CN112724803B - 一种平面粉末涂料组合物及其涂层 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种平面粉末涂料组合物及其涂层，包括进行交联固化反应的高酸值聚酯树脂和带环氧基团的丙烯酸树脂；其中，高酸值聚酯树脂在200℃温度下的粘度范围为500‑2000mPa.s，且其酸值不低于65mgKOH/g；本发明在固化温度不高于140℃且固化时间不超过10分钟的条件下完成交联固化，同时获得了PCI流平等级不低于6级的平面效果固化涂膜。
Description
技术领域
本发明属于粉末涂料领域，具体涉及一种平面粉末涂料组合物，本发明还涉及了应用该平面粉末涂料组合物制备得到的平面涂层。
背景技术
实现对木质基材或其他高分子材料材质类基材的平面化涂装一直是粉末涂料行业的技术难题，这是由于木质基材或其他高分子材料材质类基材均具有热敏性质，要求在较低温度以及较短的时间内完成交联固化，无法给常规的粉末涂料提供足够的熔融流平时间，因而其涂膜无法实现良好的流平效果，因此，现有的低温固化粉末涂料均被制成各种砂纹涂膜效果。
因此，本申请人希望寻求技术方案来实现低温固化的基础上，同时获得平面涂膜效果。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种平面粉末涂料组合物及其涂层，在固化温度不高于140℃且固化时间不超过10分钟的条件下完成交联固化，同时获得了PCI流平等级不低于6级的平面效果固化涂膜。
本发明采用的技术方案如下：
一种平面粉末涂料组合物，包括进行交联固化反应的高酸值聚酯树脂和带环氧基团的丙烯酸树脂；其中，所述高酸值聚酯树脂在200℃温度下的粘度范围为500-2000mPa.s，且其酸值不低于65mgKOH/g。
优选地，所述带环氧基团的丙烯酸树脂采用GMA丙烯酸树脂。
优选地，所述高酸值聚酯树脂的酸值范围为70-90mgKOH/g。
优选地，所述带环氧基团的丙烯酸树脂在200℃温度下的粘度不高于2000mPa.s。
优选地，所述带环氧基团的丙烯酸树脂的环氧当量范围不高于600g/eq。
优选地，所述高酸值聚酯树脂和带环氧基团的丙烯酸树脂之间的重量份比例为6:1-1:6。
优选地，还包括占所述平面粉末涂料组合物0.2-2wt％的流平剂；所述流平剂包括吸附在硅质粉末载体上的羧基功能丙烯酸聚合物。
优选地，还包括占所述平面粉末涂料组合物0.2-2wt％的消泡剂；所述消泡剂包括酰胺改性苯酚表面活性剂。
优选地，还包括占所述平面粉末涂料组合物0.2-2wt％的分散剂；所述分散剂包括具有颜料亲和基团的高分子聚合物，该高分子聚合物吸附在硅质粉末载体上。
优选地，一种平面涂层，在基材上喷涂如上所述的平面粉末涂料组合物并进行加热固化成型。
优选地，所述基材采用木质基材或高分子材料，所述固化温度不高于140℃，所述固化时间不超过10分钟。
本申请涉及的GMA是Glycidyl methacylate的缩写，其中文意思是指：甲基丙烯酸缩水甘油酯；MDF是Medium Density Fiberboard的缩写，其中文意思是指：中密度纤维板。本申请涉及的平面是指其涂膜PCI流平等级不低于6级，优选为不低于7级，其中，本申请涉及的PCI流平等级具体是指将待测涂膜与PCI流平等级对照板(0-10级)进行目视对照判定出待测涂膜对应的流平等级，属于行业内通行的流平等级判定方法。
还需要说明的是，本申请涉及的酸值数据所依据的检测标准依为GB/T2895-2008；涉及的粘度数据所依据的测试标准为GB/T 22314-2008；涉及的环氧当量数据所依据的检测标准为GB/T 4612-2008。
本申请创造性地选用高酸值且低粘度的聚酯树脂和带环氧基团的丙烯酸树脂作为粉末涂料组合物的主体原料，由于高酸值聚酯树脂和丙烯酸树脂的带环氧基团之间会发生高反应活性的交联固化反应，同时低粘度的树脂原料在进行熔融发生交联固化反应过程中，给予优异的熔融流平性能，使得整体粉末涂料组合物体系在固化温度不高于140℃且固化时间不超过10分钟的条件下完成交联固化，同时获得了PCI流平等级不低于6级的平面效果固化涂膜。
具体实施方式
本实施例提出了一种平面粉末涂料组合物，包括进行交联固化反应的高酸值聚酯树脂和带环氧基团的丙烯酸树脂；其中，高酸值聚酯树脂在200℃温度下的粘度范围为500-2000mPa.s，更优选为500-1500mPa.s，且其酸值不低于65mgKOH/g，优选为70-90mgKOH/g，更优选为75-85mgKOH/g；优选地，在本实施方式中，带环氧基团的丙烯酸树脂采用GMA丙烯酸树脂，带环氧基团的丙烯酸树脂在200℃温度下的粘度不高于2000mPa.s，更优选地，不高于1500mPa.s；带环氧基团的丙烯酸树脂的环氧当量范围不高于600g/eq，更优选为300-550g/eq，更进一步优选为350-500g/eq；
优选地，在本实施方式中，高酸值聚酯树脂和带环氧基团的丙烯酸树脂之间的重量份比例为6:1-1:6，更优选为6:1-1:1，更进一步优选为3:1-3:2，可以进一步利于快速熔融流平以及快速固化效果。
优选地，在本实施方式中，平面粉末涂料组合物还包括占平面粉末涂料组合物0.2-2wt％的流平剂，占平面粉末涂料组合物0.2-2wt％的消泡剂，以及占平面粉末涂料组合物0.2-2wt％的分散剂；其中，流平剂包括吸附在硅质粉末载体上的羧基功能丙烯酸聚合物，具体可以选用ESTRON销售的RESFLOW P-64F或具有类似效果的其他流平剂；消泡剂包括酰胺改性苯酚表面活性剂，具体可以选用POWDERMATE 550DG或具有类似效果的消泡剂；分散剂包括具有颜料亲和基团的高分子聚合物，该高分子聚合物吸附在硅质粉末载体上，具体可以选用BYK销售的BYK-3951P或具有类似效果的其他分散剂，也还可以包括合适重量份的脱气剂或其他助剂，也可以根据实际需要，添加一定重量份的颜填料。
在本发明实施方式中，可以选择在本申请提出的优选参数范围内的其他重量份比例原料分别作为本申请平面粉末涂料组合物的配方，均可以获得基本相似的技术效果，本申请人还通过大量实施应用对比结合公知常识以及研发经验，发现采用在本申请优选参数范围外的重量份原料作为涂料配方来实施应用时，其在涂层综合性能表现要明显弱于在本申请优选参数范围内的实施例，但可能也会有一定的积极技术效果。
将以上原料配方通过公知工艺制备技术分别得到平面粉末涂料组合物，公知工艺制备技术通常包括：称量、预混、熔融挤出、磨粉、旋风分离等工序后制备得到，当然也可以采用其他公知制备工艺来得到本实施例的平面粉末涂料组合物，本申请对其制备工艺没有特别限定之处。
本实施例还提出了一种平面涂层，在基材上喷涂如上的平面粉末涂料组合物并进行加热固化成型；优选地，基材采用木质基材或高分子材料，也可以为其他具有类似涂装需求的热敏性基材；固化温度不高于140℃，固化时间不超过10分钟。本实施例的平面涂层厚度可以根据实际需要进行具体选择，建议的涂层厚度范围为60-120μm(测试标准依据为：ISO 2360-2017)。
为了验证本申请实施时的技术效果，本申请特别进行了以下多组实施例作为平面粉末涂料组合物的配方原料进行具体测试性能对比：
实施例1：一种平面粉末涂料组合物，采用如下表1所示的原料：
表1实施例1中平面粉末涂料组合物的配方
实施例2：一种平面粉末涂料组合物，采用如下表2所示的原料：
表2实施例2中平面粉末涂料组合物的配方
实施例3：一种平面粉末涂料组合物，采用如下表3所示的原料：
表3实施例3中平面粉末涂料组合物的配方
实施例4：一种平面粉末涂料组合物，采用如下表4所示的原料：
表4实施例4中平面粉末涂料组合物的配方
实施例5：一种平面粉末涂料组合物，采用如下表5所示的原料：
表5实施例5中平面粉末涂料组合物的配方
实施例6：一种平面粉末涂料组合物，采用如下表6所示的原料：
表6实施例6中平面粉末涂料组合物的配方
实施例7：一种平面粉末涂料组合物，采用如下表7所示的原料：
表7实施例7中平面粉末涂料组合物的配方
实施例8：一种平面粉末涂料组合物，采用如下表8所示的原料：
表8实施例8中平面粉末涂料组合物的配方
实施例9：一种平面粉末涂料组合物，采用如下表9所示的原料：
表9实施例9中平面粉末涂料组合物的配方
实施例10：一种平面粉末涂料组合物，采用如下表10所示的原料：
表10实施例10中平面粉末涂料组合物的配方
对比例1：本对比例1采用如下表11所示的原料：
表11对比例1的原料配方
对比例2：本对比例2采用如下表12所示的原料：
表12对比例2的原料配方
对比例3：本对比例3采用如下表13所示的原料：
表13对比例3的原料配方
对比例4：本对比例4采用如下表14所示的原料：
表14对比例4的原料配方
本申请按以上各实施例1-10以及对比例1-4提出的原料配方通过相同的称量、预混、熔融挤出、磨粉、旋风分离等工序(公知工艺制备技术)分别得到粉末涂料。
一、首先采用实施例1制得的粉末涂料，在135℃红外固化条件下进行胶化时间检测，其胶化时间为160s；并以MDF作为基材，分别设置三个固化条件：120℃下红外固化10分钟、130℃下红外固化7分钟、135℃下红外固化5分钟，分别得到平面涂层，性能测试对比结果如下表15：
表15不同固化条件下的涂层性能测试对比
通过上表15可看出，结果表明在红外方式下的固化温度为120℃-135℃，固化时间为5-15min的固化条件下，涂膜均表现出很好的表面抗性以及平面效果，其中，在135℃下固化5分钟的平面效果更佳。当然地，也可以选择热风循环式固化条件，可以取得类似的技术效果。
二、采用实施例1制得的粉末涂料，分别选择MDF板、实木板以及高分子聚合塑料板作为基材，在135℃下红外固化5分钟，分别得到平面涂层，性能测试对比结果如下表16：
表16不同基材的涂层性能测试对比
通过上表16可看出，本实施例提供的平面粉末涂料组合物均可以应用作为MDF，实木板以及高分子聚合塑料板的平面涂装产品，可以实现优异的平面涂膜效果。
三、最后分别采用实施例1-10以及比较例1-4制得的粉末涂料组合物，选取相同规格的MDF作为基材，在135℃下红外固化5分钟，分别得到平面涂层，性能测试对比结果如下表17：
表17各组实施例以及对比例的性能测试对比
经过对比测试后发现，本实施例1-10提供的平面粉末涂料组合物与MDF基材表面具有良好的基材附着力；同时实现了低温条件下的快速固化，既满足粉末涂料涂层用于涂装防护的基本性能，又有效避免了MDF板材水分急速蒸发而导致的涂膜严重缩孔以及板材变形、开裂问题，获得了PCI流平等级不低于6级的平面效果固化涂膜。
需要特别说明的是，本实施例涉及的涂层性能测试是依据下表18所述的测试标准进行的。
表18测试项目和测试标准
| 测试项目 | 执行测试标准 |
| 胶化时间 | ISO 8130-6:1992 |
| 划格 | ISO 2409-2013 |
| 冲击 | ISO 6272-1-2011、2-2011 |
| 弯曲 | ISO 1519-2011 |
| 杯突 | ISO 1520-2006 |
| MEK测试 | GB/T 23989-2009 |
| 干热 | BS EN 12722-2009 |
| 湿热Humid heating | BS EN 12721-2009 |
| 耐水 | BS EN 12720-2009 |
| 耐酒精(48％) | BS EN 12720-2009 |
| 耐咖啡 | BS EN 12720-2009 |
| 液蜡 | BS EN 12720-2009 |
需要特别说明的是，本领域技术人员同样可以将本申请提出的平面粉末涂料组合物应用于其他材质基材的涂装防护，可以获得与类似的平面涂层效果，本申请不再具体展开说明。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (14)
1.一种平面粉末涂料组合物，其特征在于，包括进行交联固化反应的高酸值聚酯树脂和带环氧基团的丙烯酸树脂；其中，所述高酸值聚酯树脂在200℃温度下的粘度范围为500-2000 mPa.s，且其酸值不低于65 mgKOH/g；所述高酸值聚酯树脂和带环氧基团的丙烯酸树脂之间的重量份比例为6:1-1:1；和/或所述带环氧基团的丙烯酸树脂的环氧当量范围为300-550 g/eq。
2.根据权利要求1所述的平面粉末涂料组合物，其特征在于，在固化温度不高于140℃且固化时间不超过10分钟的条件下完成交联固化，同时获得了PCI流平等级不低于6级的平面效果固化涂膜。
3.根据权利要求1或2所述的平面粉末涂料组合物，其特征在于，所述带环氧基团的丙烯酸树脂采用GMA丙烯酸树脂。
4.根据权利要求1或2所述的平面粉末涂料组合物，其特征在于，所述高酸值聚酯树脂的酸值范围为70-90mgKOH/g。
5.根据权利要求1或2所述的平面粉末涂料组合物，其特征在于，所述带环氧基团的丙烯酸树脂在200℃温度下的粘度不高于2000 mPa.s。
6.根据权利要求1或2所述的平面粉末涂料组合物，其特征在于，所述带环氧基团的丙烯酸树脂的环氧当量范围为350-500 g/eq。
7.根据权利要求1或2所述的平面粉末涂料组合物，其特征在于，所述高酸值聚酯树脂和带环氧基团的丙烯酸树脂之间的重量份比例为3:1-3:2。
8.根据权利要求1或2所述的平面粉末涂料组合物，其特征在于，所述高酸值聚酯树脂在200℃温度下的粘度范围为500-1500 mPa.s。
9.根据权利要求1或2所述的平面粉末涂料组合物，其特征在于，所述高酸值聚酯树脂的酸值为75-85mgKOH/g。
10.根据权利要求1或2所述的平面粉末涂料组合物，其特征在于，还包括占所述平面粉末涂料组合物0.2-2wt%的流平剂；所述流平剂包括吸附在硅质粉末载体上的羧基功能丙烯酸聚合物。
11.根据权利要求1或2所述的平面粉末涂料组合物，其特征在于，还包括占所述平面粉末涂料组合物0.2-2wt%的消泡剂；所述消泡剂包括酰胺改性苯酚表面活性剂。
12.根据权利要求1或2所述的平面粉末涂料组合物，其特征在于，还包括占所述平面粉末涂料组合物0.2-2wt%的分散剂；所述分散剂包括具有颜料亲和基团的高分子聚合物，该高分子聚合物吸附在硅质粉末载体上。
13.一种平面涂层，其特征在于，在基材上喷涂如权利要求1-12之一所述的平面粉末涂料组合物并进行加热固化成型。
14.根据权利要求13所述的平面涂层，其特征在于，所述基材采用木质基材或高分子材料，所述固化温度不高于140℃，所述固化时间不超过10分钟。
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