[发明专利]一种超耐候纳米复合改性聚酯粉末涂料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于粉末涂料领域。特别涉及一种超耐候纳米复合改性聚酯粉末涂料及其制备方法。 

背景技术

粉末涂料与传统的溶剂型涂料不同，是不含有机溶剂(VOC)，也不含水的固体粉末，广泛应用于工业中的家电、汽车、办公用具、钢材和建筑领域。粉末涂料以其高无机成分、无污染及节省能源等优点，正在逐步取代传统的溶剂型涂料。随着技术的进步及市场的发展，户外用粉末涂料的应用越来越受到关注。户外用粉末涂料根据其基料树脂的不同，分为热固性和热塑性两大类，其中又以热固性为主。目前一半以上的热固性粉末涂料的生产是利用聚酯树脂作为基料的重要组成部分。户外用粉末涂料的大量使用对粉末涂料的性能提出了较高要求，主要集中在耐候性、耐酸和耐水性等方面。 

国外研究一般通过合成或改性获得高性能树脂，从而提高粉末涂料耐候性能。美国专利USP 5 464 909选用二甲基萘烷已二酸和新戊(烷)基已二醇合成基料树脂，并另外使用多元酸或多元醇来改性这种树脂，制得的脂肪族聚酯平均分子量在1500-10000之间，Tg在45℃至100℃之间，满足基本的玻璃化转变温度要求，且能赋予粉末涂料优良的耐候性能。日本专利JP09—71738提出使用间苯二甲酸(Isophthalic acid，IPA)作为酸性组成物，制得的粉末涂料虽然耐候性有所提高，但是对涂层机械性能有负面影响，只能用于对机械性能要求不高的特殊场合。树脂合成或改性过程复杂，会大大增加粉末涂料的生产成本。另外，通过这类方法制得的粉末涂料在获得优良耐候性能的同时，涂层的力学 性能或耐化学介质性能等往往会下降。 

由于光氧化降解是户外用粉末涂料老化的主要原因之一，常用的抗老化方法是单独添加一定的紫外光吸收剂、抗氧剂、和自由基捕获剂等来减缓涂层的老化。这种方法在工业生产中使用已经相当广泛，但这类添加剂大多是有机物，如二苯甲酮系、水杨酸酯系等，有一定毒性，且在涂层老化过程中，其作用也会逐渐降低，最终失效，从而影响其使用的持久性；另外，有机紫外光吸收剂对光有选择性强吸收，使用过程中会因吸收一部分可见光而使制品变色。 

针对这个问题，近年来研究者提出在粉末涂料中单独添加无机纳米粉体作为抗老化助剂。中国专利CN1462782A使用纳米二氧化硅、二氧化钛和氧化锌纳米复合材料改性聚酯粉末涂料，通过将无机纳米复合材料与粉末涂料各组分共混、熔融挤出等工序，制得无机纳米复合材料改性的耐候型聚酯粉末涂料，其抗老化指标较未改性前提高100％～200％。中国专利CN1548481A提出将纳米氧化硅、氧化钛、氧化锌、氧化铁、碳酸钙等无机纳米材料与粉末涂料各成分一起在球磨机中球磨，使无机纳米材料包覆在颜料、填料表面，而且最终涂膜的耐候性提高60％；中国专利CN1544540A则提出了一种纳米粉末涂料成分配方，其纳米助剂成分由钛、钴、镍、二氧化硅及其它有色金属纳米粉充分机械搅拌混合组成，与普通粉末涂料相比，这种纳米处理粉末涂料的耐候性、耐腐蚀性和光泽情况有明显改善。 

但是在这种无机纳米粉体改性体系中，仍然会有一小部分紫外光被粉末涂料中的相关基团吸收，引起树脂的链式老化降解反应。也就是说，添加纳米助剂并不能改变粉末涂料的老化机理，只是延缓了这种老化进程。 

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种超耐候纳米复合改性聚酯 粉末涂料，及其制备方法。其特点是在现有聚酯粉末涂料中同时引入无机纳米材料及有机紫外吸收剂，通过适当的复合技术，发挥其协同优势，从而达到大幅度提高粉末涂料耐候性能的效果。 

当在粉末涂料的抗老化助剂体系中同时添加纳米助剂和紫外线吸收剂时，由于纳米助剂非常稳定，因而具有长效吸收紫外线性能。一方面，它在粉末涂料中吸收紫外线，并主要以热能或能量较低的荧光形式释放，从而客观上起到了将紫外线“分流”的效果，部分减缓了粉末涂料的光老化降解速度；另一方面，纳米助剂对紫外线的屏蔽作用有效地保护了有机抗老化助剂，使得它们能够在更长时间内发挥效能，减缓粉末涂料的老化速度。同时有机抗老化助剂主要作用是阻止高分子氢过氧化物的光降解和使羰基以及氢过氧基的激发态失活清除自由基，但由于氧化反应的扩散-控制作用，其在聚合物远离曝露面的内部的作用要小于曝露表面，而纳米TiO₂因其优异的长效吸收紫外线能力，有效地屏蔽了辐射到曝露试样上的紫外线，使光降解反应只发生在试样外表面的一个薄层范围内，同时亦保护了有机抗老化助剂不被紫外线所降解。