本發(fā)明屬于粉末涂料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種珠光粉復(fù)合型粉末涂料及其制備方法。
背景技術(shù)：
粉末涂料是一種不含溶劑、100％固體粉末狀的涂料。具有零VOC排放、可回收利用、涂膜性能優(yōu)異等優(yōu)勢(shì)。近些年各國(guó)對(duì)環(huán)保要求不斷提高，具有污染性的涂裝材料也不斷被取代，作為具有明顯環(huán)保優(yōu)勢(shì)的粉末涂料得到了較好的發(fā)展。其中在金屬材質(zhì)、高分子塑料材質(zhì)、木質(zhì)材質(zhì)等不同領(lǐng)域，粉末涂料正在不斷的代替液體油漆，成為應(yīng)用更廣、更環(huán)保的涂裝新材料。
珠光粉是以金屬氧化物薄層包覆的云母片為主要成分的一種珠光顏料。由于珠光粉對(duì)入射光線會(huì)通過(guò)多重反射、干涉而體現(xiàn)出珠光效果，因此其具有柔和的珍珠光澤，這種特殊的光澤有著其他顏料無(wú)可比擬的效果。并且珠光粉擁有較好的耐候性、耐高溫、耐化學(xué)品、電絕緣性和無(wú)毒等特性，因此帶有珠光粉的涂料已被廣泛應(yīng)用于汽車機(jī)車、建筑建材、家電、家具、日常用品、一般工業(yè)等諸多領(lǐng)域。
當(dāng)前來(lái)說(shuō)，對(duì)于珠光效果更好、珠光粉含量較高的涂裝材料大部分為液體油漆涂料，并且其屬于涂料中較高端的類型。環(huán)保的粉末涂料在其他品種中已經(jīng)基本可以取代油漆了，但是由于粉末涂料和珠光粉的特性，使用傳統(tǒng)制備工藝制備高珠光粉含量的粉末涂料是比較困難的。這是由以下原因造成的：粉末涂料的制備需要經(jīng)過(guò)原材料的熔融混煉擠出、高速粉碎，如果在這個(gè)過(guò)程中添加珠光粉，它雖然可以與粉末涂料進(jìn)行較好的粘合，但是熔融混煉擠出和高速破碎都會(huì)對(duì)珠光粉表面結(jié)構(gòu)造成破壞，不能顯現(xiàn)出珠光的效果。要達(dá)到較好的珠光效果，珠光粉必須是在粉末涂料制成后再添加。粉末涂料和珠光粉同為固體顆粒，但是珠光粉的云母片為絕緣的，帶電性能很差。而粉末涂料的后期噴涂都是通過(guò)靜電噴槍使粉末粒子帶電進(jìn)行噴涂的。因此把珠光粉添加到粉末涂料中，在后期的噴涂施工中由于粉末粒子和珠光粉粒子帶電量不同，會(huì)造成涂膜表面珠光粉分布不均、涂膜外觀不穩(wěn)定等問(wèn)題。
制備珠光粉復(fù)合型粉末涂料研究較多的方法有三類，一是干混工藝，具有技術(shù)工藝簡(jiǎn)單，設(shè)備簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，但是干混后珠光顆粒不能夠跟粉末涂料顆粒粘連在一起，所以珠光粉末涂料在靜電噴涂中不穩(wěn)定，工件表面珠光粉分布不均勻，影響涂裝表面美觀。并且干混工藝很難制備高珠光粉含量的復(fù)合型粉末涂料。例如中國(guó)專利CN103160181A，公開了一種珠光粉末涂料及其制備方法，本發(fā)明的珠光粉末涂料就是將粉末涂料顆粒和銀粉珠光粉顆粒進(jìn)行干混制備的。
第二種是邦定技術(shù)，本工藝需要特定的邦定設(shè)備和根據(jù)不同的粉末涂料設(shè)定不同的邦定工藝參數(shù)。相比干混工藝，邦定制備的珠光復(fù)合粉末涂料具有更穩(wěn)定的性能。邦定工藝是將粉末涂料預(yù)熱到其軟化點(diǎn)，然后加入珠光粉將其與粉末涂料顆粒粘連在一起的技術(shù)，因此粉末涂料在靜電噴涂中兩種顆粒不會(huì)分離，噴涂效果較穩(wěn)定。但是由于粉末涂料每個(gè)顆粒能夠粘連的珠光顆粒是有限的，因此當(dāng)在邦定工藝中加入過(guò)多的珠光顆粒后，就會(huì)出現(xiàn)邦定效果差，噴涂后效果不穩(wěn)定等問(wèn)題。邦定工藝同樣也不適用于制備高珠光含量的粉末涂料。例如中國(guó)專利CN103146272A，公開了一種增強(qiáng)閃光效果的金屬粉末涂料及其制備方法，其應(yīng)用了邦定技術(shù)制備得到了增強(qiáng)閃光效果的粉末涂料。中國(guó)專利CN103820010A，公開了一種鋁型材用閃光立體木紋粉末涂料及其制備方法以及該粉末涂料的噴涂工藝，應(yīng)用邦定工藝制備得到了閃光效果的木紋粉末涂料。
第三種是采用非傳統(tǒng)的制備方法。也是能夠制備出高珠光粉含量粉末涂料最理想的方法。例如中國(guó)專利CN101302366，公開了一種金屬粉末涂料及其制備方法和涂層金屬板。本發(fā)明制備方法采用有機(jī)溶劑將涂料樹脂溶解，然后加入顏料和填料，經(jīng)過(guò)高速分散，加入金屬顏料進(jìn)行混合，采用加壓噴霧干燥的方法，得到金屬顏料被樹脂均勻包裹的金屬粉末涂料粉體。本發(fā)明有效解決現(xiàn)有技術(shù)很難生產(chǎn)出帶電均勻的金屬粉末涂料。但是由于其工藝中采用了有機(jī)溶劑，在一定程度上對(duì)環(huán)境造成了污染，并且有機(jī)溶劑對(duì)部分原材料的性能會(huì)有影響。
另外采用超臨界CO2流體技術(shù)制備不同功能的粉末涂料的研究較多，但是因?yàn)槊總€(gè)涂料的功能不同，雖然都采用了一樣的制備技術(shù)，但是粉末涂料的配方設(shè)計(jì)、原材料的匹配使用都不同。這些專利都有不同的技術(shù)要點(diǎn)來(lái)解決不同的技術(shù)問(wèn)題，因此彼此之間存在不同的技術(shù)方案。例如中國(guó)專利CN104559694A，公開了一種熱固性超細(xì)粉末涂料及其制備方法。其采用超臨界CO2流體工藝制成，原材料包括樹脂30-70份；固化劑2-25份；安息香0.2-0.7份；流平劑0.05-0.75份；脫氣劑0.1-0.4份；顏填料2.5-22.5份和抗氧劑0-5份。粉末涂料粒徑在10-20μm，粒徑分布均勻、幾何構(gòu)型均一、涂層膜厚在30-50μm之間；可以應(yīng)用于有薄涂要求、汽車面漆或丙烯酸粉末涂料等領(lǐng)域。中國(guó)專利CN104109453A，公開了一種復(fù)合化功能型農(nóng)業(yè)機(jī)械罩光粉末涂料及其生產(chǎn)工藝。該粉末涂料包括如下質(zhì)量份的組分：聚酯/丙烯酸樹脂復(fù)合物2-8份、聚酯樹脂30-50份、環(huán)氧改性丙烯酸樹脂12-22份、納米級(jí)玻璃粉20-35份、交聯(lián)劑1-5份、助劑1-2.5份；其制備方法采用超臨界二氧化碳流體法。該粉末涂料即能防腐防銹、又具有優(yōu)異的耐候性，其生產(chǎn)工藝能耗小、效率高，降低了生產(chǎn)加工溫度。中國(guó)專利CN104140746A，公開了一種復(fù)合型功能化紅外反射工程機(jī)械粉末涂料及其生產(chǎn)工藝。該粉末涂料包括如下質(zhì)量份的組分：聚酯/丙烯酸樹脂復(fù)合物2-8份、聚酯樹脂30-50份、環(huán)氧改性丙烯酸樹脂10-20份、紅外反射顏料15-35份、交聯(lián)劑1-5份、填料8-18份、助劑1-2.5份；其生產(chǎn)工藝采用超臨界二氧化碳流體法。該粉末涂料既具防腐防銹、又具有優(yōu)異的耐候性，其生產(chǎn)工藝能耗小、效率高，降低了生產(chǎn)加工溫度。中國(guó)專利CN105885499A，公開一種熱固性耐刮戶外低光粉末涂料及其制備工藝。本粉末涂料主要包括至少一種含環(huán)氧基的樹脂如環(huán)氧基丙烯酸樹脂，環(huán)氧樹脂，異氰脲酸三縮水甘油酯和至少一種含羧基的樹脂如羧基聚酯樹脂，羧基丙烯酸樹脂組成。本發(fā)明的戶外低光粉末涂料是由超臨界態(tài)二氧化碳使得涂料各種成分流體化而制備的，具有耐刮性好，光澤可降到5％等特點(diǎn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種珠光粉復(fù)合型粉末涂料，具有珠光粉含量高、帶電性好、粉末涂料顆粒為微球形、靜電噴涂穩(wěn)定、涂膜硬度高、耐候性好的特點(diǎn)，代替珠光型的油漆，成為應(yīng)用更廣的、更環(huán)保的涂裝新材料；本發(fā)明同時(shí)提供了珠光粉復(fù)合型粉末涂料的制備方法，科學(xué)合理、簡(jiǎn)單易行。
本發(fā)明所述的珠光粉復(fù)合型粉末涂料，由如下重量百分比的原料制成：
所述的聚對(duì)苯二甲酸新戊二醇酯的酸值為28-40mgKOH/g。
所述的季銨鹽類電荷調(diào)整劑為3-月桂酰胺丙基三甲基銨甲基硫酸甲基酯。
所述的受阻胺結(jié)構(gòu)光穩(wěn)定劑為巴斯夫公司的Tinuvin 144。
所述的顏料為鈦白顏料或炭黑顏料。
本發(fā)明所述的珠光粉復(fù)合型粉末涂料的制備方法是將原料放入超臨界反應(yīng)釜中混合均勻，控制反應(yīng)釜內(nèi)CO2含量、溫度、壓力和噴出口溫度，即得。
所述的CO2含量為20-45wt％。
所述的溫度為45-75℃。
所述的壓力為80-120Kg/cm2。
所述的噴出口溫度為55-60℃。
本發(fā)明的技術(shù)原理如下：
(1)本發(fā)明采用超臨界CO2流體技術(shù)制備珠光粉復(fù)合型粉末涂料，完全區(qū)別于傳統(tǒng)的制備工藝，能夠制備出珠光粉含量高、靜電噴涂穩(wěn)定的復(fù)合型粉末涂料。
由于傳統(tǒng)工藝制備珠光粉型粉末涂料是先制備出粉末涂料顆粒，是通過(guò)把粉末涂料的原材料進(jìn)行熔融混煉擠出、高速粉碎等工序，這個(gè)過(guò)程中由于存在較高的溫度和較強(qiáng)的剪切力，珠光粉很容易被破壞而失去應(yīng)有的珠光效果，這個(gè)過(guò)程是不適合添加珠光粉的。然而珠光粉在粉末涂料制成后再添加，由于粉末涂料和珠光粉同為固體顆粒，粉末涂料很難將珠光粉顆粒包裹完全，兩種顆粒基本為完全分開的。但是珠光粉的云母片為絕緣的，帶電性能很差。而粉末涂料的后期噴涂都是通過(guò)靜電噴槍使粉末粒子帶電進(jìn)行噴涂的。因此把珠光粉添加到粉末涂料中，在后期的噴涂施工中由于粉末粒子和珠光粉粒子帶電量不同，隨著珠光粉含量的增加，會(huì)明顯造成涂膜表面珠光粉分布不均，涂膜外觀不穩(wěn)定等問(wèn)題。
采用超臨界CO2流體技術(shù)制備珠光粉復(fù)合型粉末涂料，由于在CO2達(dá)到超臨界狀態(tài)時(shí)，高壓釜內(nèi)的珠光粉復(fù)合型粉末涂料的原材料也為流體狀態(tài)，各種原材料和珠光粉能夠很好的混合，整個(gè)過(guò)程不存在高溫和高剪切力，當(dāng)粉末涂料從噴嘴噴出后，珠光粉顆粒可以被粉末涂料其他原材料較好的包裹住。此工藝技術(shù)能夠制備出珠光粉含量高、靜電噴涂穩(wěn)定的珠光粉復(fù)合型粉末涂料。
(2)本發(fā)明粉末涂料中根據(jù)配方設(shè)計(jì)和制備工藝特點(diǎn)，添加了季銨鹽類電荷調(diào)整劑。相比于傳統(tǒng)的粉末涂料，本發(fā)明的珠光粉復(fù)合型粉末涂料由于含有較多量的珠光粉，而珠光粉是以云母片為主要成分的顆粒，其帶電性較差。因此為了提高珠光粉復(fù)合型粉末涂料使用靜電噴涂時(shí)的穩(wěn)定性和帶電性，在本專利產(chǎn)品的配方設(shè)計(jì)中，根據(jù)其他原材料的匹配特性和相容性，添加了季銨鹽類電荷調(diào)整劑。季銨鹽類電荷調(diào)整劑為陽(yáng)離子型抗靜電劑，由于其具有表面活性特征而吸附空氣中的水分，表面活性劑產(chǎn)生極化或者電離，形成極薄的導(dǎo)電層，形成電荷的導(dǎo)電通道，從而在粉末涂料靜電噴涂中起到電荷調(diào)整的作用，促進(jìn)不易帶電的珠光粉復(fù)合型粉末涂料靜電噴涂的穩(wěn)定性。
(3)本發(fā)明粉末涂料中根據(jù)配方設(shè)計(jì)和制備工藝特點(diǎn)，添加了受阻胺結(jié)構(gòu)光穩(wěn)定劑。受阻胺結(jié)構(gòu)光穩(wěn)定劑為具有受阻胺結(jié)構(gòu)的一類光穩(wěn)定劑，由于受阻胺結(jié)構(gòu)具有較大的介電常數(shù)，極性較大，復(fù)合粉末涂料使用靜電噴涂時(shí)能夠產(chǎn)生極化，從而促進(jìn)珠光粉復(fù)合型粉末涂料帶電，提高其靜電噴涂穩(wěn)定性。并且受阻胺結(jié)構(gòu)光穩(wěn)定劑能夠抗紫外線，明顯提高涂層的戶外耐老化性能，因此在本專利珠光粉復(fù)合型粉末涂料配方設(shè)計(jì)中起到雙重的和較重要的作用。
并且季銨鹽類電荷調(diào)整劑和受阻胺結(jié)構(gòu)光穩(wěn)定劑都為和本專利產(chǎn)品配方中其他原材料匹配和相容性較好的材料，在提高其帶電性和耐候性能的同時(shí)不會(huì)產(chǎn)生負(fù)面作用，給本專利的珠光粉復(fù)合型粉末涂料帶來(lái)較好的綜合性能。
(4)由于配方和工藝的改進(jìn)，本專利珠光粉復(fù)合型粉末涂料具有較高的珠光粉含量。珠光粉具有較好的耐候性能和較高的硬度，因此本專利的珠光粉復(fù)合型粉末涂料噴涂的涂層也具有較好的耐候性和硬度，綜合性能優(yōu)異。
本發(fā)明制備得到珠光粉復(fù)合型粉末涂料中珠光粉顆粒被部分或者完全包裹，整個(gè)粉末涂料顆粒為微球形。
本發(fā)明對(duì)配方進(jìn)行設(shè)計(jì)，選用相容性好的原材料，并且根據(jù)珠光粉不易帶電、靜電噴涂困難的特點(diǎn)對(duì)配方進(jìn)行調(diào)整，采用超臨界CO2流體技術(shù)制備出珠光粉被粉末涂料包裹好，珠光粉含量高，粉末涂料帶電性好，靜電噴涂穩(wěn)定，涂膜硬度高、耐候性好的珠光粉復(fù)合型粉末涂料。本發(fā)明的高珠光粉含量的復(fù)合型粉末涂料綜合性能優(yōu)異，并且無(wú)VOC排放，具有明顯的環(huán)保優(yōu)勢(shì)，對(duì)取代高珠光粉含量的油漆有一定的推動(dòng)作用。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果：
(1)本發(fā)明的珠光粉復(fù)合型粉末涂料含珠光粉高，噴涂后的涂層能夠達(dá)到液體珠光涂料的表面效果。
(2)本發(fā)明的珠光粉復(fù)合型粉末涂料中珠光粉被包覆較好，粉末涂料顆粒和珠光粉顆粒不會(huì)完全分離，靜電噴涂穩(wěn)定，涂膜中珠光粉分布均勻。
(3)本發(fā)明的珠光粉復(fù)合型粉末涂料帶電性能好，靜電噴涂施工容易，并且噴涂穩(wěn)定。
(4)本發(fā)明的珠光粉復(fù)合型粉末涂料耐候性能比普通珠光粉末涂料戶外耐候性能更好和硬度更大。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述。
實(shí)施例1
原料組成如下，以重量百分比計(jì)：
聚對(duì)苯二甲酸新戊二醇酯的酸值為28mgKOH/g。
季銨鹽類電荷調(diào)整劑為3-月桂酰胺丙基三甲基銨甲基硫酸甲基酯。
受阻胺結(jié)構(gòu)光穩(wěn)定劑為巴斯夫公司的Tinuvin 144。
將原料放入超臨界反應(yīng)釜中混合均勻，控制反應(yīng)釜內(nèi)CO2含量為38wt％，溫度為66℃，壓力為110Kg/cm2，噴出口溫度為58℃。制備得到珠光粉顆粒被部分或者完全包裹，整個(gè)粉末涂料顆粒為微球形的珠光粉復(fù)合型粉末涂料。
實(shí)施例1產(chǎn)品具體性能見表1。
實(shí)施例2
原料組成如下，以重量百分比計(jì)：
聚對(duì)苯二甲酸新戊二醇酯的酸值為40mgKOH/g。
季銨鹽類電荷調(diào)整劑為3-月桂酰胺丙基三甲基銨甲基硫酸甲基酯。
受阻胺結(jié)構(gòu)光穩(wěn)定劑為巴斯夫公司的Tinuvin 144。
將原料放入超臨界反應(yīng)釜中混合均勻，控制反應(yīng)釜內(nèi)CO2含量為26wt％，溫度為52℃，壓力為95Kg/cm2，噴出口溫度為56℃。制備得到珠光粉顆粒被部分或者完全包裹，整個(gè)粉末涂料顆粒為微球形的珠光粉復(fù)合型粉末涂料。
實(shí)施例2產(chǎn)品具體性能見表1。
實(shí)施例3
原料組成如下，以重量百分比計(jì)：
聚對(duì)苯二甲酸新戊二醇酯的酸值為30mgKOH/g。
季銨鹽類電荷調(diào)整劑為3-月桂酰胺丙基三甲基銨甲基硫酸甲基酯。
受阻胺結(jié)構(gòu)光穩(wěn)定劑為巴斯夫公司的Tinuvin 144。
將原料放入超臨界反應(yīng)釜中混合均勻，控制反應(yīng)釜內(nèi)CO2含量為42wt％，溫度為49℃，壓力為115Kg/cm2，噴出口溫度為60℃。制備得到珠光粉顆粒被部分或者完全包裹，整個(gè)粉末涂料顆粒為微球形的珠光粉復(fù)合型粉末涂料。
實(shí)施例3產(chǎn)品具體性能見表1。
表1實(shí)施例1-3產(chǎn)品相關(guān)性能測(cè)試結(jié)果
由表1可知，實(shí)施例1-3得到的珠光粉復(fù)合型粉末涂料具有珠光粉含量高、帶電性好、靜電噴涂穩(wěn)定、涂膜硬度高、耐候性好等特點(diǎn)，綜合性能符合或者優(yōu)于國(guó)家或者行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。