一种粉末涂料组合物及其固化方法和涂层与流程

1.本发明属于粉末涂料领域，具体涉及一种粉末涂料组合物，本发明还涉及该粉末涂料组合物的固化方法及其应用的涂层。


背景技术：

2.热固性粉末涂料因其具有绿色环保、能耗低、施工方便以及无(至少很少)voc排放等优点，因而被广泛用于替代油漆以及水性漆来实现对各领域产品的防护装饰。
3.为了实现多元化的装饰效果需求，人们提出了纹理型粉末涂料产品，当前技术中的纹理型粉末涂料产品通常被应用在金属基材上，需要在至少不低于180℃的温度条件下实现交联固化，无法应用于具有低温固化(其固化条件通常不高于160℃，优选不超过140℃)需求的应用场景(例如热敏基材)中，进而导致低温固化应用场景无法应用现有的纹理型粉末涂料产品得到纹理效果固化涂层，显然其无法满足市场在定制化和多元化的需求。
4.因此，本技术人希望对此进行研发来解决上述技术问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种粉末涂料组合物及其固化方法和涂层，可以得到具有特别纹理效果的固化涂层(与现有技术的锤纹效果涂层类似)，且该固化涂层同时具有优异的抗划伤性，满足了低温固化应用场景的定制化、多元化需求。
6.本发明采用的技术方案如下：
7.一种粉末涂料组合物，包括纹理型低温固化粉末涂料底粉组合物和效果颜料；其中，
8.所述效果颜料通过热粘接工艺与所述纹理型低温固化粉末涂料底粉组合物混合；
9.所述纹理型低温固化粉末涂料底粉组合物包括其酸值不低于60mgkoh/g的聚酯树脂、其环氧当量不低于450g/eq的环氧树脂以及纹理剂；
10.所述聚酯树脂在200℃下的粘度不高于2500mpa.s，所述环氧树脂在150℃下的粘度不高于4500mpa.s；
11.所述纹理剂包括醋酸纤维素。
12.优选地，所述纹理剂占所述纹理型低温固化粉末涂料底粉组合物的重量比例为0.01-0.2wt％。
13.优选地，所述纹理剂采用醋酸纤维素。
14.优选地，所述聚酯树脂的酸值范围为70-90mgkoh/g；和/或所述聚酯树脂在200℃下的粘度范围为200-2200mpa.s；和/或所述聚酯树脂的软化点温度不高于120℃；和/或所述聚酯树脂的玻璃化温度不高于58℃。
15.优选地，所述环氧树脂的环氧当量范围为500-650g/eq；和/或所述环氧树脂的软化点温度不高于110℃；和/或所述环氧树脂在150℃下的粘度范围为1000-4200mpa.s。
16.优选地，所述聚酯树脂与所述环氧树脂的重量份比例为1:4-4:1。
17.优选地，所述纹理型低温固化粉末涂料底粉组合物还包括占其重量份比例不低于0.1wt％的催化剂，优选为乙基三苯基溴化膦。
18.优选地，所述效果颜料占所述纹理型低温固化粉末涂料底粉组合物的重量份比例为0.5-5wt％；和/或所述效果颜料包括珠光颜料和/或铝粉和/或云母粉，所述效果颜料优选采用铝粉。
19.优选地，一种如上所述粉末涂料组合物的固化方法，采用红外加热方式对所述粉末涂料组合物进行固化，加热温度不高于150℃且加热时间不超过5分钟。
20.优选地，所述加热温度范围为130-140℃，和/或加热时间范围为2-4分钟；
21.一种涂层，在基材上喷涂如上所述的粉末涂料组合物，经过如上所述的固化方法成型得到所述涂层。
22.优选地，所述基材为木质基材。
23.需要说明的是，本技术涉及的酸值检测标准依据为iso 3682-1998；涉及的粘度值检测标准依据是astm d 4287-1994，所采用的检测设备可以为标准的商用锥板粘度计(例如采用ici锥板粘度计(cone&plate),牌号为来自brookfield的cap 2000viscometer)；涉及的环氧当量所依据的检测标准为：gb/t 4612-2008；涉及的软化点所依据的检测标准为：gb/t 4507-1999：涉及的玻璃化温度数据是通过型号为dsc q20的mettler热分析仪检测得到，检测方法采用差示扫描热法dsc(英文全称为：differential scanning calorimetry)，其加热升温速度参数设置在20℃/分钟。
24.需要说明的是，本技术涉及的加热温度是指对涂装有粉末涂料组合物的基材进行加热的温度设置。
25.本技术首先设计了至少包括其酸值不低于60mgkoh/g且在200℃下的粘度不高于2500mpa.s的聚酯树脂、其环氧当量不低于450g/eq且在150℃下的粘度不高于4500mpa.s的环氧树脂以及纹理剂的特定纹理型低温固化粉末涂料底粉组合物配方方案，本技术人惊讶地发现将采用效果颜料与该特定纹理型低温固化粉末涂料底粉组合物通过热粘接工艺混合后得到的粉末涂料组合物，可以得到具有特别纹理效果的固化涂层(与现有技术的锤纹效果涂层类似)，且该固化涂层同时具有优异的抗划伤性，满足了低温固化应用场景的定制化、多元化需求。
附图说明
26.图1是本实施例1所对应的涂层实物照片。
具体实施方式
27.本技术实施例提出了一种粉末涂料组合物，包括纹理型低温固化粉末涂料底粉组合物和效果颜料；其中，效果颜料通过热粘接工艺与纹理型低温固化粉末涂料底粉组合物混合；在本实施方式中，热粘接工艺可以采用任意公知的热粘接(邦定)工艺，本实施例对其不做特别限定；优选地，在热粘接工艺中，热粘接温度建议设置在50-55℃，热粘接时间建议在2-5分钟。
28.优选地，在本实施方式中，纹理型低温固化粉末涂料底粉组合物至少包括以下原料：
29.其酸值不低于60mgkoh/g的聚酯树脂，且聚酯树脂在200℃下的粘度不高于2500mpa.s；为了进一步利于低温固化效果，同时不影响预期的目标纹理效果，优选地，在本实施方式中，聚酯树脂的酸值范围为70-90mgkoh/g，更优选为75-85mgkoh/g；和/或优选地，在本实施方式中，聚酯树脂在200℃下的粘度范围为200-2200mpa.s，更优选为500-2000mpa.s；和/或优选地，在本实施方式中，聚酯树脂的软化点温度不高于120℃，优选为90-110℃；和/或优选地，在本实施方式中，聚酯树脂的玻璃化温度不高于58℃，玻璃化温度更优选为45-55℃；具体优选地，聚酯树脂可以采用来自浙江传化天松的polyester resin tm5013，其酸值范围为75-85mgkoh/g，在200℃下的粘度范围为500-2000mpa.s，软化点温度范围为90-110℃，玻璃化温度范围为51
±
3℃，当然也可以采用具有类似参数范围的聚酯树脂作为本技术所采用聚酯树脂的优选实施例；
30.其环氧当量不低于450g/eq的环氧树脂，且环氧树脂在150℃下的粘度不高于4500mpa.s；为了进一步利于低温固化效果，同时不影响预期的目标纹理效果，优选地，在本实施方式中，环氧树脂的环氧当量范围为500-650g/eq，更优选为500-600g/eq，进一步优选为500-560g/eq；和/或优选地，在本实施方式中，环氧树脂的软化点温度不高于110℃，更优选为80-100℃；和/或优选地，在本实施方式中，环氧树脂在150℃下的粘度范围为1000-4200mpa.s,更优选为2000-4200mpa.s；具体优选地，环氧树脂可以采用来自epotec的epotec yd 942，其环氧当量范围为500-560g/eq，软化点温度范围为80-95℃，在150℃下的粘度范围为1500-4000mpa.s，当然也可以采用具有类似参数范围的环氧树脂作为本技术所采用环氧树脂的优选实施例；
31.纹理剂，具体可以根据实际需要采用合适的纹理剂；优选地，为了利于获得预期的锤纹涂层效果，在本实施方式中，纹理剂包括醋酸纤维素，具体优选为，在本实施方式中，纹理剂采用醋酸纤维素；本技术人尝试了其他常规的纹理剂，发现无法达到特定的锤纹涂层效果。
32.优选地，在本实施方式中，聚酯树脂与环氧树脂的重量份比例为1:4-4:1，更优选为1:2.5-2.5:1，进一步优选为1:1.5-1.5:1；优选地，在本实施方式中，聚酯树脂与环氧树脂的重量份之和占纹理型低温固化粉末涂料底粉组合物的重量比例为50-95wt％，更优选为60-85wt％，进一步优选为65-80wt％；
33.优选地，在本实施方式中，纹理剂占纹理型低温固化粉末涂料底粉组合物的重量比例为0.01-0.2wt％，进一步优选为0.02-0.1wt％，更进一步优选为0.03-0.08wt％；具体优选地，建议醋酸纤维素占纹理型低温固化粉末涂料底粉组合物的重量比例不要低于0.02wt％，也不要高于0.4wt％，否则会明显影响预期的锤纹涂层效果。
34.优选地，为了促进聚酯树脂和环氧树脂之间的交联固化反应，在本实施方式中，纹理型低温固化粉末涂料底粉组合物还包括占其重量份比例不低于0.1wt％的催化剂，更优选为包括占其重量份比例为0.2-1wt％的催化剂，进一步优选为0.3-0.8wt％；其中，催化剂优选为乙基三苯基溴化膦，当然也可以采用具有类似催化效果的催化剂，本实施例对其不做唯一限制。
35.优选地，在本实施方式中，效果颜料占纹理型低温固化粉末涂料底粉组合物的重量份比例为0.5-5wt％，更优选为0.5-3wt％，进一步更优选为0.8-2wt％；和/或优选地，在本实施方式中，效果颜料包括珠光颜料和/或铝粉和/或云母粉，更优选地，为了利于获得预
期的锤纹涂层效果，在本实施方式中，效果颜料包括铝粉，进一步优选地，效果颜料采用铝粉，更进一步优选为浮型铝粉，其所取得目标锤纹效果更加稳定可靠。
36.本技术涉及的各类原料均可以在市场上直接购买得到，原料来源易于取得。
37.本技术在具体实施时，也可以选择在纹理型低温固化粉末涂料底粉组合物中添加公知的流平剂、脱气剂、抗氧剂、分散剂、填料、颜料、稳定剂、固化促进剂、功能助剂或其他助剂等，这些都是本领域技术人员的常规技术选择；其中具体来说，填料和/或颜料的添加比例可根据实际需要进行常规选择添加重量比例,可以优选为纹理型低温固化粉末涂料底粉组合物的0-40wt％，更优选为1-40wt％，填料和/或颜料可以例如选用碳黑、氢氧化铝、硫酸钡、tio2等。
38.在制备本技术的纹理型低温固化粉末涂料底粉组合物时，可以采用任意公知的制备工艺进行制备，优选地，通过将其原料混合、熔融挤出以及破碎等公知工序后制备得到，当然也可以采用其他公知制备工艺来得到本实施例的纹理型低温固化粉末涂料底粉组合物，本技术对其制备工艺没有特别唯一限定之处。
39.为了利于粉末涂料组合物的低温固化效果，优选地，本实施例还提出了一种如上所述粉末涂料组合物的固化方法，采用红外加热方式对粉末涂料组合物进行固化，加热温度不高于150℃且加热时间不超过5分钟；优选地，在本实施方式中，加热温度范围为130-140℃，和/或加热时间范围为2-4分钟。
40.本实施例还提出了一种涂层，在基材上喷涂如上所述的粉末涂料组合物，经过如上所述的固化方法成型得到涂层；优选地，在本实施方式中，基材为木质基材，在其他实施方式中，基材也可以为其他具有低温固化需求的基材；当然地，也可以将本实施例提供的粉末涂料组合物及其固化方法应用常规金属基材，本实施例对此不做唯一限制。
41.在本实施方式中，基材可以进行预处理和/或预喷涂；本实施例的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)。
42.为了验证本技术实施时的技术效果，本技术特别进行了以下多组实施例作为粉末涂料组合物配方原料进行具体测试性能对比：
43.实施例1：一种粉末涂料组合物，包括98wt％的纹理型低温固化粉末涂料底粉组合物和2wt％的铝粉(牌号为来自benda-lutz提供的aluminum powder 2091，其平均粒径为5微米)，铝粉通过热粘接工艺与纹理型低温固化粉末涂料底粉组合物混合，其中，在热粘接工艺中，热粘接温度范围为50-55℃，且热粘接时间为2-4分钟。
44.在本实施例1中，纹理型低温固化粉末涂料底粉组合物按照下表1所示来准备配方原料：
45.表1本实施例1中纹理型低温固化粉末涂料底粉组合物的配方表
[0046][0047]
实施例2：本实施例2的其余技术方案同实施例1，区别在于，在本实施例2中，按照下表2所示来准备纹理型低温固化粉末涂料底粉组合物的配方原料：
[0048]
表2本实施例2中纹理型低温固化粉末涂料底粉组合物的配方表
[0049][0050]
实施例3：本实施例3的其余技术方案同实施例1，区别在于，在本实施例3中，按照下表3所示来准备纹理型低温固化粉末涂料底粉组合物的配方原料：
[0051]
表3本实施例3中纹理型低温固化粉末涂料底粉组合物的配方表
[0052][0053]
实施例4：本实施例4的其余技术方案同实施例1，区别在于，在本实施例4中，按照下表4所示来准备纹理型低温固化粉末涂料底粉组合物的配方原料：
[0054]
表4本实施例4中纹理型低温固化粉末涂料底粉组合物的配方表
[0055][0056]
实施例5：本实施例5的其余技术方案同实施例1，区别在于，在本实施例5中，按照下表5所示来准备纹理型低温固化粉末涂料底粉组合物的配方原料：
[0057]
表5本实施例5中纹理型低温固化粉末涂料底粉组合物的配方表
[0058][0059]
实施例6：本实施例6的其余技术方案同实施例1，区别在于，在本实施例6中，按照下表6所示来准备纹理型低温固化粉末涂料底粉组合物的配方原料：
[0060]
表6本实施例6中纹理型低温固化粉末涂料底粉组合物的配方表
[0061][0062]
实施例7：本实施例7的其余技术方案同实施例1，区别在于，在本实施例7中，按照下表7所示来准备纹理型低温固化粉末涂料底粉组合物的配方原料：
[0063]
表7本实施例7中纹理型低温固化粉末涂料底粉组合物的配方表
[0064][0065]
实施例8：本实施例8的其余技术方案同实施例1，区别在于，在本实施例8中，粉末涂料组合物包括97wt％的纹理型低温固化粉末涂料底粉组合物和3wt％的铝粉。
[0066]
实施例9：本实施例9的其余技术方案同实施例1，区别在于，在本实施例9中，粉末涂料组合物包括99wt％的纹理型低温固化粉末涂料底粉组合物和1wt％的铝粉。
[0067]
实施例10：本实施例10的其余技术方案同实施例1，区别在于，在本实施例10中，粉末涂料组合物包括99.5wt％的纹理型低温固化粉末涂料底粉组合物和0.5wt％的铝粉。
[0068]
实施例11：本实施例11的其余技术方案同实施例1，区别在于，在本实施例11中，粉末涂料组合物包括98wt％的纹理型低温固化粉末涂料底粉组合物和2wt％的珠光颜料(上海劲乘的nb免邦定珠光粉)。
[0069]
对比例1：本对比例1的其余技术方案同实施例1，区别仅在于：在本对比例1中，将实施例1中的polyester resin tm5013聚酯树脂替换为来自allnex的4642-3，其在200℃下的粘度范围为1500-2300mpa.s，且其酸值范围为32-38mgkoh/g。
[0070]
对比例2：本对比例2的其余技术方案同实施例1，区别仅在于：在本对比例2中，将实施例1中的polyester resin tm5013聚酯树脂替换为来自神剑的sj3b，其在200℃下的粘度范围为3500-5000mpa.s，且其酸值范围为68-75mgkoh/g。
[0071]
对比例3：本对比例3的其余技术方案同实施例1，区别仅在于：在本对比例3中，将实施例1中的epotec yd 942from epotec环氧树脂替换为来自宁波南海化学的gma1618，其环氧当量为400-430g/eq，软化点温度为92-97℃。
[0072]
对比例4：本对比例4的其余技术方案同实施例1，区别仅在于：在本对比例4中，提供了一种粉末涂料组合物，效果颜料通过干混工艺与纹理型低温固化粉末涂料底粉组合物混合。
[0073]
对比例5：本对比例5的其余技术方案同实施例1，区别仅在于：在本对比例5中，直接采用实施例1中的纹理型低温固化粉末涂料底粉组合物作为粉末涂料组合物。
[0074]
本技术按以上各实施例1-11以及对比例1-5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)分别得到其对应的底粉组合物。
[0075]
分别采用实施例1-11以及比较例1-5制得的粉末涂料组合物，选取相同规格的mdf作为基材，采用红外加热方式对各粉末涂料组合物进行固化，其中，加热温度为130℃，加热
时间为3分钟，分别得到涂层(实施例1所得到的涂层照片请参见图1所示)，性能测试对比结果如下表8：
[0076]
表8各组实施例以及对比例的性能测试对比
[0077][0078]
经过对比测试后发现，本实施例1-11提供的粉末涂料组合物与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，更为关键的是，获得了预期的目标锤纹涂层效果；进一步来说，在本技术例1-11中，实施例1-10具有更加明显优异的锤纹涂层表现，说明当采用铝粉作为效果颜料时更加有利于取得目标锤纹效果。
[0079]
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9所述的测试标准进行的。
[0080]
表9测试项目和测试标准
[0081]
测试项目执行测试标准涂层外观通过目视铅笔硬度gbt6739-1996划格iso 2409-2013冲击iso 6272-1-2011、2-2011弯曲iso 1519-2011杯突iso 1520-2006mek测试gb/t 23989-2009干热bs en 12722-2009湿热bs en 12721-2009
[0082]
需要特别说明的是，本领域技术人员同样可以将本技术提出的粉末涂料组合物应用于其他材质基材的涂装防护，可以获得与类似的涂层效果，本技术不再具体展开说明。
[0083]
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。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
[0084]
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。

技术特征：
1.一种粉末涂料组合物，其特征在于，包括纹理型低温固化粉末涂料底粉组合物和效果颜料；其中，所述效果颜料通过热粘接工艺与所述纹理型低温固化粉末涂料底粉组合物混合；所述纹理型低温固化粉末涂料底粉组合物包括其酸值不低于60mgkoh/g的聚酯树脂、其环氧当量不低于450g/eq的环氧树脂以及纹理剂；所述聚酯树脂在200℃下的粘度不高于2500mpa.s，所述环氧树脂在150℃下的粘度不高于4500mpa.s；所述纹理剂包括醋酸纤维素。2.根据权利要求1所述的粉末涂料组合物，其特征在于，所述纹理剂占所述纹理型低温固化粉末涂料底粉组合物的重量比例为0.01-0.2wt％。3.根据权利要求1所述的粉末涂料组合物，其特征在于，所述纹理剂采用醋酸纤维素。4.根据权利要求1所述的粉末涂料组合物，其特征在于，所述聚酯树脂的酸值范围为70-90mgkoh/g；和/或所述聚酯树脂在200℃下的粘度范围为200-2200mpa.s；和/或所述聚酯树脂的软化点温度不高于120℃；和/或所述聚酯树脂的玻璃化温度不高于58℃。5.根据权利要求1所述的粉末涂料组合物，其特征在于，所述环氧树脂的环氧当量范围为500-650g/eq；和/或所述环氧树脂的软化点温度不高于110℃；和/或所述环氧树脂在150℃下的粘度范围为1000-4200mpa.s。6.根据权利要求1所述的粉末涂料组合物，其特征在于，所述聚酯树脂与所述环氧树脂的重量份比例为1:4-4:1。7.根据权利要求1所述的粉末涂料组合物，其特征在于，所述纹理型低温固化粉末涂料底粉组合物还包括占其重量份比例不低于0.1wt％的催化剂，优选为乙基三苯基溴化膦。8.根据权利要求1所述的粉末涂料组合物，其特征在于，所述效果颜料占所述纹理型低温固化粉末涂料底粉组合物的重量份比例为0.5-5wt％；和/或所述效果颜料包括珠光颜料和/或铝粉和/或云母粉，所述效果颜料优选采用铝粉。9.一种如权利要求1-8之一所述粉末涂料组合物的固化方法，其特征在于，采用红外加热方式对所述粉末涂料组合物进行固化，加热温度不高于150℃且加热时间不超过5分钟。10.根据权利要求9所述的固化方法，其特征在于，所述加热温度范围为130-140℃，和/或加热时间范围为2-4分钟。11.一种涂层，其特征在于，在基材上喷涂如权利要求1-8之一的粉末涂料组合物，经过如权利要求9或10所述的固化方法成型得到所述涂层。12.根据权利要求11所述的涂层，其特征在于，所述基材为木质基材。

技术总结
本发明公开了一种粉末涂料组合物及其固化方法和涂层，包括纹理型低温固化粉末涂料底粉组合物和效果颜料；其中，效果颜料通过热粘接工艺与纹理型低温固化粉末涂料底粉组合物混合；纹理型低温固化粉末涂料底粉组合物包括其酸值不低于60mgKOH/g的聚酯树脂、其环氧当量不低于450g/eq的环氧树脂以及纹理剂，所述纹理剂包括醋酸纤维素；聚酯树脂在200℃下的粘度不高于2500mPa.s，环氧树脂在150℃下的粘度不高于4500mPa.s；本发明可以得到具有特别纹理效果的固化涂层(与现有技术的锤纹效果涂层类似)，且该固化涂层同时具有优异的抗划伤性，满足了低温固化应用场景的定制化、多元化需求。需求。需求。


技术研发人员：付光明 李雪涛 开卫华
受保护的技术使用者：老虎表面技术新材料（苏州）有限公司
技术研发日：2023.07.18
技术公布日：2023/9/9