[发明专利]热固性耐候低光粉末涂料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种热固性耐候低光粉末涂料及其制备方法，属高分子合成技术领域。

粉末涂料是一种无挥发性有机溶剂产生的绿色涂料，由于它具有省资源、无溶剂、低污染、高效率、一次涂装成型、应用领域广泛等特点，因而在世界各国得到迅速发展。粉末涂料市场约30～40％是半光或更低光泽的品种，户外低光粉应用范围广泛，主要应用于建材用铝型材、汽车保险杠、户外家电、户外管道、高速公路护栏、户外广告、测量仪表外壳和灯饰等方面。有多种技术用于降低粉末涂料体系的光泽。这些技术包括添加石蜡、二氧化硅等之类与体系不相混容的填料达到消光目的。但这种方法需要加入的填料的量很大，涂层的流平性和机械强度等性能都大大降低。另一种方法是不同反应活性的粉末涂料的干混(如U.S.3,842,035)，但这种方法需要大量的干混实验来确定其配方，而且由于两种粉末之间很难分散得很好，这样得到的涂层的光泽就会相差很大，重现性不好。第三种方法是使用混合固化体系，如一种树脂与两种或两种以上的不同固化剂反应(欧洲专利申请号366,608)或两种或两种以上的树脂与一种固化剂作用(日本专利申请号154,771/88)及多种树脂与多种固化剂作用。这种方法的问题在于不同固化体系的配比对光泽影响很大，另外不同固化剂在粉料中能否均匀分布，对涂层的光泽及平整度都有很大影响，而在目前粉末涂料的制造工艺条件下，要实现这两点几乎是不可能的。因此此法的重现性很差，流平性也很不理想。

本发明的目的是为了得到一种配方简单、工艺方便、性能稳定的耐候低光粉末涂料。本发明的粉末涂料包括以一种线性低酸价聚酯树脂作为基料，以及一种含有环氧基团的丙烯酸树脂作为固化剂，可以不另外添加其它消光助剂。在该粉末涂料中，环氧基与羧基的摩尔比是0.5∶1～2.0∶1。本发明的热固性耐候低光粉末涂料主要成份包括：

(a)35-65％的线性端羧基聚酯树脂；

(b)5-35％含有环氧基团的丙烯酸树脂；

(c)30-60％填料；

(d)0.5-1％助剂。

本发明的技术方案详述如下：1.制备线性端羧基聚酯树脂：先由二元羧酸或酸酐与二元醇进行缩聚反应合成端羟基聚酯树脂，然后再与二元羧酸或酸酐加成反应得到线性端羧基聚酯树脂。所用单体为双官能团单体，二元羧酸或酸酐可以是对苯二甲酸，间苯二甲酸，邻苯二甲酸酐，己二酸，癸二酸，丁二酸，1，4-环己烷二羧酸中至少一种或其混合物；二元醇可以是乙二醇，新戊二醇，1，4-环己烷二甲醇中至少一种或其混合物；另外可以加入少量催化剂如二丁基氧化锡、正丁基锡三辛酯等，加入量为单体总量的0.01-0.5％；可加入少量抗氧化剂，如亚磷酸三丁酯、亚磷酸三苯酯等，加入量为单体总量的0.01-0.5％。聚合反应开始时采用常压缩聚，逐渐升温，反应温度可达到240℃，待反应进行到一定程度后，反应体系由浑浊变得透明，这时进行真空缩聚，得到端羟基聚酯树脂，然后加入二元羧酸或酸酐进行加成反应，最后再进行一段时间的真空缩聚，以控制树脂的酸值和粘度。真空度控制在1.0-1.01×10⁵Pa，得到线性端羧基聚酯树脂，趁热放出树脂，冷却到室温，得到无色透明或淡黄色脆性树脂。本发明得到的线性端羧基聚酯树脂具有以下特征：官能团数为2，酸值为20-60mgKOH/g，即数均分子量为1,900-5,700，软化点为80-140℃，粘度为1,000-8,000mPa.s(200℃)，玻璃化温度为45-75℃(DSC法)。2.制备丙烯酸树脂：可采用的共聚方法有：溶液聚合、乳液聚合、本体聚合、悬浮聚合等，其中以溶液聚合最为适合。所用溶剂包括：甲苯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙苯、二甲苯、丙酮、丁酮等中的一种或混合溶剂，聚合温度为所用溶剂的沸点温度附近。含环氧基单体包括甲基丙烯酸缩水甘油酯和丙烯酸缩水甘油酯中的一种或混合物，占总的单体重量的5-30％；丙烯酸烷基酯类单体包括(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯等中的一种或其混合物，占总的单体重量的70-95％；另外丙烯酸烷基酯类单体可用部分乙烯基芳烃化合物代替，如：苯乙烯、甲基苯乙烯和乙基苯乙烯等，它的重量占丙烯酸烷基酯类单体的0-25％。聚合过程使用的引发剂包括：过氧化物类和偶氮化合物类，如：过氧化苯甲酰、特丁基过氧化氢、过氧化二异苯丙、偶氮二异丁腈等，其用量为单体重量的0.5-15％。同时可加入少量分子量调节剂，分子量调节剂包括十二烷基硫醇、异辛烷基硫醇、四溴化碳、一溴三氯甲烷等，加入量为单体重量的1.5-4％。聚合得到的反应液进行脱气处理。脱气方法有塔式脱气、釜式脱气和双螺杆蒸发器法等。双螺杆蒸发器法是树脂溶液在通过双螺杆蒸发器向前挤出时，同时升温和抽真空，当到达出料口时，已成为固态的熔融物。脱气温度一般控制在160-200℃，真空度控制在1.0-1.01×10⁵Pa。脱气处理后，趁热放出树脂，冷却到室温，得到透明或淡黄色脆性树脂。本发明得到的丙烯酸树脂具有以下特征：数均分子量为2,000-10,000；环氧当量为300-1,200；软化点80-130℃；玻璃化温度40-75℃(DSC法)。3.粉末涂料的制备：将上述制得的树脂与一定比例的填料、颜料、流平剂、催化剂等混合，再经双螺杆挤出机熔融混合，冷却、粉碎、过筛，得到本发明的耐候低光粉末涂料。本发明的粉末涂料中线性端羧基聚酯树脂的用量为35-65％(重量)；固化剂为含有环氧基团的丙烯酸树脂，用量为5-35％(重量)；另外还有30-60％的填料，如钛白粉、硫酸钡、轻质碳酸钙、滑石粉等；另外可加0.5-1％的助剂，如流平剂、促进剂等。该粉末涂料中使用的颜料为市售颜料，其种类及用量根据所需颜色和色度而定。该粉末涂料中使用的流平剂为市售的丙烯酸酯类聚合物，如WORLEE公司的Resiflow PV5等，其用量为0.5-0.7％。本发明所得的粉末涂料，其平均粒径为10-75μm，将其喷涂在经过除油除锈处理的金属表面上，然后在160-210℃下烘烤10-25分钟，便可得到涂膜光滑、平整、色泽均一的表面涂层。常用的喷涂方法有：摩擦喷涂、静电喷涂、流化床喷涂等，其中以静电喷涂较合适。本发明的粉末涂料，喷涂、固化后的涂层镜面光泽度为30％以下(按GB9754-88测定，60°)，抗冲击强度□50Kg.cm(按GB1732-93测定)，铅笔硬度2H以上(按GB6739-86测定)，附着力(划格法，按GB9286-88测定)为1级，耐候性为人工加速老化试验(氙灯)按GB1865-80测定。