一种木家具用粉末涂料及其制备方法和应用与流程

本发明涉及粉末涂料，具体涉及一种木家具用粉末涂料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、粉末涂料是工业涂料中相当成熟的产品，多应用于金属器材的表面，在木制的家具上应用较少，主要是由于涂膜固化的温度高，通常固化温度在170℃以上，而高温会将木材中的水分迅速蒸发，木材不同部位由于薄厚不同产生不同的膨胀程度，导致木制家具翘曲和收缩，应用于木器表面的粉末涂料开发方向在于低温固化；对于低温固化手段的选择上，现有技术使用2-丁基-2-乙基-1.3-丙二醇替代新戊二醇进行合成聚酯的制备，并用偏三酸酐取代间苯二甲酸，制备出了120℃固化的粉末涂料，但是低温固化的聚酯树脂其玻璃化转变温度也较低，容易受到高温天气的影响，使得树脂分子活泼基团的化学反应活性增加，进而导致不希望发生的交联或降解反应发生，影响涂料在包装、运输以及储存过程中的稳定性。

2、另一选择是通过对促进剂、催化剂等添加剂的使用，达到降低树脂交联固化温度的目的。聚酯/环氧树脂作为涂料的主体成分，具有较强的耐化学性以及耐候性，给涂层提供了卓越的防护性能、耐久性以及对基材良好的附着性；聚酯/环氧树脂所使用的固化剂，多是利用氨基进攻环氧树脂分子中的环氧基，使其开环，形成仲羟基和仲胺基，然后仲胺基与其他的环氧基进行反应，进一步的形成叔胺基和仲羟基，而两步反应的羟基可以在叔胺的催化下使得环氧基团开环，从而形成键完成固化交联。

3、因此在使用上述低温固化的粉末涂料以及相应的含有氨基的固化剂时，所添加的固化剂不能过多，否则在接近tg温度时，聚酯树脂的化学反应活性增加，极易与含有氨基的成分进行反应，提前形成“自固化”效应，同理在使用其他氨基改性的材料进行粉末涂料的改善时常常会因为氨基活性基团过多导致“自固化”反应的发生。

技术实现思路

1、为了解决由于改性基材的添加，涂料中过多的活性基团引起树脂在较热环境下贮存时，其活性基团与树脂交联部位易受到催化发生反应，提前进行预交联的问题，本技术提供一种木家具用粉末涂料的制备方法，具体步骤如下：

2、将聚酯树脂、环氧树脂、钛白粉、助剂、改性阻隔剂混合得到混合料，所述混合料经过熔融粉碎制得粉末涂料；其中所述改性阻隔剂采用包括如下步骤的方法制得：

3、s1、将片层材料制备成单层纳米片材，对纳米片材偶联改性基团，得到改性片材；

4、s2、将水、海藻酸钠、金属盐、凹凸棒石以及表面活性剂混合，搅拌制得乳液，将改性片材按照固液比为1：3-5的比例加入到乳液中搅拌，并缓慢滴加氢氧化钠溶液调节乳液至微碱性，过滤洗涤，得中间体；

5、s3、将中间体、乙酸酐与极性溶剂以1：1-2：12-16的质量比混合，浸泡反应30-60min，反应温度为32-45℃，水洗、抽滤、烘干，得到改性阻隔剂。

6、通过采用改性阻隔剂的技术方案，将改性片材与乳液配合制备并使用，构建出内部是改性片材，外部是氢氧化金属盐层的夹心结构，并针对夹心结构使用乙酸酐插层于改性片层与隔离层之间；插层结束后，在常温的储存环境下乙酸酐不会使得片层层间距增大，而外部氢氧化金属盐层的存在减小了改性片层表面的活性基团与树脂分子的活性部位的接触，从而起到了保护涂料不会产生自固化的现象，提升了粉末涂料的质量。

7、并且申请人加入的乙酸酐在120-140℃之间才会产生一些列反应或影响，固化过程中的温度会促使隔离层与改性片材的分离，固化的温度正好能够增加隔离层与改性片层的层间距，最终使得改性片层的活性基团暴露出来，使得改性基团能够有效地与树脂分子进行交联固化反应，树脂分子与改性片材结合的更为紧密，在粉末涂料固化成型后，涂层更为坚韧，不易开裂；

8、本技术的粉末涂料不仅有效的应对木材收缩导致的涂层韧性不足，而且还保持了粉末涂料应用于木器家具所需的低温固化的条件。

9、进一步的，所述环氧树脂为双酚a二缩水甘油醚、氢化双酚a二缩水甘油醚、六氢邻苯二甲酸二缩水甘油醚、丙烯酸二缩水甘油酯中的一种。

10、本技术使用的环氧树脂能够有效的与氨基进行交联固化，并且利用片层材料的特性可以形成特定的层状增强效果，直接的提升了涂层的抗拉强度，使用的乙醛酸高温下会自发的进行反应从而“推开”片层材料与隔离层，增大其层间距；片层材料表面的氨基基团不仅能够作为进攻环氧基的进行交联的活性位点，也能够与乙醛酸进行亲核加成反应，最终形成新的氧-氮键，且新的氧-氮结构可以继续与活性较高的环氧基进行反应，云母片可以有效地增加树脂涂层的韧性，提升涂层的抗拉伸能力。

11、所述s1中的片层材料为云母、膨润土、蒙脱石或鳞片石墨中的一种，所得纳米片层的片径为10～50μm，厚度为1～50nm，所述改性基团为氨基。

12、所述s3中极性溶剂为四氢呋喃或二甲基亚砜中的一种。

13、所述片层材料制备成单层纳米片材是通过超声、研磨、硝酸混合加热或粘揭中的任意一种方法剥离得到。

14、所述s2中隔离层中水、海藻酸钠、金属盐、凹凸棒石以及表面活性剂的比例为5：1：1.5-2.5：0.5：0.05，其中金属盐为碱土金属盐中的一种。

15、所述助剂包括流平剂、砂纹剂、脱气剂、带电剂、增硬蜡粉、叔胺促进剂，所述混合料中各组分按重量份计具体如下：

16、聚酯树脂40-50份、环氧树脂25-35份、钛白粉20-30分、流平剂0.2-1份、砂纹剂0.5-2份、脱气剂1-3份、带电剂0.2-0.8份、增硬蜡粉1-3份、叔胺促进剂0.1-0.6份、改性阻隔剂6-12份。

17、所述s1中纳米片材的偶联过程如下：

18、按重量比将乙醇、水、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷以20：14：1的配比混合得偶联液，再将纳米片材浸泡偶联液中15min，固液质量比为1-7：1，过滤后置于160℃下烘干1h。

19、根据本技术实施例的一种高铁用聚氨酯复合材料的制备方法，至少具有如下有益效果：

20、本技术采用凝胶沉淀法来改造片层材料，用以阻隔了片层材料表面与树脂的接触，使得树脂在固化温度以下的较高温度中不会因为活性基团过多而产生“自固化”现象的发生，反应一共分三步进行，由于采用了有机以及无机材料复合的形式，在微碱性环境下先使得金属盐均匀分散，然后在碱性环境下形成氢氧化物沉淀并沉积在改性片材表面，改性片材上的改性基团与微碱环境相适应，不会消失，从而在改性片材外部产生纳米级别的氢氧化物沉淀薄片，具有有效的位阻效果，通过一定的空间位阻阻隔了改性片材上改性基团与树脂分子中环氧基的接触，抑制交联反应的发生，从而提高粉末涂料颗粒存在的稳定性，在涂布效果上杜绝了桔皮现象、颗粒化以及凹陷的发生。

21、本技术进一步的优化了改性阻隔剂，在阻隔添加剂中使用乙酸酐来插入片层之间，使得固化温度下产生变化改变层间距，确保在后续固化过程中涂层表面能够形成更为紧密的效果，由于片层材料具有增强涂层韧性的效果，想要达到更好的交联以及抗裂、抗拉伸的效果，需要改性片层与树脂之间的交联更为密切，因此使用的乙酸酐不仅能够与一部分改性基团反应，而且还能在固化温度下分开改性片层外的隔离层，使得改性片材能够更为容易的与树脂分子相交联。

22、第三方面，本技术实施例提供的上述粉末树脂可以在家具表面进行涂装，从而使得涂层具有较好的固化温度，对开裂有较好的抗性，能够防止涂层因为木材变形拉伸导致的开裂。