熔融挤出，挤出料压片后破碎，破碎后的料片经磨机粉碎，粉碎过程中加入配方量的气相白炭黑，过筛后得到面层粉末涂料，其平均粒径控制在30～40微米。
步骤(1)和步骤(2)中，所述熔融挤出的条件为：进料段温度为25～35℃，熔融段的温度为105～115℃，出料段的温度为95～105℃；优选为进料段温度为30℃，熔融段的温度为110℃，出料段的温度为100℃。
本发明还提供了由所述两涂一烤的粉末涂料形成的涂层，该涂层的边角覆盖率高，防腐性能好，所喷涂的产品使用寿命长，且涂层表面平整，光泽度高，产品外观效果更好，可应用于工程机械等领域。
所述两涂一烤的粉末涂料的施工方法为：底材前处理→喷涂底层粉末涂料→喷涂面层粉末涂料→固化。
底材前处理方式包括：化学处理方式或物理处理方式。
所述化学处理的方式包括磷化处理或使用硅烷处理。
所述物理处理的方式包括喷砂、抛丸或打磨处理。
所述固化的条件为：160℃～220℃保温15～20min，优选为200℃保温15min。由于施工工件结构、大小、壁厚等差异，固化温度需在现场根据具体情况在上述范围内进行调整，以保证涂层完全固化，但最低温度不得低于160℃，最高温度不得高于220℃。
本发明提供的两涂一烤的粉末涂料的底层粉末涂料的配方中添加了膨润土，增大了底层粉末涂料的粘度，这样在最终固化的过程中可有效降低底层粉末涂料向面层迁移的可能；且提高了边角覆盖率，配合配方中防腐填料的添加，延长了产品的使用寿命；并在底层粉末涂料制备时，在料片粉碎的过程中加入纳米氧化铝来增加底粉的带电性能，提高面层粉末涂料喷涂时的上粉量。
本发明提供的两涂一烤的粉末涂料的面层粉末涂料的配方中添加脱气蜡来降低面层涂料的粘度，有助于底层粉末涂料在最终固化时脱气，同时与底层涂料间形成粘度差，防止固化过程中底层粉末涂料向面层粉末涂料中迁移，从而提高涂层外观；并在面层粉末涂料制备时，在料片粉碎的过程中加入气相白炭黑，和面层粉末涂料配方中的脱气蜡产生协同效应降低面层粉末涂料的带电性，从而与底层粉末涂料间形成电势差，实现面层粉末涂料的有效上粉。
与现有技术相比，本发明提供的两涂一烤的粉末涂料具有以下优点：
(1)相比油漆，粉末涂料不含VOC，属于绿色环保涂料
(2)底层粉末喷涂后可直接喷涂面层粉末，省去了底层粉末喷涂后的预固化环节，实现节能降耗；
(3)经两涂一烤工艺施工后形成的涂层边角覆盖率高，防腐性能好，所喷涂的产品使用寿命长，且涂层表面平整，光泽度高，产品外观效果更好，可应用于工程机械等领域；
(4)可回收利用，利用率高。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明。
各实施例及对比例中所使用的防腐填料、流平剂、脱气剂均分别为磷酸锌、丙烯酸酯、安息香。
混合型环氧固化聚酯树脂采购自安徽神剑新材料股份有限公司；户外型TGIC固化聚酯树脂采购自安徽神剑新材料股份有限公司；环氧树脂的牌号为E-12；其他各原料如无特殊说明也均为市售。
实施例1
一种两涂一烤的粉末涂料，包括底层粉末涂料和面层粉末涂料，所述底层粉末涂料包括以下重量百分比的原料：混合型环氧固化聚酯树脂33％、环氧树脂33％、钛白粉15％、炭黑0.1％、防腐填料17％、膨润土0.4％、流平剂1％、脱气剂0.5％；及占聚酯树脂、环氧树脂、钛白粉、炭黑、防腐填料、膨润土、流平剂、脱气剂总重量3‰的纳米氧化铝；
所述面层粉末涂料包括以下重量百分比的原料：户外型TGIC固化聚酯树脂60％，TGIC固化剂4.5％、钛白粉15％、炭黑0.1％、高光钡18％，脱气蜡1％，流平剂1％、脱气剂0.4％；及占聚酯树脂、TGIC固化剂、钛白粉、炭黑、高光钡、脱气蜡、流平剂、脱气剂总重量3‰的气相白炭黑。
所述底层粉末涂料的制备方法为：加入配方量的聚酯树脂、环氧树脂、钛白粉、炭黑、防腐填料、膨润土、流平剂、脱气剂，在混合机上充分混合后通过挤出机熔融挤出，熔融挤出的条件为：进料段温度为30℃，熔融段的温度为110℃，出料段的温度为100℃；挤出料压片后破碎，破碎后的料片经磨机粉碎，粉碎过程中加入配方量的纳米氧化铝，过筛后得到底层粉末涂料，其平均粒径控制在30～40微米。
所述面层粉末涂料的制备方法为：加入配方量的聚酯树脂、TGIC固化剂、钛白粉、炭黑、高光钡、脱气蜡、流平剂、脱气剂，在混合机上充分混合后通过挤出机熔融挤出，熔融挤出的条件为：进料段温度为30℃，熔融段的温度为110℃，出料段的温度为100℃；挤出料压片后破碎，破碎后的料片经磨机粉碎，粉碎过程中加入配方量的气相白炭黑，过筛后得到面层粉末涂料，其平均粒径控制在30～40微米。
对比例1
一种两涂一烤的粉末涂料，包括底层粉末涂料和面层粉末涂料，所述底层粉末涂料包括以下重量百分比的原料：混合型环氧固化聚酯树脂33.2％、环氧树脂33.2％、钛白粉15％、炭黑0.1％、防腐填料17％、流平剂1％、脱气剂0.5％；及占聚酯树脂、环氧树脂、钛白粉、炭黑、防腐填料、流平剂、脱气剂总重量3‰的纳米氧化铝；所述面层粉末涂料的配方及制备方法同实施例1。
所述底层粉末涂料的制备方法为：加入配方量的聚酯树脂、环氧树脂、钛白粉、炭黑、防腐填料、流平剂、脱气剂，在混合机上充分混合后通过挤出机熔融挤出，熔融挤出的条件为：进料段温度为30℃，熔融段的温度为110℃，出料段的温度为100℃；挤出料压片后破碎，破碎后的料片经磨机粉碎，粉碎过程中加入配方量的纳米氧化铝，过筛后得到底层粉末涂料，其平均粒径控制在30～40微米。
对比例2
其他同实施例1，只是底层粉末涂料的配方中不含聚酯树脂、环氧树脂、钛白粉、炭黑、防腐填料、膨润土、流平剂、脱气剂总重量3‰的纳米氧化铝；面层粉末涂料的配方中不含占聚酯树脂、TGIC固化剂、钛白粉、炭黑、高光钡、脱气蜡、流平剂、脱气剂总重量3‰的气相白炭黑。
对比例3
其他同实施例1，只是面层粉末涂料包括以下重量百分比的原料：户外型TGIC固化聚酯树脂60％，TGIC固化剂4.5％、钛白粉15％、炭黑0.1％、高光钡19％，流平剂1％、脱气剂0.4％，及占上述原料总重量3‰的气相白炭黑。
对比例4
其他同实施例1，只是面层粉末涂料包括以下重量百分比的原料：户外型TGIC固化聚酯树脂50％，TGIC固化剂3.8％、钛白粉15％、炭黑0.1％、高光钡28.7％，脱气蜡1％，流平剂1％、脱气剂0.4％，及占上述原料总重量3‰的气相白炭黑。
对比例5
其他同实施例1，只是面层粉末涂料包括以下重量百分比的原料：户外型TGIC固化聚酯树脂70％，TGIC固化剂5.3％、钛白粉15％、炭黑0.1％、高光钡7.2％，脱气蜡1％，流平剂1％、脱气剂0.4％，及占上述原料总重量3‰的气相白炭黑。
分别将实施例1和对比例1-5中的粉末涂料按照下述方法施工到150mm×75mm的钢板表面，施工方法为钢板打磨处理→喷涂底层粉末涂料→喷涂面层粉末涂料→200℃固化15min，底层粉末涂料、面层粉末涂料的喷涂粉量分别为10g和15g；所得到的涂层性能如表1所示。
表1
从表1中可以看出底层粉末涂料的配方中添加了膨润土，增大了底层粉末涂料的粘度，提高了边角覆盖率，减缓边角锈蚀，延长了产品的使用寿命。底层粉末涂料制备时，在料片粉碎的过程中加入纳米氧化铝，同时在面层粉末涂料制备时，在料片粉碎的过程中加入气相白炭黑，可提高涂层厚度，提高样板光泽和边角覆盖率。面层粉末涂料的配方中添加脱气蜡可降低面层涂料的粘度，有助于底层粉末涂料在最终固化时脱气，同时与底层涂料间形成粘度差，防止固化过程中底层粉末涂料向面层粉末涂料中迁移，从而提高涂层光泽。面粉中聚酯含量超出建议范围，对涂膜外观及边角覆盖率有一定影响。
上述参照实施例对一种两涂一烤的粉末涂料及其制备方法进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。
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