一种卷材铝板用粉末涂料及其制备方法与流程

1.本发明属于涂料领域，尤其涉及一种卷材铝板用粉末涂料及其制备方法。

背景技术：

2.随着近十年来我国建筑、家电、交通运输等行业的迅猛发展，对卷材的需求快速上升，卷铝作为卷材的一个重要的部分，亦随之而快速发展。卷材铝板具有重量轻、容易安装、容易加工成型、施工方便快捷等优点，且铝卷使用年限长，因铝有耐腐蚀性，一般铝卷在20年以上不会腐蚀。铝卷回收利用价值高，卷材铁板使用后可能发生腐蚀，但是铝卷因其耐腐蚀，回收价值高。目前，几乎所有的预涂卷材板都是使用油性液体涂料进行涂装。由于油性液体涂料不仅含有对环境有害的有机溶剂(voc)，同时一般的溶剂型卷铝板还需经过两涂两烘的工序，消耗大量的能源。卷材铝板用涂料行业每年排放的废水、污泥、废气对环境的污染严重，挥发的有机物对人体和危害比较巨大，随着卷材铝板粉末涂料喷涂技术的成熟，卷材铝板粉末涂料对溶剂型涂料替代也变得势在必行。
3.相对于卷材镀锌板来讲，铝板的延展性差，折弯时底材会出现看开裂，这对于涂层的抗折弯性能要求更高，同时卷材铝板喷涂厚度可达60-100μm，厚度更高。且同等厚度铝板相对于卷材镀锌板质量低，上粉率变差。且铝板表面更加光滑，附着力相对于卷材镀锌板更差。在卷材镀锌板材的专利中，cn105273581a通过改变固化方式及粉末涂料的配方实现了快速固化(10～30s)，同时还具有极佳的耐候及耐酸碱性能，这主要是因为其使用了氟碳树脂，但氟碳树脂加入后会影响涂层的附着力，涂层的t弯性能会受到影响，而对于铝板板这种涂装要求更高的板材，该种粉末涂料会导致涂层的t弯性能和附着力不佳；而cn106752756a则利用特殊的聚酯树脂与其他组分的有效配合解决了传统的聚酯树脂/haa体系在利用红外加热固化时，短时间内(25～30s)不能完全固化，从而导致涂层的冲击、硬度、mek等不能满足彩涂板的要求的问题，并且该粉末涂料首次达到了粉末涂料在60m/min线速下的快速喷涂工艺等效果，但该种粉末涂料主要用于卷钢建材镀锌板的涂装，涂装厚度25-40μm不适应于卷材铝板的涂装使用；cn109971318a是一种家电卷材用粉末涂料及其制备方法，利用改性树脂与助剂达到了硬度3h与0t的效果，由于家电板粉末涂料厚度只有45-80μm，但是铝板的基材韧性差，厚度(可达100μm)更高，家电卷材粉末涂料无法满足铝板的t弯要求。cn111073471a为一种铝板卷材专用的溶剂型的卷材涂料及其制备方法，为溶剂型的金属卷材涂料，不适用与卷材铝板用粉末涂料的涂装。
4.普通的卷材钢板粉末涂层的厚度为25～40μm(用于建筑材料板材用的涂装)，家电卷钢板粉末涂层的厚度为45-80μm，而卷材铝板粉末涂层的厚度要求更高(60～100μm)，同等厚度情况下，铝板对粉末的吸附能力没有卷材钢板好，此外，卷材铝板基材相对于铁板的柔韧性更差，在同等0t基材弯曲程度下，而卷材铝板的基材会出现开裂，而卷钢板由于强度高不会开裂。同时卷铝涂层厚度越高会导致整个涂层的柔韧性、t弯性能、耐冲击性能等性能下降，在卷材铝板材加工中，由于质量更轻，容易发生磕碰，对硬度要求高，同时铝板的涂层更厚，普通的卷材钢板、家电板粉末涂料柔韧性与t弯要求无法满足卷材铝板用粉末涂料
的t弯性能和后加工性能的要求。

技术实现要素：

5.为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的之一在于提供一种卷材铝板用粉末涂料，该卷材铝板用粉末涂料不仅能满足卷材的涂装工艺，在满足卷材铝板的厚涂要求的同时还具有优异的厚涂柔韧性、t弯性能、耐冲击、耐溶剂、上粉性能和防刮花等性能的优势。
6.本发明的目的之二在于提供一种上述卷材铝板用粉末涂料的制备方法。
7.本发明的目的之三在于提供一种由包括上述卷材铝板用粉末涂料制成的涂层。
8.为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：
9.本发明的第一方面提供了一种卷材铝板用粉末涂料，所述粉末涂料包括以下质量份的组分：55～90份端羧基聚酯树脂、5～15份固化剂、1～25份表面改性硫酸钡、0～40份填料、0～12份颜料、0～10份助剂。
10.优选的，所述卷材铝板用粉末涂料中，表面改性硫酸钡的质量份为5～20份。
11.优选的，所述粉末涂料的组分的质量份如下：60～85份端羧基聚酯树脂、7～10份固化剂、5～20份表面改性硫酸钡、15～35份填料、0.5～10份颜料、1～8份助剂。
12.优选的，所述表面改性硫酸钡为氨基硅烷偶联剂和马来酸酐共同改性的硫酸钡。
13.优选的，所述硫酸钡、氨基硅烷偶联剂、马来酸酐的质量比为100：(0.1～5)：(0.1～5)；进一步优选的，所述硫酸钡、氨基硅烷偶联剂、马来酸酐的质量比为100：(0.5～1.5)：(0.5～1.5)。
14.优选的，所述表面改性硫酸钡由包括以下步骤的方法制得：将硫酸钡进行干燥，加入马来酸酐、氧化剂、抗氧剂混合，得到马来酸酐改性的硫酸钡，再加入氨基硅烷偶联剂进行改性，得到氨基硅烷偶联剂和马来酸酐共同改性的硫酸钡；
15.更优选的，所述表面改性硫酸钡由包括以下步骤的方法制得：在上述氨基硅烷偶联剂和马来酸酐共同改性的硫酸钡中加入钛酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂进行混合，再加入硬脂酸丁酯进行混合，得到表面润湿性能良好的改性硫酸钡。
16.表面润湿性能良好的改性硫酸钡有利于后续与粉末涂料中其它各组分进行充分的熔融混合。
17.优选的，所述表面改性硫酸钡的制备方法中，将硫酸钡干燥至含水率小于1％。
18.优选的，所述表面改性硫酸钡的制备方法中，硫酸钡的干燥温度为100～150℃；更优选的，硫酸钡的干燥温度为115～130℃。
19.优选的，所述表面改性硫酸钡的制备方法中，硫酸钡的干燥时间为40～150min；更优选的，硫酸钡的干燥时间为60～120min。
20.优选的，所述表面改性硫酸钡的制备方法中，硫酸钡、马来酸酐、氧化剂、抗氧剂的质量比为100：(0.1～5)：(0.1～5)：(0.1～5)；更优选的，硫酸钡、马来酸酐、氧化剂、抗氧剂的质量比为100：(0.5～1.5)：(0.5～1.5)：(0.5～1.5)。
21.优选的，所述表面改性硫酸钡的制备方法中，硫酸钡、马来酸酐、氧化剂、抗氧剂的混合温度为60～90℃；更优选的，硫酸钡、马来酸酐、氧化剂、抗氧剂的混合温度为70～80℃。
22.优选的，所述表面改性硫酸钡的制备方法中，硫酸钡、马来酸酐、氧化剂、抗氧剂的混合时间为50～90min；更优选的，硫酸钡、马来酸酐、氧化剂、抗氧剂的混合时间为60～80min。
23.优选的，所述表面改性硫酸钡的制备方法中，所述氧化剂为过氧化氢、浓硫酸、高锰酸钾中的至少一种。
24.优选的，所述表面改性硫酸钡的制备方法中，马来酸酐改性的硫酸钡与氨基硅烷偶联剂的质量比为100：(0.1～5)；更优选的，马来酸酐改性的硫酸钡与氨基硅烷偶联剂的质量比为100：(0.5～1.5)。
25.优选的，所述表面改性硫酸钡的制备方法中，马来酸酐改性的硫酸钡与氨基硅烷偶联剂的混合温度为100～130℃；更优选的，马来酸酐改性的硫酸钡与氨基硅烷偶联剂的混合温度为110～120℃。
26.优选的，所述表面改性硫酸钡的制备方法中，马来酸酐改性的硫酸钡与氨基硅烷偶联剂的混合时间为10～30min；更优选的，优选的，马来酸酐改性的硫酸钡与氨基硅烷偶联剂的混合时间为15～25min。
27.优选的，所述表面改性硫酸钡的制备方法中，氨基硅烷偶联剂和马来酸酐共同改性的硫酸钡、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂的质量比为100：(0.1～5)：(0.1～5)；更优选的，氨基硅烷偶联剂和马来酸酐共同改性的硫酸钡、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂的质量比为100：(0.5～1.5)：(0.5～1.5)。
28.优选的，所述表面改性硫酸钡的制备方法中，氨基硅烷偶联剂和马来酸酐共同改性的硫酸钡、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂的混合温度为90～120℃；更优选的，氨基硅烷偶联剂和马来酸酐共同改性的硫酸钡、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂的混合温度为100～110℃。
29.优选的，所述表面改性硫酸钡的制备方法中，氨基硅烷偶联剂和马来酸酐共同改性的硫酸钡、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂的混合时间为5～20min；更优选的，氨基硅烷偶联剂和马来酸酐共同改性的硫酸钡、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂的混合时间为10～15min。
30.优选的，所述表面改性硫酸钡的制备方法中，加入硬脂酸丁酯进行混合的温度为60～90℃；更优选的，加入硬脂酸丁酯进行混合的温度为70～80℃。
31.优选的，所述表面改性硫酸钡的制备方法中，加入硬脂酸丁酯进行混合的时间为5～20min；更优选的，加入硬脂酸丁酯进行混合的时间为10～15min。
32.优选的，所述卷材铝板用粉末涂料中，端羧基聚酯树脂的质量份为60～85份。
33.优选的，所述端羧基聚酯树脂的酸值为35～70mgkoh/g；更优选的，所述端羧基聚酯树脂的酸值为40～65mgkoh/g。
34.优选的，所述端羧基聚酯树脂在200℃下的ici熔体粘度为2000～6000mpa
·
s；更优选的，所述端羧基聚酯树脂在200℃下的ici熔体粘度为3000～5000mpa
·
s。
35.优选的，所述卷材铝板用粉末涂料中，固化剂的质量份为7～10份。
36.优选的，所述固化剂包括β-羟烷基酰胺、异氰尿酸三缩水甘油酯、封闭异氰酸酯中的至少一种；更优选的，所述固化剂为β-羟烷基酰胺。
37.优选的，所述卷材铝板用粉末涂料中，填料的质量份为15～35份。
38.优选的，所述填料包括硫酸钡、硅微粉、云母粉、金红石型钛白粉中的至少一种。
39.优选的，所述卷材铝板用粉末涂料中，颜料的质量份为0.5～10份。
40.优选的，所述颜料包括户外通用型颜料中的至少一种；更优选的，所述颜料包括氧化铁红、氧化铁黄、碳黑、青、铁黄、酞青蓝、酞青绿中的至少一种。
41.优选的，所述卷材铝板用粉末涂料中，助剂的质量份为1～8份。
42.优选的，所述助剂包括柔韧剂以及流平剂、抗氧剂、脱气剂、透气剂中的至少一种。
43.优选的，所述柔韧剂为热塑性聚酰亚胺。
44.优选的，所述流平剂包括丙烯酸酯类流平剂。
45.优选的，所述抗氧剂包括抗氧剂168、抗氧剂3114、抗氧剂dltdp、抗氧剂1010、抗氧剂1076中的至少一种。
46.优选的，所述脱气剂包括安息香、透气蜡、聚醚中的至少一种；更优选地，所述透气蜡包括微粉化改性聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、聚四氟乙烯蜡中的至少一种。
47.本发明的第二方面在于提供一种本发明第一方面所述粉末涂料的制备方法，包括如下步骤：将各组分混合、挤出、制粉，得到所述粉末涂料。
48.优选的，所述粉末涂料的制备方法中，所述挤出是使用双螺杆挤出机进行挤出。
49.优选的，所述挤出机ⅰ区的温度为90～110℃，ⅱ区的温度为95～110℃；更优选的，所述挤出机ⅰ区的温度为95～105℃，ⅱ区的温度为100～105℃。
50.优选的，所述粉末涂料的d50粒径为25～45μm；更优选的，所述粉末涂料的d50粒径为35～45μm。
51.本发明的第三方面在于提供一种涂层，所述涂层由包括本发明第一方面所述的粉末涂料形成。
52.优选的，所述涂层为卷材铝板涂层。
53.优选的，所述涂层厚度为60～100μm。
54.本发明的有益效果是：
55.本发明提供了一种粉末涂料，可用于制备卷材铝板的涂层，该粉末涂料不仅能满足卷材的涂装工艺，在满足卷材铝板的厚涂要求的同时还具有优异的厚涂柔韧性、t弯性能、耐冲击、耐溶剂、上粉性能和防刮花等性能的优势。
56.具体来说，与现有技术相比，本发明具有如下优点：
57.1、本发明对硫酸钡进行表面改性，利用氨基硅烷偶联剂和马来酸酐共同对硫酸钡粉体进行改性，氨基硅烷偶联剂可以和端羧基聚酯树脂形成酰胺键，同时，β-羟烷基酰胺与树脂形成酯键，加强了改性硫酸钡与树脂之间的结合能力，另外，酰胺键与酯键形成了大量的氢键，使得涂料中的无机填料和有机树脂间的相容性更好，制成涂层后整个涂层能够形成一个致密的整体结构。另外，涂料中的柔韧剂大分子热塑性聚酰亚胺能提高涂层的柔韧性和耐溶剂性能，使涂层力学性能优异。热塑性聚酰亚胺拉伸强度为100mpa，冲击强度为260kj/m2，能够有效提高涂层的柔韧性能，解决使用过程中铝板基材轻微开裂而导致涂层开裂情况，保证涂层(60-100um厚度)的0t不开裂，具有良好的t弯性能。因而在相同的固化时间下，本发明的卷材铝板粉末涂料相比于普通的卷材粉末涂料具有更为优异的柔韧性、抗冲击性及t弯等性能。
58.2、选用了酸值更高的端羧基聚酯树脂，整个涂层交联密度更大，反应性更加良好，
同时采用表面改性的硫酸钡，与树脂的相容性更好，可以防止卷材铝板在加工过程中设备对卷材铝板涂层的刮擦产生痕迹，减少生产时碰撞产生的痕迹。
59.3、本发明从粉末涂料的基础配方出发，无有机溶剂，生产工艺简单，一次烘烤成型，无voc排放，相对于卷材建材与家电粉末静电喷涂，涂装厚度更高，耐盐雾性能与耐光老化性能更加优异，基材使用年限更久，具有环境友好，节约能源等优点。使用本发明的卷材铝板用粉末涂料制得的卷材铝板涂层，具有优异的厚涂柔韧性、t弯性能、耐冲击、耐溶剂、上粉性能、防刮花等性能。
具体实施方式
60.以下通过具体的实施例对本发明的内容作进一步详细的说明。同样应理解，以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域技术人员根据本发明阐述的原理做出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。下述示例具体的工艺参数等也仅是合适范围中的一个示例，即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适范围内的选择，而并非要限定于下文示例的具体数据。实施例和对比例中所用的原料、试剂或装置如无特殊说明，均可从常规商业途径得到，或者可以通过现有技术方法得到。
61.其中，实施例和对比例所用的端羧基聚酯树脂为擎天的nh6381。
62.下面结合实施例和对比例对本发明进行详细说明，各实施例和对比例的粉末涂料的组分见下表1，表1中的组分用量单位为质量份：
63.表1实施例1～4和对比例1的粉末涂料的组分及用量
64.[0065][0066]
实施例1～4和对比例1的卷材铝板用粉末涂料的制备方法如下：
[0067]
1)按表2称取各组分，于混料缸中，充分混合并破碎，得混合物料；
[0068]
2)将混合物料于双螺杆挤出机中进行熔融混炼均匀分散并挤出，其中，挤出机ⅰ区的温度为95～105℃，ⅱ区的温度为100～105℃，后经压片机压片、冷却、破碎，再经专用粉碎机粉碎后筛分，得d50粒径为25～45μm粉末涂料。
[0069]
其中，实施例1～4的表面改性硫酸钡的制备方法如下：
[0070]
1)将硫酸钡粉体放入高速混合机中进行旋转干燥，干燥温度为115～130℃，干燥60～120min后的得到含水率低于1％的硫酸钡粉体；
[0071]
2)在上述所得的硫酸钡粉体加入分别占硫酸钡粉体质量为1％的马来酸酐，1％的过氧化氢，1％的抗氧剂，然后置于温度为75℃的高速混合机中混合60min-80min，得马来酸酐改性的硫酸钡；
[0072]
3)在上述所得的马来酸酐改性的硫酸钡中再加入1％(占马来酸酐改性的硫酸钡的质量比例)的氨基硅烷偶联剂，于高速混合机中110～120℃下反应15～25min，得氨基硅烷偶联剂和马来酸酐共同改性的硫酸钡；
[0073]
4)在氨基硅烷偶联剂和马来酸酐共同改性的硫酸钡中分别加入1％(占氨基硅烷偶联剂和马来酸酐共同改性的硫酸钡的质量比例)的钛酸酯偶联剂、1％的铝酸酯偶联剂，置于温度为100～110℃的高速混合机中混合10～15min，后再温度为75℃时加入硬脂酸丁酯进行混合10～15min，得到表面润湿性能良好的改性硫酸钡。
[0074]
性能测试：
[0075]
将实施例1～4和对比例1制备的粉末涂料，市售的卷材建材用粉末涂料(参见发明cn106752756a)和家电卷材粉末涂料(参见发明专利cn109971318a)进行如下性能测试：
[0076]
1、光泽根据gb/t 9754-2007进行测试；
[0077]
2、铅笔硬度根据gb/t 6739-2006进行测试；
[0078]
3、冲击性能根据gb/t 1732-2020进行测试；
[0079]
4、1000h氙灯老化试验根据gb/t1865-2009进行测试；
[0080]
5、抗溶剂性(mek)根据gb/t13448-2019进行测试；
[0081]
6、t弯性能根据gb/t13448-2019进行测试；
[0082]
7、耐酸碱性能根据gb 9274-1988进行测试；
[0083]
8、外观根据目测进行评价；
[0084]
结果见表2：
[0085]
表2实施例1～4和对比例1制备的粉末涂料、卷材建材用粉末涂料和家电卷材粉末涂料的性能测试结果
[0086][0087][0088]
由表2中实施例1～4和对比例1制备的粉末涂料、市售的卷材建材用粉末涂料和家电卷材粉末涂料的性能测试结果可知，本发明采用表面改性的硫酸钡，与树脂的相容性更好，可以防止卷材铝板在加工过程中设备对卷材铝板涂层的刮擦产生痕迹，减少生产时碰撞产生的痕迹，制得的粉末涂料具有优异的厚涂柔韧性、t弯性能、耐冲击、耐溶剂、上粉性能、防刮花等性能的优势。另外，涂料中的柔韧剂大分子热塑性聚酰亚胺能提高涂层的柔韧性和耐溶剂性能，使涂层力学性能优异。并且，本发明从粉末涂料的基础配方出发，无有机溶剂，生产工艺简单，一次烘烤成型，无voc排放，相对于卷材建材与家电粉末静电喷涂，涂
装厚度更高，耐盐雾性能与耐光老化性能更加优异，基材使用年限更久，具有环境友好，节约能源等优点。使用本发明的卷材铝板用粉末涂料制得的卷材铝板涂层，具有优异的厚涂柔韧性、t弯性能、耐冲击、耐溶剂、上粉性能、防刮花等性能。
[0089]
本发明提供的卷材铝板粉末涂料的综合性能与家电板粉末涂料和卷材钢板粉末涂料的综合性能对比见表3：
[0090]
表3卷材铝板粉末涂料的综合性能与家电板粉末涂料和卷材钢板粉末涂料的综合性能对比
[0091][0092][0093]
从以上表3中的对比也可得知，本发明制得的粉末涂料具有优异的厚涂柔韧性、t弯性能、耐冲击、耐溶剂、上粉性能、防刮花等性能的优势。
[0094]
本发明提供的卷材铝板用粉末涂料各原料组成及原料配比经过大量试验得到，配比科学合理。粉末涂料各组份混合后经熔融挤出得到的卷材铝板用粉末涂料不仅能满足卷材的涂装工艺，在满足卷材铝板的厚涂要求的同时还具有优异的厚涂柔韧性、t弯性能、耐
冲击、耐溶剂、上粉性能和防刮花等性能的优势，并且在国内实现了卷材铝板用粉末涂料的连续喷涂生产。

技术特征：

1.一种卷材铝板用粉末涂料，其特征在于，所述粉末涂料包括以下质量份的组分：55～90份端羧基聚酯树脂、5～15份固化剂、1～25份表面改性硫酸钡、0～40份填料、0～12份颜料、0～10份助剂。2.根据权利要求1所述的粉末涂料，其特征在于，所述粉末涂料的组分的质量份如下：60～85份端羧基聚酯树脂、7～10份固化剂、5～20份表面改性硫酸钡、15～35份填料、0.5～10份颜料、1～8份助剂。3.根据权利要求1或2所述的粉末涂料，其特征在于，所述表面改性硫酸钡为氨基硅烷偶联剂和马来酸酐共同改性的硫酸钡。4.根据权利要求3所述的粉末涂料，其特征在于，所述的表面改性硫酸钡中，硫酸钡、氨基硅烷偶联剂、马来酸酐的质量比为100：(0.1～5)：(0.1～5)。5.根据权利要求1或2所述的粉末涂料，其特征在于，所述端羧基聚酯树脂满足以下至少一项要求：所述端羧基聚酯树脂的酸值为35～70mgkoh/g；所述端羧基聚酯树脂在200℃下的ici熔体粘度为2000～6000mpa
·
s。6.根据权利要求1或2所述的粉末涂料，其特征在于，所述固化剂包括β-羟烷基酰胺、异氰尿酸三缩水甘油酯、封闭异氰酸酯中的至少一种。7.根据权利要求1或2所述的粉末涂料，其特征在于，所述粉末涂料的组分中，所述填料包括硫酸钡、硅微粉、云母粉、金红石型钛白粉中的至少一种；和/或，所述助剂包括柔韧剂以及流平剂、抗氧剂、脱气剂、透气剂中的至少一种。8.根据权利要求7所述的粉末涂料，其特征在于，所述柔韧剂为热塑性聚酰亚胺。9.一种权利要求1～8任一项所述的粉末涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将各组分混合，挤出，制粉，得到所述粉末涂料。10.一种涂层，其特征在于，所述涂层由包括权利要求1～8任一项所述的粉末涂料形成。

技术总结

本发明公开了一种卷材铝板用粉末涂料及其制备方法，属于粉末涂料领域，该粉末涂料包括以下质量份的组分：55～90份端羧基聚酯树脂、5～15份固化剂、1～25份表面改性硫酸钡、0～40份填料、0～12份颜料、0～10份助剂。本发明提供了一种粉末涂料，可用于制备卷材铝板的涂层，该粉末涂料不仅能满足卷材的涂装工艺，在满足卷材铝板的厚涂要求的同时还具有优异的厚涂柔韧性、T弯性能、耐冲击、耐溶剂、上粉性能和防刮花等性能的优势。和防刮花等性能的优势。