长效耐候、抗氯盐腐蚀型聚酯粉末涂料及制备方法与流程

2021-02-02 18:02:59|

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本发明属于聚酯粉末涂料制备
技术领域：
，具体涉及一种长效耐候、抗氯盐腐蚀型聚酯粉末涂料及制备方法。
背景技术：
：粉末涂料因其不含有机溶剂，100％为固体成分，相比常规涂料，具有无污染、节省能源和资源、涂膜机械强度高以及过量涂料可完全回收等优点，正越来越广泛地应用于家用电器、汽车工业、户外桥梁、高速公路护栏等建筑外壳的涂装。在冬季，为了防止结冰，保障高速公路畅通，需要撒播大量的融雪剂，而目前国内外融雪剂的主要品种是氯盐型产品，如氯化钠、氯化镁、氯化钙等，由于撒播机撒播范围广，而且整个冬季都要撒播，撒播时间长，融雪剂的溶度高，导致高速公路护栏、金属桥梁腐蚀严重，而高速公路护栏及金属桥梁维修、更换不易，需要研发出针对常规氯盐如氯化钠、氯化镁及氯化钙腐蚀的户外长效耐候、抗腐蚀型粉末涂料。由于氯离子分子小，渗透能力强，且冬季持续时间长，需要涂膜表面实现厚涂，且无针孔，而且涂膜表面疏水能力强，涂膜与基材的附着力优良，且耐候性好的粉末涂料。cn110256943a披露了一种石墨烯改性超耐候粉末涂料，其特征在于：所述粉末涂料的原料按重量份数计包括：聚酯树脂40-60份、tgic固化剂1-5份、硫酸钡18-22份、云母粉1-3份、聚四氟乙烯蜡1-2份、流平剂1-3份、湿润剂1-2份、金红石钛白粉10-18份、耐候颜料1-5份、石墨烯改性的耐老化剂3-5份。上述的聚酯树脂、石墨烯改性的耐老化剂、助剂之间的完美组合，耐候性方面达到翻倍的提高。上述的粉末涂料由于交联密度低，耐水及耐无机盐渗透的能力差，主要是通过采用石墨烯改性的耐老化剂与聚酯树脂之间的配合达到上述耐候性提高的目的的，无法解决现有高速公路护栏、桥梁所存在的问题，而关于通过从改进聚酯树脂来解决上述耐候性及氯盐腐蚀性技术问题的，也鲜有文献披露。技术实现要素：为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种采用特殊聚酯树脂制备的长效耐候、抗氯盐腐蚀型聚酯粉末涂料；本发明的粉末涂料是通过以下的主要原料制备获得的：聚酯树脂530-560份，tgic45-60份，均苯三甲酸三缩水甘油酯10-15份，钛白粉120-180份，硫酸钡80-120份，增光剂8-12份，流平剂7-10份；上述的聚酯树脂是采用以下摩尔份数的主要物料在高温下缩聚制备而成的，各主要物料的摩尔份数为：四氟丁二酸酐3-8、己二酸12-22、对苯二甲酸二缩水甘油酯7-15、新戊二醇10-20、环己烷-1,2-二羧酸二缩水甘油酯6-13、间苯二甲酸9-18。上述的聚酯树脂在制备时采用了聚酯合成催化剂，所述的聚酯合成催化剂为单丁基氧化锡，用量为主要物料总质量的0.1-0.3％。上述的聚酯树脂在制备时还采用了抗氧剂四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，用量为所述主要物料总质量的0.2-0.5％。本发明中所采用的聚酯树脂，其制备步骤如下：(1)将配方量的新戊二醇加入反应釜中，升温使其熔融，再加入配方量的四氟丁二酸酐、单丁基氧化锡聚合反应，升温并保温反应；(2)待聚合物的酸值低于15mgkoh/g时，加入配方量的己二酸及对苯二甲酸二缩水甘油酯，升温并保温使其继续聚合反应；(3)待(2)中的聚合物的酸值低于120mgkoh/g，降温，再加入配方量的环己烷-1,2-二羧酸二缩水甘油酯，继续保温反应；(4)待聚合物的酸值≤40mgkoh/g时，以15-20℃/h的速率升温，加入配方量的抗氧剂，真空反应以促使线性大分子聚酯形成；(5)待(4)中的聚合物的酸值≤18mgkoh/g,停止抽真空，然后加入配方量的封端剂间苯二甲酸进行羧基封端反应，升温并保温反应，待酸值达到48-53mgkoh/g停止反应，趁热高温出料，冷却，然后破碎造粒，获得聚酯树脂。优选的，上述的聚酯树脂的制备步骤如下：(1)将配方量的新戊二醇加入反应釜中，升温至135℃进行充分的熔融，再加入配方量的四氟丁二酸酐、单丁基氧化锡进行聚合反应，以10-12℃/h的速率逐渐升温至180℃，然后保温反应1-3h；(2)待聚合物的酸值低于15mgkoh/g时，加入配方量的己二酸及对苯二甲酸二缩水甘油酯，继续聚合反应，并以5-7℃/h的速率升温至220℃，并保温反应2-5h；(3)待(2)中的聚合物的酸值低于120mgkoh/g，降温至180-190℃，再加入配方量的环己烷-1,2-二羧酸二缩水甘油酯，继续保温反应3-6h；(4)待聚合物的酸值≤40mgkoh/g时，以15-20℃/h的速率升温至200-205℃，加入配方量的抗氧剂，同时启动真空系统使真空度保持在-0.095mpa到-0.098mpa之间，在200-205℃进行真空反应1-3h在促使线性大分子聚酯形成；(5)待(4)中的聚合物的酸值≤18mgkoh/g,停止抽真空，然后加入配方量的封端剂间苯二甲酸进行羧基封端反应，并以8-10℃/h的速率升温至225-230℃，保温反应2-4h，待酸值达到48-53mgkoh/g停止反应，趁热高温出料，并用带冷凝水的钢带冷却聚酯树脂，然后破碎造粒，获得聚酯树脂。本发明所提供的长效耐候、抗氯盐腐蚀型聚酯粉末涂料的制备方法，包括以下的步骤：s1：将配方量的tgic、均苯三甲酸三缩水甘油酯熔融，混合反应，获得改性固化剂；s2：将配方量的改性固化剂与聚酯树脂进行高速混合；s3：取s2中混合后的物料熔融挤出，并破碎得到一次挤出料；s4：将s3中的一次挤出料及粉末涂料配方中的其它物料称重后加入高速混合器内，启动混合装置，进行高速混合；s5：待s4中的物料混合均匀后，将其加入双螺杆挤出机进行熔融挤出；s6：将经过双螺杆挤出机熔融挤出的物料输送至带自来水冷却系统的压片机进行压片、粗破碎成颗粒；s7：用磨机将粗颗粒磨碎，通过磨机的引风系统将目标颗粒筛选出来进行收集，获得成品粉末涂料。优选的，s1中，熔融反应温度为105-110℃，熔融完全后，搅拌使其混合反应时间约为25-35min，以物料充分熔融为准。优选的，s2中，高速混合约15-30min。优选的，s3中，挤出段温度120-130℃，螺杆转速500-570rpm。优选的，上述的长效耐候、抗氯盐腐蚀型聚酯粉末涂料的制备方法，包括以下的步骤：s1：将配方量的tgic、均苯三甲酸三缩水甘油酯加入反应釜中，逐渐加热至100-105℃，待物料熔融完全后，搅拌使其混合反应25-35min，趁热出料，冷却、粉碎成50-80目得到改性固化剂粉末；s2:将s1中得到的改性固化剂粉末与配方量的聚酯树脂称重加入高速混合器内，启动混合装置，高速混合15-30min；s3:待s2中的主要原料混合均匀后，将其加入双螺杆挤出机中进行熔融挤出，挤出段温度120-130℃,螺杆转速500-570rpm；然后冷却破碎成2-5mm的颗粒得到一次挤出料；s4:将s3得到的一次挤出料、配方量的钛白粉、硫酸钡、增光剂及流平剂加入高速混合器中，启动混合装置，进行高速混合15-30min；s5：待s4中的主要原料混合均匀后，将其加入双螺杆挤出机进行熔融挤出，挤出段温度130-140℃,螺杆转速520-540rpm；s6：将经过双螺杆挤出机熔融挤出的物料输送至带自来水冷却系统的压片机进行压片、粗破碎成颗粒；s7：将粗颗粒经过磨机磨碎，通过磨机的引风系统将140-160目的颗粒筛选出来进行收集，获得成品粉末涂料。本发明的有益效果在于：(1)本发明中，所采用的聚酯树脂是以四氟丁二酸酐、己二酸、对苯二甲酸二缩水甘油酯、新戊二醇、环己烷-1,2-二羧酸二缩水甘油酯、间苯二甲酸为原料聚合得到的，该聚酯树脂线性结构好，软化点低，保证了优良的低温流动性能，可以实现厚涂无针孔；(2)在聚酯链段中引入了氟元素，充分利用了其疏水能力强的特性，发挥产品的疏水作用；(3)采用对苯二甲酸二缩水甘油酯及环己烷-1,2-二羧酸二缩水甘油酯参与反应，使得聚酯链段中含有一定量的羟基分布，与基材的附着力大大提升，可以长效阻止氯离子的渗透，同时耐候性能出众。(4)本发明所获得的聚酯树脂的酸值较高，达到48-53mgkoh/g，该粉末涂料需要使用更多量的三官能度固化剂tgic及均苯三甲酸三缩水甘油酯，均苯三甲酸三缩水甘油酯具有熔程低(65-72℃)，固化活性高的优点，与tgic混合后，先与聚酯树脂进行一次熔融挤出获得均匀的初步交联混合物，再与各种助剂进行二次熔融挤出得到能够低温固化的涂膜。该固化涂膜的交联密度高，耐水性好，最终保证了长效的耐候性及抗氯盐腐蚀性能。最终粉末涂料产品制备的涂膜，长效耐候性及耐氯盐腐蚀性能佳，可以用于高速公路的基础设施喷涂如护栏、桥梁等，达到长效防腐蚀、耐候的效果。具体实施方式为了能使本领域技术人员更好的理解本发明，现结合具体实施方式对本发明进行更进一步的阐述。粉末涂料的主要原料如下：聚酯树脂530-560份，tgic45-60份，均苯三甲酸三缩水甘油酯10-15份，钛白粉120-180份，硫酸钡80-120份，增光剂8-12份，流平剂7-10份；以上的“份”为重量份数；聚酯树脂中各主要物料的摩尔份数为：四氟丁二酸酐3-8、己二酸12-22、对苯二甲酸二缩水甘油酯7-15、新戊二醇10-20、环己烷-1,2-二羧酸二缩水甘油酯6-13、间苯二甲酸9-18；催化剂为单丁基氧化锡，用量为主要物料总质量的0.1-0.3％；抗氧剂四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，用量为所述主要物料总质量的0.2-0.5％(抗氧剂1010)；实施例1长效耐候、抗氯盐腐蚀型聚酯粉末涂料的制备方法，包括以下的步骤：s1：将配方量的tgic、均苯三甲酸三缩水甘油酯加入反应釜中，逐渐加热至107℃，待物料熔融完全后，搅拌使其混合反应30min，趁热出料，冷却、粉碎成60目得到改性固化剂粉末；s2:将s1中得到的改性固化剂粉末与配方量的聚酯树脂称重加入高速混合器内，启动混合装置，高速混合20min左右；s3:待s2中的主要原料混合均匀后，将其加入双螺杆挤出机中进行熔融挤出，挤出段温度125℃左右,螺杆转速545rpm；然后冷却破碎成4mm的颗粒得到一次挤出料；s4:将s3得到的一次挤出料、配方量的钛白粉、硫酸钡、增光剂及流平剂加入高速混合器中，启动混合装置，进行高速混合20min；高速混合的转速为6000r/min；s5：待s4中的主要原料混合均匀后，将其加入双螺杆挤出机进行熔融挤出，挤出段温度135℃,螺杆转速535rpm；s6：将经过双螺杆挤出机熔融挤出的物料输送至带自来水冷却系统的压片机进行压片、粗破碎成颗粒；s7：将粗颗粒经过磨机磨碎，通过磨机的引风系统将150目的颗粒筛选出来进行收集，获得成品粉末涂料。其中，s1步骤的聚酯树脂是采用以下摩尔份数的主要物料在高温下缩聚制备而成的，聚酯树脂的制备步骤如下：(1)将配方量的新戊二醇加入反应釜中，升温至135℃进行充分的熔融，再加入配方量的四氟丁二酸酐、单丁基氧化锡进行聚合反应，以10-12℃/h的速率逐渐升温至180℃，然后保温反应1-3h；(2)待聚合物的酸值低于15mgkoh/g时，加入配方量的己二酸及对苯二甲酸二缩水甘油酯，继续聚合反应，并以6℃/h左右的速率升温至220℃，并保温反应4h；(3)待(2)中的聚合物的酸值低于120mgkoh/g，降温至185℃，再加入配方量的环己烷-1,2-二羧酸二缩水甘油酯，继续保温反应5h；(4)待聚合物的酸值≤40mgkoh/g时，以18℃/h的速率升温至205℃左右，加入配方量的抗氧剂，同时启动真空系统使真空度保持在-0.095mpa到-0.098mpa之间，在203℃左右的温度下真空反应2h在促使线性大分子聚酯形成；(5)待(4)中的聚合物的酸值≤18mgkoh/g,停止抽真空，然后加入配方量的封端剂间苯二甲酸进行羧基封端反应，并以9℃/h的速率升温至228℃，保温反应3h，待酸值达到48-53mgkoh/g停止反应，趁热高温出料，并用带冷凝水的钢带冷却聚酯树脂，然后破碎造粒，获得聚酯树脂，外观为无色透明颗粒。实施例2～4中，聚酯树脂所采用的原料比例与实施例1略有不同，具体如下：表1实施例1～4中的粉末涂料的主要原料(重量份数)表2实施例1～4中的原料聚酯树脂的主要原料注：表2中，单丁基氧化锡和抗氧剂1010都是指它们占聚酯树脂制备过程中所用的总原料的百分比。表3实施例1～4中的原料聚酯树脂的酸值和软化点实施例1实施例2实施例3实施例4酸值(mgkoh/g)50485351软化点(℃)10110210599对比例1：市售普通户外tgic体系粉末涂料，购自廊坊红狮粉末涂料有限公司，型号:ral9006(护栏专用),膜厚120μm左右，固化条件：200℃/15min。实施例5涂料涂层制备：将制备的粉末涂料采用静电喷枪喷涂在经表面处理后的马口铁基材上，膜厚120μm左右，经160℃/20min充分固化，即得涂料涂层。涂层指标检测依据gb/t21776-2008《粉末涂料及其涂层的检测标准指南》；耐候性能测试依据gb/t1865-2009《色漆和清漆人工气候老化和人工辐射曝露滤过的氙弧辐射》中表4中a的规定步骤程序连续进行人工气候老化测试700h。附着力等级依据gb/t9286-1998《色漆和清漆漆膜的划格试验》；耐氯盐腐蚀性能采用浸泡法，室温下分别在涂膜浸泡在20％质量浓度的氯盐溶液中168h后，表面用流水轻轻冲洗干净，观察涂膜表面有无变色、起泡、开裂、脱落的情况；盐雾实验按gb/1771-2007《色漆和清漆耐中性盐雾性能的测定》进行试验，将试板以15-25°角放置在盐雾箱内，600小时后观察结果；表4实施例及对比例的性能测试从以上表格中的性能可以看出，实施例1～4中的粉末涂料，外观平整，无针孔，耐冲击性能优异；光泽度高，经700小时的耐侯性实验考察中无变化或无明显变化；同时表现出良好的耐氯盐腐蚀性能；600小时下耐盐雾性能考察无变化；对比例1中，外观基本平整，有少量的针孔，经700小时的耐侯性实验考察中表现出明显的失光现象；并且在20％nacl溶液、20％mgcl溶液、20％cacl2溶液中处理168小时出现明显失光、轻微起泡等现象；此外，在600小时下耐盐雾性能考察中表现出轻微失光、极轻微起泡现象。从以上的对比可以看出，本发明的产品相对于同类产品对比例1来说，其耐候性能及耐氯盐腐蚀性方面更具有显著的优势。当前第1页1 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