一种耐磨环氧树脂粉末涂料及其制备方法与流程

本发明涉及粉末涂料的，尤其是涉及一种耐磨环氧树脂粉末涂料及其制备方法。

背景技术：

1、随着科技的进步及市场的发展，粉末涂料的应用越来越受到关注。粉末涂料与传统的溶剂型涂料不同，是既不含有机溶剂也不含水的固体粉末，被广泛应用于家电、汽车、办公用具、钢材和建筑领域。粉末涂料以其高无机成分、无污染及节省能源等优点正在逐步取代传统的溶剂型涂料。

2、粉末涂料根据其树脂基料的不同，分为热固性和热塑性两大类，其中又以热固性粉末涂料为主，因为热固性粉末涂料在加热固化后，能形成不熔的坚硬涂层，即使再次升温，涂层只会发生分解，而不会像热塑性涂层那样，因此广泛应用于各个领域中。

3、在某些特殊应用领域中，例如在高速旋转的油井钻杆上，对涂层的耐磨性有进一步的高要求，以预防在长时间转动下导致涂层发生严重磨损甚至脱落的情况发生。然而一般热固性粉末涂料并不能满足高耐磨的要求，所以生产厂家通常会往粉末涂料中添加高硬度填料来提高涂层的耐磨性能，只不过高硬度填料的添加又会带来分散不均、附着力差或者涂层表面易形成针孔等各种问题。因此制备出一种既具有高耐磨性能、同时能保持良好附着性和表面质量的粉末涂料具有重大意义。

技术实现思路

1、为了进一步提高粉末涂料所形成的涂层的耐磨性能，同时改善涂层的附着性和表面质量，本技术提供一种耐磨环氧树脂粉末涂料及其制备方法。

2、第一方面，本技术提供的一种耐磨环氧树脂粉末涂料采用如下的技术方案：

3、一种耐磨环氧树脂粉末涂料，包括以下重量份原料：

4、双酚a二缩水甘油醚：35-50份；

5、邻甲酚醛多缩水甘油醚：15-25份；

6、固化剂：3-6份；

7、流平剂：1.2-1.6份；

8、促进剂：0.2-0.4份；

9、柔性剂：1-1.4份；

10、聚多巴胺包覆纳米填料：5-10份；

11、其中，所述聚多巴胺包覆纳米填料通过多巴胺对纳米填料的表面进行包覆改性所制成，所述纳米填料包括纳米氧化铝、纳米氧化锆任意一种，或与纳米碳化硅、纳米碳化硼中的一种混合。

12、通过采用上述技术方案，利用多巴胺对纳米填料的表面进行包覆改性后，能在一定程度上改善纳米填料在环氧树脂中分散性和相容性，使纳米填料能充分发挥补强增硬作用，从而有利于提高涂层的耐磨性能和表面硬度，而且表面包覆的多巴胺能促进纳米填料与环氧树脂进一步结合，提高涂层的交联密度，进而有利于改善涂层附着力。其次，通过添加柔性剂，有利于涂层在保持高耐磨高硬度的情况下，改善其与基材的附着性能。

13、可选的，所述聚多巴胺包覆纳米填料的制备包括以下步骤：

14、a1、将纳米填料分散在tris-hcl缓冲液和无水乙醇的混合溶液中，然后利用超声波进行分散处理，得到纳米填料分散液；

15、a2、往步骤a1中得到的纳米填料分散液中加入一定量的盐酸多巴胺，利用超声波进行分散处理后，将ph值调节至8-9，并在650r/min下搅拌反应120-150min，最后通过高速离心并过滤得到滤渣，利用去离子水对滤渣多次进行清洗过滤，直至清洗液呈中性，烘干，得到聚多巴胺包覆纳米填料。

16、通过采用上述技术方案，有利于聚多巴胺在纳米填料的表面充分形成薄膜，并对纳米填料进行包覆改性。从而能改善纳米填料在环氧树脂中分散性和相容性，充分预防纳米填料发生团聚或沉降现象，使纳米填料能充分发挥补强增硬作用，有利于提高涂层的耐磨性能和表面硬度。

17、可选的，所述纳米填料选用纳米氧化锆与纳米碳化硅的混合，且所述纳米氧化锆与纳米碳化硅的混合重量比为(10-15)：1。

18、通过采用上述技术方案，当纳米填料选用纳米氧化锆与硬度更高的纳米碳化硅按照(10-15)：1的重量比混合时，不仅涂层的硬度和耐磨性能得到进一步提高，而且综合成本较低，有利于降本增效。

19、可选的，所述聚多巴胺包覆纳米填料在混合添加前经过氨基偶联处理，所述氨基偶联处理包括以下步骤：

20、c1、将γ-氨丙基三乙氧基硅烷加入一定浓度的乙醇溶液中，然后加热至40-50℃持续反应60-90min，最后缓慢加入聚多巴胺包覆纳米填料，保持温度并持续搅拌反应30-60min，过滤，得到氨基偶联处理的聚多巴胺包覆纳米填料。

21、通过采用上述技术方案，利用γ-氨丙基三乙氧基硅烷以接枝的方式接在聚多巴胺包覆纳米填料的外表面上，能进一步改善聚多巴胺包覆纳米填料在环氧树脂体系中的相容性、分散性以及结合强度，从而有利于提高涂层的耐磨性和硬度。

22、可选的，所述柔软剂为丙烯酸接枝改性聚乙烯蜡。

23、通过采用上述技术方案，利用丙烯酸接枝改性聚乙烯蜡，有利于提高聚乙烯蜡的乳化性能，使体系中各助剂和树脂充分混合，从而有利于减少涂层中的内应力，提高涂层韧性，并进一步改善涂层的附着性。

24、可选的，所述丙烯酸接枝改性聚乙烯蜡的制备包括以下的步骤：

25、b1、将一定量的支化聚乙烯蜡与甲苯混合，加热搅拌使支化聚乙烯蜡充分融解，得到支化聚乙烯蜡的甲苯溶液，然后在一定温度下缓慢滴加叔丁基过氧化氢和丙烯酸的甲苯溶液，并在加热回流条件下保持3-4h充分反应，然后保温2-3h，得到中间混合物；

26、b2、将b1得到的中间混合物倒入过量无水乙醇中，充分搅拌至有絮状沉淀产生，然后过滤，并以无水乙醇为溶剂，对滤渣反复进行索氏抽提10-12h，得到丙烯酸接枝改性聚乙烯蜡。

27、可选的，所述步骤b1中，所述支化聚乙烯蜡的甲苯溶液的所述支化聚乙烯蜡的质量分数为20％-25％，所述叔丁基过氧化氢添加量占所述支化聚乙烯蜡重量份的2％-3％，所述丙烯酸的甲苯溶液的添加量为支化聚乙烯蜡的甲苯溶液重量份的1.2-1.5倍，且丙烯酸的质量分数为30％-35％。

28、通过采用上述技术方案，有利于提高聚乙烯蜡的接枝率，使丙烯酸单体能充分接枝在聚乙烯蜡的链段上，进而使柔性剂能充分混合分散，有利于减少涂层中的内应力，提高涂层韧性，并改善涂层的附着性。

29、可选的，所述固化剂选用胺类固化剂，所述固化剂为4,4’-二氨基二苯砜或4,4’-二氨基二苯甲烷中的一种。

30、通过采用上述技术方案，4,4’-二氨基二苯砜或4,4’-二氨基二苯甲烷均是芳香族多元胺类固化剂，相比脂肪族多元胺，分子链中含有苯环，从而有利于使粉末涂料在固化后具有良好的耐热性、耐化学性以及机械强度，有利于提高粉末涂料所形成的涂层的耐磨性。

31、可选的，所述流平剂选用聚醚改性有机硅化合物，所述促进剂选用咪唑盐类促进剂。

32、通过采用上述技术方案，聚醚改性有机硅化合物能充分混合在以环氧树脂为基体树脂的粉末涂料中，不仅有利于提高粉末涂料熔融时的流平性，使粉末涂层在熔融过程中能充分流平，而且聚醚改性有机硅化合物也具有一定的消泡作用，能减少粉末涂料在交联固化时产生气孔，使粉末涂料能在熔融交联固化时形成光滑平整的涂层；而咪唑盐类促进剂能降低胺类固化剂的固化反应温度，从而能促进粉末涂料充分固化，有利于提高涂层的交联密度，进一步改善涂层的硬度和耐磨性。

33、第二方面，本技术提供的一种耐磨环氧树脂粉末涂料的制备方法采用如下的技术方案：

34、一种耐磨环氧树脂粉末涂料的制备方法，包括以下步骤：

35、s1、将双酚a二缩水甘油醚、邻甲酚醛多缩水甘油醚、固化剂、流平剂、促进剂、柔性剂以及聚多巴胺包覆纳米填料按照配方的重量份混合均匀，然后通过熔融挤出法挤出压成片，将制得的片状材料进行粉碎、研磨、过筛，得到一种耐磨环氧树脂粉末涂料。

36、通过采用上述技术方案，制备耐磨环氧树脂粉末涂料的步骤简单、操作方便，先通过熔融挤出法挤出并压成片，有利于促进聚多巴胺包覆纳米填料分散均匀，使涂层能均匀固化，从而有利于提高涂层的表面耐磨性以及涂层附着性。

37、综上所述，本技术技术方案至少具备以下任意一项有益效果：

38、1、通过利用多巴胺对纳米填料的表面进行包覆改性后，能在一定程度上改善纳米填料在环氧树脂中分散性和相容性，使纳米填料能充分发挥补强增硬作用，从而有利于提高涂层的耐磨性能和表面硬度。

39、2、通过添加柔性剂，有利于涂层在保持高耐磨高硬度的情况下，改善其与基材的附着性能。