一種低溫固化型環(huán)氧基丙烯酸透明粉末涂料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種粉末涂料技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種低溫固化型環(huán)氧基丙烯酸透 明粉末涂料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著技術(shù)不斷進(jìn)步，在汽車(chē)鋁輪轂的涂裝中出現(xiàn)了一種新的噴涂工藝，該工藝是 由底粉和透明粉兩層組成，其中底粉主要是具有優(yōu)異流平性能的純聚酯粉末涂料，透明粉 是丙烯酸透明粉末涂料。
[0003] 目前，低溫固化的鋁輪轂的底粉已經(jīng)在市面上大量使用，但是與之配套的低溫固 化的罩光透明粉沒(méi)有相關(guān)產(chǎn)品。
[0004] 一般常規(guī)罩光粉末涂料的固化溫度在175-200 °C，烘烤溫度較高，在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中 能耗較高，另外，汽車(chē)鋁輪轂要求有足夠的韌性以保證抗沖擊能力，固化溫度過(guò)高也會(huì)讓 鑄造鋁輪轂的韌性下降，而降低粉末涂料固化溫度可以增加鋁輪轂的韌性，降低企業(yè)的生 產(chǎn)能耗，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。
[0005] 但是相對(duì)于180°C常規(guī)溫度固化，因該固化溫度較低，固化的涂層因?yàn)楣袒鄬?duì)不 夠完全而喪失了較好的耐候性能和抗銅加速的乙酸鹽霧（CASS)性能。
[0006] 本發(fā)明旨在解決以下問(wèn)題：1、降低罩光粉末涂料的固化溫度至150-160°c，降低 企業(yè)能耗；2、通過(guò)超細(xì)透明二氧化鈦改性丙烯酸樹(shù)脂結(jié)合常規(guī)抗氧劑增加涂層耐候的性能 增加涂層耐候的性能；3、保證罩光涂層在低溫固化下具有較高的致密度，從而使涂層具有 良好的抗銅加速的乙酸鹽霧（CASS)腐蝕性能。
[0007] 美國(guó)A·T·戴利和S·莫利特一利姆伯格發(fā)表的專(zhuān)利"環(huán)氧官能丙烯酸類(lèi)粉末和 由其制得的粉末涂層"，專(zhuān)利【申請(qǐng)?zhí)枴?00810108733. 1，該專(zhuān)利雖然也采用環(huán)氧官能丙烯酸 樹(shù)脂，但是該專(zhuān)利中沒(méi)有給出所采用的丙烯酸樹(shù)脂的具體環(huán)氧當(dāng)量，并且是在較高溫度下 固化（170-180°C)，屬于高溫固化，并非低溫固化（150-160°C)，沒(méi)有介紹在低溫固化下耐 候性和耐腐蝕性能的解決，另外該專(zhuān)利中采用丙烯酸酯共聚物流動(dòng)改性劑作為流平劑，該 流平劑為常規(guī)非透明粉采用的流平劑，透明度較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的之一在于提供一種低溫固化型環(huán)氧基丙烯酸透明粉末涂料，該粉末 涂料可以在150~160°C固化，并且保證涂層具有較高的致密度，具有良好的耐候性能和抗 銅加速的乙酸鹽霧腐蝕性能。
[0009] 本發(fā)明的目的之二提供上述低溫固化型環(huán)氧基丙烯酸透明粉末涂料的制備方法。
[0010] 本發(fā)明的第一個(gè)目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：一種低溫固化型環(huán)氧基丙 烯酸透明粉末涂料，主要由高環(huán)氧當(dāng)量丙烯酸樹(shù)脂、低環(huán)氧當(dāng)量丙烯酸樹(shù)脂、十二烷二酸、 紫外線吸收劑、光穩(wěn)定劑、流平劑和其它助劑組成，所述高環(huán)氧當(dāng)量丙烯酸樹(shù)脂環(huán)氧當(dāng)量為 500_700g/eq，所述的低環(huán)氧當(dāng)量丙稀酸樹(shù)脂環(huán)氧當(dāng)量為280~350g/eq。
[0011] 進(jìn)一步地，本發(fā)明所述的低溫固化型環(huán)氧基丙烯酸透明粉末涂料由以下重量份的 各組分制備而成：
[0012]
[0013] 所述高環(huán)氧當(dāng)量丙烯酸樹(shù)脂采用超細(xì)二氧化鈦改性的高環(huán)氧當(dāng)量丙烯酸樹(shù)脂，超 細(xì)二氧化鈦改性高環(huán)氧當(dāng)量丙烯酸樹(shù)脂具有極佳的紫外線吸收作用，可大大提高涂層的耐 候性，超細(xì)二氧化鈦改性的高環(huán)氧當(dāng)量丙烯酸樹(shù)脂是通過(guò)如下制備方法制得：將100份高 環(huán)氧當(dāng)量的丙烯酸樹(shù)脂加入反應(yīng)釜加熱至140-160°C完全熔融，加入0. 1~5份的改性超細(xì) 二氧化鈦，攪拌10~20min，待兩者充分偶聯(lián)后，出料冷卻，得到超細(xì)二氧化鈦改性丙烯酸 樹(shù)脂。
[0014] 所述改性超細(xì)二氧化鈦為經(jīng)過(guò)硅烷偶聯(lián)劑改性的超細(xì)金紅石型二氧化鈦，粒度為 1 ~lOOOnm，優(yōu)選 50 ~300nm。
[0015] 所述改性超細(xì)二氧化鈦的制備方法如下：稱(chēng)取1份超細(xì)粒度為1~lOOOnm的二 氧化鈦，加入20份的異丙醇，在采用超聲儀常溫下超聲20-30min，得到均勻懸浮液，再加入 0. 02-0. 06份的硅烷偶聯(lián)劑，超聲3-5min，然后再60-90°C下恒溫?cái)嚢?~5min，然后離心 分離，得到硅烷偶聯(lián)劑改性的超細(xì)二氧化鈦。
[0016] 本發(fā)明所述的低環(huán)氧當(dāng)量丙烯酸樹(shù)脂為低環(huán)氧當(dāng)量GMA型丙烯酸樹(shù)脂，其由以下 重量份的原料單體在引發(fā)劑的作用下熔融聚合而成：
[0017]
[0018] 上述原料單體總和與引發(fā)劑重量比為100:1~5。
[0019] 所述引發(fā)劑優(yōu)選為過(guò)氧化二苯甲酰（ΒΡ0)。
[0020] 本發(fā)明所述的低環(huán)氧當(dāng)量GMA型丙烯酸樹(shù)脂的制備方法如下：按重量比將總和為 100份的苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸正丁酯和GMA原料單體和1-5份引發(fā)劑混合 均勻，加入液滴漏斗中，在裝有攪拌器、回流冷凝器和滴液漏斗的三口燒瓶中加入300份甲 苯溶劑，開(kāi)始攪拌，升溫至120°C，待溫度恒定后，勻速滴入溶有引發(fā)劑的原料單體，3h后 聚合反應(yīng)結(jié)束，待反應(yīng)液冷卻至室溫，將合成裝置換成減壓蒸餾裝置，進(jìn)行減壓蒸餾至甲 苯溶劑完全除去，即可制得低環(huán)氧當(dāng)量GMA型丙烯酸樹(shù)脂，所得的低環(huán)氧當(dāng)量GMA型丙烯 酸樹(shù)脂環(huán)氧當(dāng)量280~350g/eq，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg:45~50°C，分子量1000~3000。
[0021] 本發(fā)明所述流平劑采用氨基改性低聚酯流平劑，該流平劑具有高透明度。
[0022] 所述光穩(wěn)定劑為受阻胺。
[0023] 所述其它助劑為市售涂料常規(guī)助劑，優(yōu)選苯偶姻（別名安息香）。
[0024] 本發(fā)明的第二個(gè)發(fā)明目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：一種低溫固化型環(huán)氧基 丙烯酸透明粉末涂料的制備方法，包括以下步驟：
[0025] (1)按配比稱(chēng)取高環(huán)氧當(dāng)量丙烯酸樹(shù)脂、低環(huán)氧當(dāng)量丙烯酸樹(shù)脂、十二烷二酸、流 平劑、紫外線吸收劑、光穩(wěn)定劑及其它助劑，置于混料缸，充分混合并破碎，得到混合預(yù)混物 料；
[0026] (2)設(shè)置擠出機(jī)擠出溫度，將混合預(yù)混物料送入雙螺桿擠出機(jī)中擠出；
[0027] (3)擠出后的物料經(jīng)壓片機(jī)壓片、冷卻、粉碎、篩分后包裝即可。
[0028] 所述步驟（1)中各組分混合并破碎的時(shí)間為5~20分鐘，優(yōu)選的時(shí)間是5~15 分鐘，最佳的時(shí)間是5~10分鐘。
[0029] 所述擠出機(jī)選用履帶式雙螺桿擠出機(jī)，所述擠出溫度包括一區(qū)擠出溫度和二區(qū)擠 出溫度，一區(qū)擠出溫度為80~100°C，二區(qū)擠出溫度為80~120°C。
[0030] 所述步驟（3)中的擠出物經(jīng)粉碎機(jī)粉碎并篩分后的粉體粒徑為1~100μπι，優(yōu)選 1~80μm，更優(yōu)選10~60μm，粉體粒徑是指粉體的等效粒徑D5。。
[0031] 本發(fā)明制備所得的粉末涂料的涂裝方法是：用高壓靜電噴槍?zhuān)垦b于表面經(jīng)過(guò)處 理的金屬基材上，厚度一般為60~150μm，固化溫度150-160°C，固化時(shí)間為15~25分鐘， 采用固化爐進(jìn)行固化。
[0032] 本發(fā)明所述金屬基材為鋁及其合金的鑄造件，如鋁輪或汽車(chē)內(nèi)部裝潢件，并且最 好是經(jīng)過(guò)預(yù)處理清潔過(guò)的基材，例如用磷酸鋅或磷酸鐵進(jìn)行過(guò)預(yù)處理。
[0033] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0034] (1)本發(fā)明通過(guò)采用高環(huán)氧當(dāng)量丙烯酸樹(shù)脂、低環(huán)氧當(dāng)量丙烯酸樹(shù)脂和十二烷二 酸反應(yīng)，降低了粉末涂料的初始反應(yīng)溫度，實(shí)現(xiàn)了 150~160°C低溫固化。
[0035] (2)丙烯酸粉末涂料在150-160°C固化時(shí)耐候性能較差，通過(guò)采用超細(xì)二氧化鈦 改性丙烯酸樹(shù)脂結(jié)合常規(guī)抗氧劑獲得極佳的紫外線吸收作用，大大提高涂層的耐候性能， 并解決了為了提升耐候性添加較多傳統(tǒng)紫外線吸收劑時(shí)造成的黃變問(wèn)題。
[0036] (3)本發(fā)明采用280~350g/eq低環(huán)氧當(dāng)量GMA型樹(shù)脂，相對(duì)于高環(huán)氧當(dāng)量的GMA 型丙烯酸樹(shù)脂，增加了涂層的致密度，提高了涂層的因固化溫度較低損失的耐腐蝕性能，使 涂層具有良好的抗銅加速的乙酸鹽霧（CASS)腐蝕性能。
【具體實(shí)施方式】
[0037] 除非另外說(shuō)明，所有的工藝和所有的實(shí)施例都在標(biāo)準(zhǔn)溫度和氣壓下進(jìn)行。
[0038] 本文所列的范圍都包括端值且可以相互組合。
[0039] 在本文中，術(shù)語(yǔ)"粉末涂料"表示粉末涂料組合物，術(shù)語(yǔ)"粉末涂層"表示由粉末涂 料組合物形成的涂層。
[0040] 下面列舉一些具體實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明，有必要在此指出的是以下具體實(shí)施例 只用于對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，不代表對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。其他人根據(jù)本發(fā)明做出 的一些非本質(zhì)的調(diào)整和修改仍屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0041] 以下實(shí)施例中各組分選用各種公司生產(chǎn)的不同產(chǎn)品和不同型號(hào)：
[0042] 超細(xì)二氧化鈦改性的高環(huán)氧當(dāng)量丙烯酸樹(shù)脂：所采用的丙烯酸樹(shù)脂為SZ002,廣 州市玥繹化工有限公司。
[0043] 低環(huán)氧當(dāng)量GMA型丙烯酸樹(shù)脂：廣州擎天樹(shù)脂
[0044] 氨基改性低聚酯流平劑：TR0Y，570CFL
[0045] 紫外線吸收劑：Tinuvin327,汽巴精細(xì)化學(xué)公司
[0046] 受阻胺：Tinuvin783,汽巴精細(xì)化學(xué)公司
[0047] 苯偶姻：市售常規(guī)
[0048] 超細(xì)金紅石型二氧化鈦：粒度1~lOOOnm，優(yōu)選50~30