一種高紅外快速固化卷鋼用粉末涂料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及粉末涂料技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種高紅外快速固化卷鋼用粉末涂料 及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 粉末涂料在各個(gè)領(lǐng)域中是必不可少的工序之一就是涂層的固化，固化條件和固化 方式在粉末涂料成膜工藝中直接影響其成膜質(zhì)量，涂層的質(zhì)量又會(huì)直接關(guān)系到涂層使用過 程中的裝飾性和耐久性。傳統(tǒng)的固化技術(shù)采用熱風(fēng)烘烤和煤氣爐加熱烘烤，存在設(shè)備占地 面積大、投資高、效率低、能耗大的缺點(diǎn)。尤其使用年久設(shè)備普遍存在烘烤固化質(zhì)量差，在爐 內(nèi)工件下端固化不完全，使得工件下端涂層附著力差、脆炸，達(dá)不到質(zhì)量要求。
[0003] 由于固化時(shí)間不能少于15min，這就必須限制懸輸鏈的速度，這在很大程度上制 約了產(chǎn)品的單班生產(chǎn)量，降低了生產(chǎn)效率。
[0004] 熱固性涂料的固化反應(yīng)，實(shí)際上是其所含的兩種或兩種以活性基團(tuán)在加熱條件 下進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)。對(duì)于任何反應(yīng)固化體系，分子之間反應(yīng)的活化能E是固定的，如果采 用一種高能量、高密度的加熱技術(shù)，使絕大多數(shù)反應(yīng)物分子（95%以上）在極短的時(shí)間內(nèi)獲 得足夠的能量E變?yōu)榛罨肿?，固化反?yīng)就可以在很短的時(shí)間內(nèi)完成。高紅外加熱具有熱 響應(yīng)快，瞬間即可達(dá)到額定溫度，其能量的90%以輻射方式輸出。因此，當(dāng)用輻射法固化涂 層時(shí)，采用綜合技術(shù)措施后基本可消除各部位質(zhì)量差異，就是說高紅外烘干技術(shù)可適應(yīng)不 同復(fù)雜形狀零件的涂層固化，漆膜質(zhì)量達(dá)到質(zhì)量要求。同時(shí)，高紅外加熱技術(shù)可以將普通粉 末固化時(shí)間由原來的20min縮短到20-120S。如果把高紅外技術(shù)在粉末涂裝工業(yè)上是切實(shí) 可行的新工藝，它除了具有節(jié)時(shí)、省電、占地面積小，升溫速度快的特點(diǎn)外，還解決了工件 下部脫粉的質(zhì)量問題，可以說是一種較為先進(jìn)的加熱技術(shù)。
[0005] 聚酯粉末涂料是繼環(huán)氧和環(huán)氧-聚酯粉末涂料之后發(fā)展起來的熱固化性粉末涂 料。聚酯樹脂具有較好的耐候性、耐鹽霧好、附著力優(yōu)異等特點(diǎn)，其原材料來源豐富，價(jià)格便 宜，受到越來越廣泛的關(guān)注。
[0006] 目前建筑用卷鋼主要采用普通的聚酯涂料，使用8~10年后，其涂層一般會(huì)失光， 失去保護(hù)和裝飾性，甚至產(chǎn)生銹蝕等現(xiàn)象。PVDF氟碳涂料盡管可以保證室外25年以上的耐 候性，但價(jià)格十分昂貴。因此，開發(fā)高耐候性強(qiáng)的粉末涂料是現(xiàn)在卷鋼最大的市場(chǎng)之一。目 前，在建筑用卷鋼方面，采用聚酯氟碳樹脂，其戶外耐候性可以達(dá)到15年。氟涂料因具有優(yōu) 異的耐候、耐熱、耐化學(xué)品性能，有很大市場(chǎng)前景。在聚酯樹脂加入少量的氟樹脂，因?yàn)榉?鏈段具有很低的表面自由能，而很難和基體樹脂相容，使得氟碳鏈段更容易向表面自由能 更低的涂膜表面迀移。然而前期很多研究多集中在氟樹脂與聚酯樹脂復(fù)合上，對(duì)氟碳樹脂 改性研究較少，也導(dǎo)致直接添加氟碳樹脂在聚酯樹脂相容性不好的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種高紅外快速固化卷鋼用粉末涂料 及其制備方法，通過聚酯樹脂改性氟碳樹脂，不僅改善了聚酯樹脂與氟碳聚酯相容性不好 的問題，也充分發(fā)揮氟樹脂的優(yōu)異性能，再結(jié)合先進(jìn)的高紅外固化工藝，成功制備氟碳鏈段 在表面富集的氟碳-聚酯粉末涂料，實(shí)現(xiàn)大幅度提高涂層的耐候、耐酸、耐堿、耐油等性能。
[0008] 本發(fā)明的技術(shù)方案為：
[0009] 一種高紅外快速固化卷鋼用粉末涂料，包括以下重量份配比的組分：
[0010]
[0011] 其中，所述的聚酯樹脂為飽和羧基聚酯樹脂，其酸值為25-55mgK0H/g，粘度為 3000-8000mPa·S，玻璃化溫度為 60-70°C，軟化點(diǎn)為 90-120°C。
[0012] 優(yōu)選地，本發(fā)明高紅外快速固化卷鋼用粉末涂料，包括以下重量份配比的組分：
[0013]
[0014] 所述低分子量聚酯改性氟碳樹脂是采用合成聚酯樹脂單體改性羥基氟碳樹脂制 備所得，其制備方法包括如下步驟：
[0015] A、將含羥基氟碳樹脂、對(duì)苯二甲酸、己二酸、催化劑的樹脂體系加入反應(yīng)釜熔化， 并且通入氮?dú)?，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下反應(yīng)，反應(yīng)溫度為l〇〇°C~150°C;
[0016] B、升溫至酸值達(dá)到10~20mgK0H/g，第一次抽真空進(jìn)行縮聚、脫水反應(yīng)，再繼續(xù)升 溫加入酸解劑進(jìn)行酸解反應(yīng)，酸值達(dá)到30~45mgK0H/g時(shí)，第二次抽真空繼續(xù)進(jìn)行酸解反 應(yīng)，至反應(yīng)產(chǎn)物的酸值為25~35mgK0H/g、羥值小于15mgK0H/g時(shí)停止反應(yīng)，獲得低分子量 聚酯改性氟碳樹脂。
[0017] 優(yōu)選地，所述低分子量聚酯改性氟碳樹脂的具體制備方法如下：
[0018] A、將含羥基氟碳樹脂、對(duì)苯二甲酸、己二酸、催化劑的樹脂體系加入反應(yīng)釜熔化， 并且通入氮?dú)?，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下反應(yīng)，反應(yīng)溫度為130°C;
[0019] B、溫度由130°C加熱到220°C，至酸值達(dá)到10~20mgK0H/g，第一次抽真空進(jìn)行縮 聚、脫水反應(yīng)。再繼續(xù)升溫至250°C，加入酸解劑進(jìn)行酸解反應(yīng)，酸值達(dá)到，30~45mgK0H/ g時(shí)，第二次抽真空繼續(xù)進(jìn)行酸解反應(yīng)，至反應(yīng)產(chǎn)物的酸值為25~35mgK0H/g、羥值小于 15mgK0H/g時(shí)停止反應(yīng)，獲得低分子量聚酯改性氟碳樹脂。
[0020] 所述固化劑為β-羥烷基酰胺。
[0021 ] 所述流平劑為粉末涂料通用型流平劑。
[0022] 所述填料為硫酸鋇、云母粉、鈦白粉等無機(jī)填料中的一種或幾種的混合物。
[0023] 所述顏料為粉末涂料通用型耐候型無機(jī)顏料，如云母氧化鐵紅、鐵黑、碳黑等。
[0024] 本發(fā)明高紅外快速固化卷鋼用粉末涂料的制備方法包括以下步驟：
[0025] (1)按重量份稱取聚酯樹脂、低分子量聚酯改性氟碳樹脂、固化劑、流平劑、安息 香、填料、顏料后置于混料缸，充分混合并破碎，得到混合預(yù)混物料；
[0026] (2)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、冷卻、粉碎、篩分后包裝即可。
[0028] 所述步驟⑶中雙螺桿擠出機(jī)的擠出溫度為90~120 °C。
[0029] 所述篩分后的粉體平均粒徑為30~40um。
[0030] 本發(fā)明高紅外快速固化卷鋼用粉末涂料其涂層采用高紅外加熱實(shí)現(xiàn)快速固化，加 熱時(shí)間為10-30s，具體工藝如下：
[0031] 1)將上述高紅外快速固化卷鋼用粉末涂料的樣粉采用靜電噴涂樣板，涂層厚度在 20_100mm;
[0032] 2)將高紅外固化儀加熱檔位調(diào)到最高檔位，預(yù)熱20s，將板材放置內(nèi)部離紅外加 熱燈l〇cm處加熱15-30s，取出樣板，測(cè)試各種性能，如下表1。
[0033]
[0034] 從表1中所示，可見本發(fā)明的粉末涂料經(jīng)過附著力試驗(yàn)，涂層無剝落，附著力優(yōu) 良；本發(fā)明的粉末涂料的耐彎折試驗(yàn)性優(yōu)良，符合涂料應(yīng)用加工工序要求；涂層耐候性能 優(yōu)越，B燈實(shí)驗(yàn)800h，保光率多60%，涂層沒有粉化、開裂、剝落等異?，F(xiàn)象；且500小時(shí)中 性鹽霧試驗(yàn)后無腐蝕現(xiàn)象，具有較好的環(huán)境實(shí)用性；耐堿實(shí)踐結(jié)果可以看出，本發(fā)明涂層擁 有很好的耐堿性；可見，本發(fā)明提供的粉末涂料具無毒環(huán)保、耐候性好、耐堿性優(yōu)特點(diǎn)，能夠 顯著提高涂層應(yīng)用，是一種采用新型固化工藝、節(jié)能環(huán)保的耐候型粉末涂料。
[0035] 本發(fā)明的有益效果為：
[0036] (1)本發(fā)明從提高聚酯樹脂與含氟樹脂的相容性出發(fā)，采用低分子量聚酯改性氟 碳樹脂，其是選用合成聚酯樹脂單體改性羥基氟碳樹脂制備所得，這樣不僅改善了氟碳樹 脂與聚酯樹脂相容性差的缺點(diǎn)，而且利用了氟樹脂因低表面能會(huì)迀移至表面的特點(diǎn)，從而 使本發(fā)明的粉末涂料能夠形成很好的耐候、耐堿保護(hù)涂層；
[0037] (2)本發(fā)明采用適中粘度、酸值的聚酯樹脂復(fù)合低分子量聚酯改性氟碳樹脂，一方 面保證涂層交聯(lián)密度、流平狀況；另一方面也不影響低分子量聚酯改性氟碳樹脂在高紅外 快速固化過程中向表面迀移，從而保證涂層表面狀況良好且提高涂層性能；
[0038] (3)本發(fā)明的粉末涂料可通過高紅外實(shí)現(xiàn)快速固化，與傳統(tǒng)固化爐加熱對(duì)比，固化 工藝簡(jiǎn)單、操作方便、節(jié)時(shí)、省電，可提高生產(chǎn)效率，節(jié)省成本，且固化成型的涂層性能優(yōu)異， 該粉末涂料可用在卷鋼、彩鋼板上形成良好的耐候粉末涂層，同時(shí)不會(huì)降低涂層的裝飾性。
【具體實(shí)施方式】
[0039] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步闡述。
[0040] 實(shí)施例1
[0041] 一種高紅外快速固化卷鋼用粉末涂料，其組成及重量份配比為：
[0044] 聚酯聚酯樹脂參數(shù)（酸值30-36mgK0H/g、粘度3500±500mPa·S)
[0045] 制備方法：
[0046] (1)按重量份稱取聚酯樹脂固化劑、流平劑、安息香、填料、顏料，置于混料缸，充分 混合并破碎，得到混合預(yù)混物料；
[0047] (2)混合預(yù)混物料送入雙螺桿擠出機(jī)中擠出，擠出溫度控制在90_120°C之間；
[0048] (3)擠出后的物料經(jīng)壓片機(jī)壓片、冷卻、粉碎、篩分，制得粉體粒徑為30~40um的 粉末涂料。
[0049] 涂布固化工藝：
[0050] (1)將上述粉末涂料采用靜電噴涂樣板，涂層厚度在50mm± 10mm〇
[0051] (2)將高紅外固化儀加熱檔位調(diào)到最高檔位，預(yù)熱20s，將板材放置內(nèi)部離紅外加 熱燈10cm處加熱15-30S，取出樣板，測(cè)試涂層各種性能，結(jié)果見表2。
[0052] 實(shí)施例2
[0053] -種高紅外快速固化卷鋼用粉末涂料，其組成及重量份配比為：
[0056] 聚酯聚酯樹脂參數(shù)（酸值30-36mgK0H/g、粘度3500±500mPa·S)
[0057] 取上述各組分按實(shí)施例1的制備方法制得粉末涂料，再按實(shí)施例1的涂布工藝獲 得由該粉末涂料固化成型的涂層樣板，測(cè)試涂層的各種