一种耐候粉末涂料及其制备方法与流程

本发明涉及粉末涂料的制备领域，具体涉及一种耐候粉末涂料及其制备方法。

背景技术：

1、粉末涂料由于其保护性无溶剂、无污染、省能源、装饰、综合性好，近年来得到世界范围内的青睐。而聚酯粉末涂料作为粉末涂料最重要分支之一，因其成本相对较低，耐候性佳，综合性能优越，被广泛应用于空调外机、建筑、农业器械、交通设施等户外领域，而且在金属表面涂装领域的应用比重逐渐加大，如铅型材市场等，是粉末聚酯行业发展的新方向。

2、但是随着实际应用要求的提高，传统聚酯粉末涂料的耐候性已经不再满足实际需求，例如，在户外潮湿的环境中涂层表面会滋生细菌，而细菌会破坏涂层结构，从而减少了涂层的使用寿命；涂层长期暴露在阳光下，会造成涂层内部的聚合物发生氧化，进而使聚合物结构杯破坏，失去原有性能，产生老化；应用于设备表面时，涂层可能会暴露在外部环境中，这就导致涂层会接触雨水，容易出现涂层软化或脱落的现象，进而使设备表面被腐蚀。这些因素的叠加会导致涂层的耐候性下降，进而降低了涂层的使用寿命。因此，需要开发出一种具有优异耐候性的聚酯粉末涂料来满足实际需求。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供一种耐候粉末涂料及其制备方法。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种耐候粉末涂料，包括以下重量份数的原料：聚酯树脂40-50份，改性丙烯酸树脂20-30份，抗氧剂0.5-2份，增强填料5-10份，固化剂2-5份，流平剂0.3-0.8份，稳定剂0.2-0.5份；

4、所述增强填料由以下步骤制备：

5、步骤a1、将十六胺和0.1mol/l氯化钾均匀分散在甲醇中，再加入四异丙醇钛搅拌5min后，静置24h，离心、洗涤、收集二氧化钛，将二氧化钛分散在乙醇和去离子水的混合液中，将混合液转移至高压釜中，在150-170℃下反应10-15h，待反应结束后，离心、洗涤、干燥，即得介孔二氧化钛；

6、进一步地，十六胺、氯化钾、甲醇、四异丙醇钛、乙醇和去离子水的用量比为1-2g：1.2-3.6ml：300ml：2.7-8.1ml：40ml：40ml。

7、步骤a2、将介孔二氧化钛和受阻胺光稳定剂(hals)分散在乙醇中，然后将混合液在真空条件下搅拌6-8h，待反应结束后，离心、干燥，即得hals@tio2纳米材料；

8、进一步地，介孔二氧化钛、受阻胺光稳定剂和乙醇的用量比为0.5-1g：3-5g：60ml。

9、步骤a3、将正硅酸四乙酯和十三氟辛基三甲氧基硅烷加入乙醇中搅拌均匀，记为溶液a，将hals@tio2纳米材料、十六烷基三甲基溴化铵、乙醇和去离子水加入反应器中搅拌均匀，调节ph为8.5-9.5，缓慢加入溶液a，并在45-85℃下搅拌反应2.5-3.5h，待反应结束后，在90℃下回流萃取12h，离心、洗涤并干燥后再重复萃取一次，离心、洗涤、干燥，即得增强填料；

10、进一步地，hals@tio2纳米材料、十六烷基三甲基溴化铵、乙醇、去离子水和溶液a的用量比为0.5-2g：1-4g：50ml：40ml：10ml，溶液a中正硅酸四乙酯、十三氟辛基三甲氧基硅烷和乙醇的用量比为2-4g：0.5-1.5g：10ml。

11、所述改性丙烯酸树脂由以下步骤制备：

12、步骤b1、将4-乙氨基甲基苯甲酸、三乙胺、氯化铝加入含有四氢呋喃的烧瓶中搅拌混合均匀，再缓慢滴加丙烯酰氯四氢呋喃溶液，在冰水浴条件下搅拌反应5-7h，过滤除去三乙胺盐酸盐，蒸馏，即得中间体1；

13、进一步地，4-乙氨基甲基苯甲酸、三乙胺、氯化铝、四氢呋喃和丙烯酰氯四氢呋喃溶液的用量比为0.1-0.2mol：80-120g：0.01-0.03mol：60ml：60ml，丙烯酰氯四氢呋喃溶液中丙烯酰氯和四氢呋喃的用量比为30-50g：60ml。

14、步骤b2、将中间体1转移至烧瓶中，加热至45℃，采用恒压分液漏斗逐滴加入十六烷基氯，待滴加结束后，搅拌反应8-12h，反应结束后，静置12h，分离出下层液体，旋蒸，即得功能单体；

15、进一步地，中间体1和十六烷基氯的物质的量比为1：1。

16、步骤b3、将甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯、功能单体和过氧化苯甲酰在烧杯中混合搅拌均匀得到混合物，将甲苯加入烧瓶中，并加热至80-90℃，采用恒压滴液漏斗将混合物缓慢滴加到烧瓶中，滴加时间为2h，待滴加结束后，保温反应2-3h，旋蒸除去甲苯，在80℃下真空干燥12h，粉碎，即得改性丙烯酸树脂；

17、进一步地，甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯、功能单体、过氧化苯甲酰和甲苯的用量比为2.5-3.5g：5.5-6.5g：1-2g：0.5-1.5g：0.5-1.5g：0.3-0.45g：100ml。

18、一种耐候粉末涂料的制备方法包括以下步骤：

19、步骤s1、按重量份称取原料，将聚酯树脂和改性丙烯酸树脂在130-150℃下搅拌10-15min，混合均匀后经挤出机造粒，即得粘结剂；

20、步骤s2、将粘结剂、增强填料、抗氧剂、固化剂、流平剂和稳定剂混合均匀后，在130-160℃下熔融挤出、压片、粉碎、筛分，即得耐候粉末涂料。

21、本发明的有益效果：

22、本发明中的耐候粉末涂料，以聚酯树脂为基体，添加各种助剂协同发挥作用，提高了涂料的耐候性，其中，增强填料的添加，提高了涂料的耐紫外性能和疏水性；改性丙烯酸树脂的添加，提高了涂料的抗菌性能和耐腐蚀性能。

23、增强填料中，首先，以四异丙醇钛为钛源，十六胺为模板剂合成介孔二氧化钛，然后将受阻胺光稳定剂浸渍在含有介孔二氧化钛的溶液中，合成hals@tio2纳米材料，再以正硅酸四乙酯和十三氟辛基三甲氧基硅烷为原料、十六烷基三甲基溴化铵为模板剂，在hals@tio2纳米材料表面包覆含有空隙的二氧化硅。介孔二氧化钛做增强填料的基体，能提高基体的耐紫外性能以及抗菌性能，进而提高基体的耐候性，这是由于二氧化钛可以吸收和散射进入涂层内部的紫外光，将光能转化为热能而消耗紫外光，从而保护涂层内部的化学键免受紫外光的破坏，延长涂层的使用寿命；然后利用介孔二氧化钛的介孔结构，将小分子受阻胺光稳定剂负载在二氧化钛的介孔结构中，利用受阻胺光稳定剂和二氧化钛协同发挥作用，提高基体的耐候性，其中，受阻胺光稳定剂中的受阻胺结构能吸收光能，并将其转变为相应的氮氧自由基(no·)，这些自由基能捕捉聚合物氧化降解产生的烷基活性自由基，并且具有再生功能，有效阻止了紫外光引起的氧化反应，提高了基体的耐候性；在hals@tio2纳米材料表面包覆含有空隙结构的二氧化硅，由于二氧化硅是一种化学惰性物质，起屏障作用，能有效阻隔二氧化钛在紫外光照射下所产生的电子和空穴与基体树脂接触，抑制二氧化钛的光催化活性，进而提高基体的耐老化性能，其含有的空隙结构能吸附聚合物降解产生的烷基活性自由基，从而使增强填料内部的受阻胺结构将其捕捉；此外，增强填料表面的含氟链段，在涂层形成时，由于其较低的表面能，赋予涂层一定的疏水性以及耐候性。

24、改性丙烯酸树脂中，首先，利用4-乙氨基甲基苯甲酸中的羧基和丙烯酰氯中酰氯基团反应生成中间体1；其次，利用中间体1中叔胺与十六烷基氯中氯原子之间的亲核取代反应生成含有季铵盐结构的功能单体；最后，以甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯和功能单体为原料，过氧化苯甲酰为催化剂合成改性丙烯酸树脂。改性丙烯酸树脂中磷酸酯基团能够与聚酯树脂形成键合，增强涂层与材料表面的附着力，使其更牢固地附着在被涂物表面，同时还能提高涂层的耐腐蚀性，这是由于磷酸酯基团能与金属表面作用，形成一层保护膜，可以有效避免金属表面和空气接触发生氧化等，进而提高了涂料的耐候性；含有的季铵盐结构赋予涂层一定的抗菌性能，能有效避免由于细菌滋生而造成的使用寿命下降，进一步提高了涂料的耐候性；此外，以功能单体的形式将季铵盐结构引入基体，避免了传统小分子抗菌剂在生成过程中易发生迁移、降解的情况，大大提高了基体的抗菌性能。