熱固性超細(xì)粉末涂料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于粉末涂料領(lǐng)域，具體涉及一種熱固性超細(xì)粉末涂料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 涂料噴涂過程中有機(jī)溶劑的揮發(fā)一直是空氣污染的主要來源之一，尤其是目前我 國各地頻繁出現(xiàn)的霧霾天氣，更是對(duì)涂料行業(yè)提出了一個(gè)迫切的需求，水溶性涂料、高固體 含量涂料、粉末涂料等新技術(shù)對(duì)減輕環(huán)境的污染具有明顯的效果及前景，因此是未來涂料 行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。
[0003] 但就目前情況看，由于這些技術(shù)在質(zhì)量和應(yīng)用上都存在著一定的缺點(diǎn)和局限性， 從而限制了它們的市場(chǎng)認(rèn)可度及應(yīng)用范圍，因此對(duì)于這些技術(shù)的改進(jìn)與成熟化是整個(gè)涂料 行業(yè)所面臨的難題。其中，粉末涂裝以其環(huán)保、經(jīng)濟(jì)高效和節(jié)能為突出優(yōu)點(diǎn)而得到快速發(fā) 展。但粉末涂裝也存在亟待克服的缺點(diǎn)，其中限制粉末涂裝公認(rèn)的兩大缺陷是：涂層太厚和 涂層表面平整度差。造成此缺陷的根本原因在于粉末涂料的粒徑偏大（30-40 μ m)，使得涂 層厚度（粒徑2. 5倍時(shí)效果最佳）遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過普通油漆漆膜的厚度（20-40 μ m)，而這種弊端 不僅造成材料浪費(fèi)，而且在很多情況下由于涂層太厚會(huì)引起漆膜性能下降，如涂層容易脫 落，漆膜硬度降低等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種熱固性超細(xì)粉末涂料，粒徑在 10-20 μ m，粒徑分布均勻、幾何構(gòu)型均一、涂層膜厚在30-50 μ m之間；本發(fā)明同時(shí)提供其制 備方法。
[0005] 本發(fā)明所述的熱固性超細(xì)粉末涂料，由以下重量份數(shù)的原料采用超臨界CCV流體 工藝制成：
[0006] 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； 抗氧劑 0-5份。
[0007] 其中，
[0008] 樹脂為耐候型聚酯樹脂、丙烯酸樹脂或環(huán)氧樹脂。耐候型聚酯樹脂優(yōu)選耐候型 端羧基聚酯CRYLC0AT 4420-0,生產(chǎn)廠家為氰特化工（上海）有限公司。環(huán)氧樹脂優(yōu)選 D. E. R. 692HS0LID EPOXY RESIN，生產(chǎn)廠家為陶氏化學(xué)公司。丙烯酸樹脂優(yōu)選VA-116,生產(chǎn) 廠家為山東東明石化集團(tuán)科耀化工有限公司。
[0009] 固化劑β_羥烷基酰胺、丙烯酸固化劑或環(huán)氧固化劑。β_羥烷基酰胺，優(yōu)選 PrimidXL-552,生產(chǎn)廠家為杭州瑞科化工有限公司。丙烯酸固化劑優(yōu)選月桂酸，生產(chǎn)廠家為 濟(jì)南沃爾德化工有限公司。環(huán)氧固化劑優(yōu)選雙氰胺100S，生產(chǎn)廠家為上海眾司實(shí)業(yè)有限公 司。選擇哪一種固化劑根據(jù)所用的樹脂的種類來確定：所用樹脂為耐候型聚酯樹脂時(shí)，固化 劑選取β-羥烷基酰胺；所用樹脂為丙烯酸樹脂時(shí)，固化劑選取丙烯酸固化劑；所用樹脂為 環(huán)氧樹脂時(shí)，固化劑選取環(huán)氧固化劑。
[0010] 流平劑為Hensic Η-136聚醚改性有機(jī)硅流平劑，生產(chǎn)廠家為廣州市亨緦克貿(mào)易有 限公司。
[0011] 脫氣劑優(yōu)選CERAFL0UR 961脫氣劑，生產(chǎn)廠家為畢克化學(xué)銅陵有限公司。
[0012] 顏填料為顏料和填料的混合物。顏料為超細(xì)酞青藍(lán)BGS、高色素炭黑C611或金紅 石型超細(xì)鈦白粉VK-T06H中的一種；填料為改性超細(xì)沉淀硫酸鋇。超細(xì)酞青藍(lán)BGS和高色素 炭黑C611優(yōu)選溫州市百色得精細(xì)化工有限公司產(chǎn)品；金紅石型超細(xì)鈦白粉VK-T06H，由杭 州萬景材料有限公司提供；改性超細(xì)沉淀硫酸鋇由上海躍江鈦白化工制品有限公司提供。
[0013] 抗氧劑優(yōu)選為抗氧劑1010,化學(xué)名稱四[β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸] 季戊四醇酯。
[0014] 所述的熱固性超細(xì)粉末涂料的制備方法，包括以下步驟：
[0015] (1)將樹脂、固化劑、安息香、流平齊?、脫氣齊?、抗氧劑和顏填料加入到反應(yīng)器中，密 封抽真空，并進(jìn)行穩(wěn)定；
[0016] ⑵向穩(wěn)定后的反應(yīng)器內(nèi)充入CO2，控制壓力使0)2達(dá)到超臨界狀態(tài)，攪拌條件下進(jìn) 行乳化，得預(yù)混涂料；
[0017] (3)將預(yù)混涂料噴入膨脹室內(nèi)，得粉末粒子；
[0018] (4)將粉末粒子分級(jí)過篩，得熱固性超細(xì)粉末涂料。
[0019] 其中，反應(yīng)器優(yōu)選高壓相平衡儀，分級(jí)過篩優(yōu)選為使用旋風(fēng)分離器進(jìn)行。
[0020] 穩(wěn)定為在50_80°C下保溫0.5-lh。
[0021] 充入CO2的量與原料總量的質(zhì)量比為10-50 :34. 85-124. 35。所述原料為：樹脂、 固化劑、安息香、流平劑、脫氣劑、抗氧劑和顏填料。
[0022] 步驟（2)中，反應(yīng)器溫度控制在50-80°C;控制壓力為10_20MPa。反應(yīng)器溫度控制 在50-80°C，以補(bǔ)償在噴霧膨脹過程中熱量的損失，同時(shí)根據(jù)超臨界流體中溶質(zhì)的濃度及膨 脹后的最終粒徑來選擇合適的預(yù)膨脹壓力，一般范圍為10_20MPa。其中，臨界流體中溶質(zhì)指 的是：原料樹脂、固化劑、安息香、流平劑、脫氣劑、抗氧劑和顏填料。
[0023] 步驟（3)中將預(yù)混涂料噴入膨脹室，采用直徑30-100 μ m，長度為l_5mm的噴嘴，噴 嘴溫度為60-80°C。噴嘴要具有良好的溫控性，以保證：膨脹過程中不會(huì)出現(xiàn)明顯的溫度變 化；噴射流徹底關(guān)閉時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)閥和噴嘴的振顫。
[0024] 預(yù)混涂料為由超臨界CCV流體溶解原料形成的超臨界溶液，通過幾十微米孔徑的 噴嘴發(fā)生膨脹，溫度和壓力的突然變化使溶質(zhì)的過飽和度驟然升高，析出大量微核，并在極 短的時(shí)間內(nèi)微核快速生長，形成粒度均勻微細(xì)顆粒。
[0025] 膨脹室溫度為100-130°C，膨脹室壓力為0· Ι-lMPa。膨脹室內(nèi)的壓力是通過充入 加熱的氮?dú)饬縼磉M(jìn)行調(diào)節(jié)，以輔助控制最終產(chǎn)品的粒徑。整個(gè)膨脹室不需要特定外加熱源 進(jìn)行溫度控制，僅通過加熱氮?dú)膺M(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)制。預(yù)混涂料進(jìn)入到膨脹室后，〇)2過飽和揮 發(fā)形成噴霧，溶質(zhì)部分霧化成尺寸小而均勻粒子，通過加熱的氮?dú)獾母稍铮谂蛎浭业撞啃?成粉末粒子。
[0026] 本發(fā)明制備得到的熱固性超細(xì)粉末涂料適用于以下噴涂固化工藝：
[0027] 工件表面前處理一噴涂粉末涂料一高溫加熱熔平一高溫固化。
[0028] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
[0029] (1)采用超臨界流體CO2作為反應(yīng)介質(zhì)，臨界壓力為7. 29MPa，臨界溫度為31. 3°C， 條件相對(duì)溫和，比較容易實(shí)現(xiàn)；CO2是惰性不可燃?xì)怏w，使用相對(duì)安全；CO 2比有機(jī)溶劑對(duì)健 康影響小，減少環(huán)境污染；CO2對(duì)高聚物有很強(qiáng)的溶脹和擴(kuò)散能力，并且通過壓力的改變可 實(shí)現(xiàn)對(duì)高聚物溶解力的調(diào)整。
[0030] (2)本發(fā)明將原材料在超臨界流體CO2中充分分散，通過噴嘴噴入膨脹室，在膨脹 室內(nèi)急速膨脹獲得熱固性超細(xì)粉末涂料，粉末涂料在1000倍顯微鏡下觀察時(shí)為呈球形或 橢圓形的粉末顆粒，90-95%顆粒粒徑處于10-20 μ m范圍內(nèi)。
[0031] (3)本發(fā)明制備得到的熱固性超細(xì)粉末涂料，粒徑分布均勻、幾何構(gòu)型均一，進(jìn)行 噴涂時(shí)保證涂層厚度在30-50 μ m之間，并且流平效果和機(jī)械性能不受影響。涂層的優(yōu)良性 能能夠與液體漆相媲美且適用于靜電噴涂，可以廣泛用于有薄涂要求、汽車面漆或丙烯酸 粉末涂料等領(lǐng)域。
[0032] (4)本發(fā)明同時(shí)提供其制備方法，工藝簡(jiǎn)單，易操作。
【具體實(shí)施方式】
[0033] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0034] 實(shí)施例中用到的所有原料除特殊說明外，均為市購。
[0035] 實(shí)施例1
[0036] 本實(shí)施例所述的熱固性超細(xì)粉末涂料，由以下重量份數(shù)的原料制成：
[0037] CRYLCOAT 4420