CN110760234A - 一种耐磨隔热防腐粉末涂料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐磨隔热防腐粉末涂料的制备方法，该粉末涂料由以下原料制得：苯并噁嗪树脂、环氧树脂、氯化聚醚、端羧基丁腈橡胶、固化剂、重晶石粉、硅灰石粉。经过熔融混合挤出、冷却压片、破碎、过筛等工序即可制得耐磨隔热防腐粉末涂料，其具有优异的耐磨耐腐蚀隔热性能，经加工后的涂膜表面在附着力、柔韧性、冲击强度、光滑度、硬度和耐化学性等方面都符合国家及行业标准，且固化温度低，使用方便，降低成本。
Description
技术领域
本发明涉及粉末涂料技术领域，特别涉及一种耐磨隔热防腐粉末涂料的制备方法。
背景技术
环氧粉末涂料为上世纪开发的热固性粉末涂料。其成膜物质环氧树脂具有优良的物理机械性能，涂膜对底材有较好的附着力，电绝缘性好，且耐化学腐蚀性能优良。现已被广泛应用于化工、电器、仪表、机械及运输管道的内外防腐，在防腐涂料中占据主导地位。但是，由于环氧树脂本身的特性，环氧粉末涂料在实际应用中耐候性较差、耐磨性较差、涂膜易粉化，不宜用作户外涂装，限制了环氧粉末涂料应用。目前在要求耐候的防腐领域，一般采用双层喷涂的方法，即底层防腐涂层，面层耐候涂层，但是此方法实际生产工序和过程控制都较为复杂，也容易出现层间附着力不好，表面发花等情况。随着人们节能、环保观念的加强，国家的环保法规越来越严，环保督查风暴越来越强，市场越来越迫切需要节能、环保、绿色涂料。越来越多的终端产品改用粉末涂料涂装。热固性粉末涂料品种众多，通常需要经过10-20min和180-210℃的高温长时间固化，才能交联固化成膜。这使得某些基材使用粉末涂装受限和操作方法复杂，并且使用成本也随之提高。粉末涂料低温固化技术很早就受到关注。多年来人们不断地努力尝试了各种方案想要实现粉末涂料的低温固化或快速固化。这种尝试体现在各种树脂体系中：环氧型、环氧聚酯型、聚酯型，都取得了一定的进展，或降低了固化温度或缩短了固化时间。热固性粉末涂料的熔融黏度低,流平性好,树脂软化点较低,粉碎性和分散性较好。树脂与固化剂交联后形成大分子网状结构,可以形成不溶不熔的坚韧的漆膜。因此,热固性粉末涂料的耐腐蚀性及黏结性比热塑性粉末涂料好,逐渐成为粉末涂料发展的主流。但热固性粉末涂料必须经高温烘烤才能固化成膜,这在很大程度上限制了其应用范围。而如何避免了环氧涂料的脆性表现，并具有高于普通环氧树脂上的超强柔韧性和更好的耐摩擦性，在海洋和摩擦工业环境下的超耐久性以及耐刮擦、耐火、电气绝缘、耐化学品等方面，如何同时也继承了其抗冲击、柔韧、耐磨等优良的机械特性和独特的表面触感，本领域技术人员，亟待开发出新型的耐磨隔热防腐粉末涂料以满足人们更高的使用需求。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种耐磨隔热防腐粉末涂料的制备方法。
一种耐磨隔热防腐粉末涂料的制备方法，具体步骤如下：一、将硫醇和环氧树脂放于带有冷凝管的反应釜中，加热，再加入酸催化剂进行开环反应，反应温度为30~40℃，开环反应时间为1~2.5h整个反应过程均在多频复合超声辅助装置中进行，其中，多频复合超声辅助为三频复合超声辅助，所述的三频复合超声辅助具体为，轴向超声频率为28kHz、48kHz；径向超声频率为35kHz；反应过程中定时取样，测定其环氧值，当环氧值不再降低时，停止反应，将上述反应体系冷却至室温，过滤回收固体催化剂，将剩余的混合物置于减压蒸馏装置中蒸出过量的硫醇，然后用质量分数为2％的热碱液碱洗4~5次，水洗至pH为中性，最后旋蒸脱水，得到浅黄色产物、二、将步骤一得到的浅黄色产物与苯并噁嗪树脂混合加热到70~80℃，加入分散剂搅拌均匀后，加入氯化聚醚粉末、端羧基丁腈橡胶、重晶石粉、硅灰石粉搅拌均匀；三、待混合均匀后将物料加入双螺杆熔融挤出机，设定加料段温105~110℃，挤出段温度110~115℃，加热熔融挤出过程中均匀分散固化剂，进而压制成薄片，冷却后经高速粉碎机粉碎，经标准筛过筛，所得粉末用高压静电喷枪喷涂样板，将样板放入恒温鼓风干燥箱200℃/20min固化后取出，冷却至室温即得。
进一步的，所述既定配比，由以下重量份数的原料组成：苯并噁嗪32~43份、环氧树脂54~61份、氯化聚醚31~39份、端羧基丁腈橡胶9~16份、固化剂3~7份、重晶石粉16~23份、硅灰石粉1~8份、硫醇0.1~0.3份、酸性催化剂0.05~0.2份。
进一步的，所述苯并噁嗪树脂为黏度为0.8~1.0Pa·s，分子量为850~2500的苯并噁嗪树脂。
进一步的，所述环氧固化剂为脂肪二胺、多胺或芳香族多胺。
进一步的，所述端羧基丁腈橡胶为羧基含量为0.045~0.051%、丙烯腈含量为10~26%,分子量为3100~4200的端羧基丁腈橡胶。
进一步的，所述分散剂为环氧大豆油、聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基苯磺酸钠、聚乙二醇的混合物。
进一步的，所述环氧树脂为选用软化点70~85℃、环氧值0.12~0.18的双酚A环氧树脂和γ-丁内酯改性环氧树脂。
本发明的有益效果：
本发明使用的苯并噁嗪的引入树脂活性官能团间产生交联反应，所得改性涂膜既有环氧的附着力强，柔韧性大、抗碱性好的优点，又具有良好的耐水性、抗溶剂性和抗酸性优良的特点。反应活性适中，在促进剂的配合下，可低温固化；与双酚A环氧树脂相容性好，涂膜光泽度高，低温固化依然可获得光泽度高；熔融粘度低，润湿性流平性好；涂膜交联密度适中，物理机械性能良好。挤出机混炼段温度宜设定为110~115℃，既保证混炼均匀，又不生成胶化粒子。
本发明相比现有技术具有以下优点：
苯并噁嗪树脂带有能与环氧树脂中的环氧基、羟基起反应的基团,在一定条件下能相互交联产生固化,其过程较为复杂,可以发生以下反应:苯并噁嗪树脂中的酚性羟基与环氧基起醚化反应;生成的新羟基又能和环氧基反应;苯并噁嗪树脂中的羟甲基和环氧树脂中的羟基反应;苯并噁嗪树脂中的羟甲基和环氧树脂中的环氧基反应。最终可交联成复杂的整体型结构产物,该产物既有苯并噁嗪树脂优良的耐酸性,又有环氧树脂的耐碱性和粘接性,也能提高单纯环氧树脂的耐温性。苯并噁嗪固化时无小分子挥发物放出，大幅度减少环氧树脂在其交联固化过程中,同时伴随有促进剂和固化剂渗移到高分子材料表面的现象。进而提高了涂料的防腐耐磨性能。
涂料表面很容易存在成型过程中添加的分散剂、稀释剂、脱模剂与抗静电剂等,形成表面膜;涂料极易受到油污与尘埃的污染;涂料表面可以吸附水分子;涂料表面在温度、应力、水、氧、辐射等影响下会降解或分解,产生低分子量产物等。使涂料产生一定的润滑作用的表面膜。硅灰石粉的引入,复合涂层的抗磨寿命提高,涂层改善，作为一种力学强度极高的片状纳米填料,提高了聚合物的承载能力,从而改善了复合涂层的抗磨性能。使涂层的抗磨损性能有一定程度的降低。另外,从涂层抗磨寿命,引入苯并噁嗪树脂,可以减弱其磨损寿命的相对波动,获得抗磨性能相对稳定的涂层材料。
固体润滑剂的加入可以明显改善涂层的摩擦性能,使摩擦系数明显降低,而硅灰石粉、重晶石粉作为一种力学强度极高的片状纳米填料,在摩擦过程中形成磨粒产生磨粒磨损,从而使摩擦系数有一定程度增大。而随着石墨烯含量的增多,虽然由于复合涂层出现疲劳磨损,抗磨性能有一定程度的下降。但此时摩擦副之间存在大量包含填料的磨屑,在摩擦作用下有可能生成一定量的具有润滑作用的涂膜,使摩擦系数降低。
环氧树脂的羟基与苯并噁嗪交联剂的羟甲基的反应,且固化剂的自缩合倾向小，特殊组成的分散剂还参与涂料的交联固化；涂层在形成过程中,由于溶剂的挥发和自身缺陷,形成许多毛细孔和缺陷;使用过程中由于介质侵蚀,涂层中一些物质被溶解并渗出形成一些通道纳米氧化物可以提高涂层表面的疏水性、堵塞涂层的毛细孔,提高涂层的耐蚀性尤其是工件的边角的耐蚀性，在耐磨隔热防腐涂料中引入该技术,进一步提高涂层的防腐蚀性能、机械性能以及耐热性。
本发明公开的耐磨高耐热防腐粉末涂料，扩展了粉末涂料的适用范围，节能效果是非常明显的，经济效益和社会效益是巨大的。更高效的涂装：低温和快固满足了涂装流水线高效作业需求。减少对基材的伤害：低温可减少板材的翘曲、玻璃的碎裂、塑料的老化。涂膜更好的保色保光：低温固化使得涂膜的色彩更鲜艳光泽更饱满。
具体实施方式
下面用具体实施例说明本发明，但并不是对本发明的限制。
实施例1
一种耐磨隔热防腐粉末涂料的其制备方法，具体步骤如下：一、将硫醇和环氧树脂放于带有冷凝管的反应釜中，加热，再加入酸催化剂进行开环反应，反应温度为40℃，开环反应时间为2.5h整个反应过程均在多频复合超声辅助装置中进行，其中，多频复合超声辅助为三频复合超声辅助，所述的三频复合超声辅助具体为，轴向超声频率为28kHz、48kHz；径向超声频率为35kHz；反应过程中定时取样，测定其环氧值，当环氧值不再降低时，停止反应，将上述反应体系冷却至室温，过滤回收固体催化剂，将剩余的混合物置于减压蒸馏装置中蒸出过量的硫醇，然后用质量分数为2％的热碱液碱洗4~5次，水洗至pH为中性，最后旋蒸脱水，得到浅黄色产物、二、将步骤一得到的浅黄色产物与苯并噁嗪树脂混合加热到80℃，加入分散剂搅拌均匀后，加入氯化聚醚粉末、端羧基丁腈橡胶、重晶石粉、硅灰石粉搅拌均匀；三、待混合均匀后将物料加入双螺杆熔融挤出机，设定加料段温110℃，挤出段温度115℃，加热熔融挤出过程中均匀分散固化剂，进而压制成薄片，冷却后经高速粉碎机粉碎，经标准筛过筛，所得粉末用高压静电喷枪喷涂样板，将样板放入恒温鼓风干燥箱200℃/20min固化后取出，冷却至室温即得。
进一步的，所述既定配比，由以下重量份数的原料组成：苯并噁嗪43份、环氧树脂61份、氯化聚醚39份、端羧基丁腈橡胶16份、固化剂3~7份、重晶石粉16~23份、硅灰石粉1~8份、硫醇0.1~0.3份、酸性催化剂0.05~0.2份。
进一步的，所述苯并噁嗪树脂为黏度为0.8~1.0Pa·s，分子量为850~2500的苯并噁嗪树脂。
进一步的，所述环氧固化剂为脂肪二胺、多胺或芳香族多胺。
进一步的，所述端羧基丁腈橡胶为羧基含量为0.045~0.051%、丙烯腈含量为10~26%,分子量为3100~4200的端羧基丁腈橡胶。
进一步的，所述分散剂为环氧大豆油、聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基苯磺酸钠、聚乙二醇的混合物。
进一步的，所述环氧树脂为选用软化点70~85℃、环氧值0.12~0.18的双酚A环氧树脂和γ-丁内酯改性环氧树脂。
实施例2
一种耐磨隔热防腐粉末涂料的制备方法，具体步骤如下：一、将硫醇和环氧树脂放于带有冷凝管的反应釜中，加热，再加入酸催化剂进行开环反应，反应温度为30~40℃，开环反应时间为1h整个反应过程均在多频复合超声辅助装置中进行，其中，多频复合超声辅助为三频复合超声辅助，所述的三频复合超声辅助具体为，轴向超声频率为28kHz、48kHz；径向超声频率为35kHz；反应过程中定时取样，测定其环氧值，当环氧值不再降低时，停止反应，将上述反应体系冷却至室温，过滤回收固体催化剂，将剩余的混合物置于减压蒸馏装置中蒸出过量的硫醇，然后用质量分数为2％的热碱液碱洗4~5次，水洗至pH为中性，最后旋蒸脱水，得到浅黄色产物、二、将步骤一得到的浅黄色产物与苯并噁嗪树脂混合加热到70℃，加入分散剂搅拌均匀后，加入氯化聚醚粉末、端羧基丁腈橡胶、重晶石粉、硅灰石粉搅拌均匀；三、待混合均匀后将物料加入双螺杆熔融挤出机，设定加料段温10℃，挤出段温度110℃，加热熔融挤出过程中均匀分散固化剂，进而压制成薄片，冷却后经高速粉碎机粉碎，经标准筛过筛，所得粉末用高压静电喷枪喷涂样板，将样板放入恒温鼓风干燥箱200℃/20min固化后取出，冷却至室温即得。
进一步的，所述既定配比，由以下重量份数的原料组成：苯并噁嗪32份、环氧树脂54份、氯化聚醚39份、端羧基丁腈橡胶16份、固化剂7份、重晶石粉23份、硅灰石粉8份、硫醇0.3份、酸性催化剂0.2份。
进一步的，所述苯并噁嗪树脂为黏度为0.8~1.0Pa·s，分子量为850~2500的苯并噁嗪树脂。
进一步的，所述环氧固化剂为脂肪二胺、多胺或芳香族多胺。
进一步的，所述端羧基丁腈橡胶为羧基含量为0.045~0.051%、丙烯腈含量为10~26%,分子量为3100~4200的端羧基丁腈橡胶。
进一步的，所述分散剂为环氧大豆油、聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基苯磺酸钠、聚乙二醇的混合物。
进一步的，所述环氧树脂为选用软化点70~85℃、环氧值0.12~0.18的双酚A环氧树脂和γ-丁内酯改性环氧树脂。
对比例1
本对比例与实施例2相比，在原料称取步骤中，省去端羧基丁腈橡胶成分，除此外的方法步骤均相同。
对比例2
本对比例与实施例2相比，在原料称取步骤中，省去重晶石粉成分，除此外的方法步骤均相同。
对比例3
本对比例与实施例2相比，在原料称取步骤中，省去硅灰石粉成分，除此外的方法步骤均相同。
对比例4
本对比例与实施例2相比，在原料称取步骤中，省去氯化聚醚成分，除此外的方法步骤均相同。
对比例5
本对比例与实施例2相比，在原料称取步骤中，省去硫醇成分，除此外的方法步骤均相同。
表1实施例和对比例耐磨隔热防腐涂料的性能测试结果
注：参考HG/T2006-2006热固性粉末涂料进行检测；GB/T1741-2007漆膜耐霉菌性测定法。
Claims (7)
1.一种耐磨隔热防腐粉末涂料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：一、将硫醇和环氧树脂放于带有冷凝管的反应釜中，加热，再加入酸催化剂进行开环反应，反应温度为30~40℃，开环反应时间为1~2.5h整个反应过程均在多频复合超声辅助装置中进行，其中，多频复合超声辅助为三频复合超声辅助，所述的三频复合超声辅助具体为，轴向超声频率为28kHz、48kHz；径向超声频率为35kHz；反应过程中定时取样，测定其环氧值，当环氧值不再降低时，停止反应，将上述反应体系冷却至室温，过滤回收固体催化剂，将剩余的混合物置于减压蒸馏装置中蒸出过量的硫醇，然后用质量分数为2％的热碱液碱洗4~5次，水洗至pH为中性，最后旋蒸脱水，得到浅黄色产物、二、将步骤一得到的浅黄色产物与苯并噁嗪树脂混合加热到70~80℃，加入分散剂搅拌均匀后，加入氯化聚醚粉末、端羧基丁腈橡胶、重晶石粉、硅灰石粉搅拌均匀；三、待混合均匀后将物料加入双螺杆熔融挤出机，设定加料段温105~110℃，挤出段温度110~115℃，加热熔融挤出过程中均匀分散固化剂，进而压制成薄片，冷却后经高速粉碎机粉碎，经标准筛过筛，所得粉末用高压静电喷枪喷涂样板，将样板放入恒温鼓风干燥箱200℃/20min固化后取出，冷却至室温即得。
2.根据权利要求1所述的耐磨隔热防腐粉末涂料的制备方法，其特征在于，所述既定配比，由以下重量份数的原料组成：苯并噁嗪32~43份、环氧树脂54~61份、氯化聚醚31~39份、端羧基丁腈橡胶9~16份、固化剂3~7份、重晶石粉16~23份、硅灰石粉1~8份、硫醇0.1~0.3份、酸性催化剂0.05~0.2份。
3.根据权利要求1所述的耐磨隔热防腐粉末涂料的制备方法，其特征在于，所述苯并噁嗪树脂为黏度为0.8~1.0Pa·s，分子量为850~2500的苯并噁嗪树脂。
4.根据权利要求1所述的耐磨隔热防腐粉末涂料的制备方法，其特征在于，所述环氧固化剂为脂肪二胺、多胺或芳香族多胺。
5.根据权利要求1所述的耐磨隔热防腐粉末涂料的制备方法，其特征在于，所述端羧基丁腈橡胶为羧基含量为0.045~0.051%、丙烯腈含量为10~26%,分子量为3100~4200的端羧基丁腈橡胶。
6.根据权利要求1所述的耐磨隔热防腐粉末涂料的制备方法，其特征在于，所述分散剂为环氧大豆油、聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基苯磺酸钠、聚乙二醇的混合物。
7.根据权利要求1所述的耐磨隔热防腐粉末涂料的制备方法，其特征在于，所述环氧树脂为选用软化点70~85℃、环氧值0.12~0.18的双酚A环氧树脂和γ-丁内酯改性环氧树脂。
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