一种高性能低温固化粉末涂料及其制备方法与流程

本发明属于粉末涂料，具体地，涉及一种高性能低温固化粉末涂料及其制备方法。

背景技术：

1、mdf板即中密度纤维板，具有良好的物理力学性能和加工性能，可以制成不同厚度的板材，广泛用于家具制造业、建筑业、室内装修业等。mdf板材现有喷涂工艺为油漆喷涂和粉末喷涂，但是随着国家对环保的要求，粉末喷涂成为mdf板材喷涂的发展趋势。粉末涂料与传统溶剂型涂料相比，具有无溶剂、利用率高、易实现自动化生产等优点。但同时粉末涂料在施工方面必须要求高温烘烤固化，通常在180-200℃，不但违背了节能减排的倡导，而且无法应用于热敏材质的涂覆。

2、中国发明专利申请cn111253841a公开了低温固化户外型超耐候、耐腐蚀粉末涂料及其制备方法，涂料以质量份计包括如下组分：超耐候聚酯树脂100份、沉淀硫酸钡30-50份、tgic5-10份、紫外线吸收剂0.1-1份、抗氧剂0.1-1份、增硬蜡1-5份、消泡剂0.2-1份、流平剂0.1-0.5份、低温促进剂0.1-0.5份、交联剂0.2-1份、碳酸钙1-5份、颜料5-30份。上述粉末涂料虽然能够低温固化且耐候性良好，但是无阻燃效果，一旦发生火灾，不仅会导致火灾的蔓延，而且也会产生有毒有害气体，造成二次伤害，为防止火灾事故的发生，粉末涂料应当具备持久高效的阻燃性、耐火性等相关性能。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供了一种高性能低温固化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、一种高性能低温固化粉末涂料，包括如下重量份原料：

4、80-90份丙烯酸树脂、10-20份环氧树脂、20-30份固化剂、10-20份填料、5-10份颜料、4-8份助剂、4-6份光引发剂、2-6份脱气剂、1-1.5份四丁基铵-二[甲基苯二硫]络铜、0.2-0.8份流平剂、0.8-1.2份抗氧剂、0.2-0.4份安息香。

5、进一步地，所述固化剂为双氰胺、线性酚醛树脂、十二烷二羧酸二酰肼中的一种或几种。

6、进一步地，所述填料为硫酸钡、碳酸钙、滑石粉、高岭土、硅微粉中的一种或几种。

7、进一步地，所述颜料为钛白粉、氧化铁红、酞菁蓝、酞菁绿、群青中的一种或几种。

8、进一步地，所述助剂通过如下步骤制备：

9、s1、先用氮气将干燥的三口烧瓶鼓吹30min，以赶走瓶内的空气，随后加入三羟甲基丙烷三丙烯酸酯与苯，混合溶解后，用恒压滴液漏斗将kh-540(3-氨基丙基三甲氧基硅烷)缓慢加入上述三口烧瓶中，升温至60℃反应48h，反应结束后冷却至室温，减压蒸馏，整个过程均在氮气保护下进行，得到中间体1；三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、kh-540和苯的用量比为14.8ml:10.5ml:100ml；

10、在加热的条件下，控制三羟甲基丙烷三丙烯酸酯与kh-540的摩尔比为1:1.05-1.1，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯与kh-540发生迈克尔加成反应，反应过程如下所示：

11、

12、s2、先用氮气将干燥的三口烧瓶鼓吹30min，以赶走瓶内的空气，再加入1,3-二(氯甲基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、三乙胺和氯仿，边搅拌边缓慢加入2-甲氨基乙醇，加入完毕后升温至70℃搅拌反应3h，反应结束后冷却至室温，减压蒸馏，整个过程均在氮气保护下进行，得到中间体2；1,3-二(氯甲基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、2-甲氨基乙醇、三乙胺和氯仿的用量比为13.2ml:5.2ml:13.5ml:110ml；

13、在三乙胺作用下，控制1,3-二(氯甲基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷与2-甲氨基乙醇的摩尔比为1:1.05-1.1，1,3-二(氯甲基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷的一个-cl与2-甲氨基乙醇的-nh-发生亲核取代反应，反应过程如下所示：

14、

15、s3、先用氮气将干燥的三口烧瓶鼓吹30min，以赶走瓶内的空气，再加入中间体2、吡啶和四氯化碳，搅拌溶解后，将体系温度降至0℃，再缓慢加入氯磷酸二正丁基酯和四氯化碳的混合溶液并不断搅拌，加入完成后在室温下搅拌反应12h，反应结束后减压蒸馏，整个过程均在氮气保护下进行，得到中间体3；氯磷酸二正丁基酯、中间体2、吡啶和四氯化碳的用量比为12.6g:17.1g:7.7ml:200ml；

16、吡啶作为缚酸剂，控制氯磷酸二正丁基酯和中间体2的摩尔比为1:1.1-1.2，则氯磷酸二正丁基酯和中间体2发生酯化反应，反应方程式如下所示：

17、

18、s4、先用氮气将干燥的三口烧瓶鼓吹30min，以赶走瓶内的空气，再加入中间体3、三乙胺和dmf(n,n-二甲基甲酰胺)，接着边搅拌边缓慢加入中间体1和dmf的混合溶液，加入完毕后升温至80℃搅拌反应4h，反应结束后冷却至室温，减压蒸馏，柱层析提纯(洗脱液选用氯仿和乙醚的混合溶剂，氯仿和乙醚的体积比为8:2)，再减压蒸馏，整个过程均在氮气保护下进行，得到助剂。中间体1、中间体3、三乙胺和dmf的用量比为16.6g:17.5g:7.9ml:220ml。

19、在三乙胺的作用下，控制中间体1与中间体3的摩尔比为1:1.05-1.1，则中间体1的-nh-与中间体3的-cl发生亲核取代反应，反应过程如下所示：

20、

21、助剂中的含氮基团和磷酸酯基团分别具有气相和凝聚相阻燃机制，属于磷-氮阻燃成分，硅元素在燃烧时生成含有-si-o键和-si-c-键的无机隔热绝缘保护层，既阻止了燃烧生成的分解物外逸，又抑制了材料的热分解，达到了高阻燃化、低发烟量、低有害性的目的。无卤阻燃元素氮、磷、硅，三者协同作用，使得助剂具备高效安全的阻燃效果。

22、助剂中的酯基、磷酸酯基等基团促进了助剂与其余原料间的相容性；助剂中的硅烷氧键能水解形成硅醇，进而通过化学键与填料结合在一起，从而降低填料的表面能，提高填料在粉末涂料中的分散均一性，同时硅烷氧键的存在也能降低粉末涂料的表面张力，促进涂层的流动性，防止出现缺陷，此外助剂与填料间的化学作用也促进了助剂自身的分散；助剂中的不饱和双键能在光引发剂的作用下与丙烯酸树脂末端未反应完全的不饱和双键产生化学作用，从而助剂接枝于丙烯酸树脂大分子链之间，助剂进一步地分散于粉末涂料中，充分发挥持久高效的阻燃效果；填料与助剂间存在化学作用、助剂与丙烯酸树脂间存在化学作用，三者构成了杂化交联网络，使得粉末涂料更加耐热耐高温。

23、进一步地，所述光引发剂为2-苄基-2-二甲基氨基-4'-吗啉基苯丁酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮，2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦的中的一种或几种。

24、进一步地，所述脱气剂为ceraflour 961脱气剂。

25、进一步地，所述流平剂为异佛尔酮、二丙酮醇、聚二甲基硅氧烷、聚醚改性有机硅流平剂中的一种或几种。

26、进一步地，所述抗氧剂为抗氧剂1076、抗氧剂1010、抗氧剂1035、抗氧剂168、抗氧剂dltdp中的一种或几种。

27、一种高性能低温固化粉末涂料的制备方法，包括以下步骤：

28、按照重量份称取各原料，将原料先进行预混后再投入到混料机中充分混合均匀，接着进行熔融、混炼，混炼过程中采用高精度双循环整定控温系统，对螺筒分四区精准控温，之后依次进行压片、冷却、破碎、研磨、旋风分离和筛分，得到高性能低温固化粉末涂料。

29、本发明的有益效果：填料与含无卤阻燃元素氮、磷、硅的助剂间存在化学作用，助剂与丙烯酸树脂间存在化学作用，三者构成了杂化交联网络，因此，本发明粉末涂料更加耐热耐高温，同时具备更加优异稳定的阻燃效果。助剂与光引发剂、脱气剂、流平剂等协同作用，使得本发明粉末涂料固化温度低、固化速度快且流平效果优异。