一种低温固化的丙烯酸粉末涂料及其制备方法与流程

本技术涉及粉末涂料领域，特别是涉及一种低温固化的丙烯酸粉末涂料及其制备方法。

背景技术：

1、粉末涂料因不含有机溶剂、近乎零voc排放，已成为环保涂料领域的重要发展方向，在汽车、家电、建筑装饰等行业得到日益广泛的应用。在众多粉末涂料品种中，丙烯酸粉末涂料以其出色的装饰性、优异的耐候性、良好的耐污染性以及较高的表面硬度和耐磨性能等优点，广泛适用于汽车铝轮毂、高档家电面漆等高性能需求的领域。

2、目前，丙烯酸粉末涂料通常采用热固性树脂体系，通过树脂所含的特定反应性官能团与配套固化剂在加热条件下发生交联反应，形成具有三维网络结构的致密涂膜。这种固化体系能够赋予涂层优异的综合物理和化学性能，包括良好的附着力、柔韧性、抗冲击性以及耐化学品性，因而成为高性能粉末涂装的主要解决思路之一。

3、然而，现有技术中这类丙烯酸粉末涂料的固化温度普遍偏高，常规热风循环固化工艺通常需要达到175℃至200℃。，较高的固化温度不仅使得生产成本上升，还严重限制了粉末涂料在热敏基材如塑料、木材等上的应用。此外，在汽车铝轮毂涂装等场景中，高温固化可能导致基材发生热变形或力学性能下降，且针对多层涂装工艺所需的低温固化体系，目前产品依旧缺乏成熟的配套方案。

4、为进一步解决上述出现的应用问题，近些年来，本领域研发人员尝试将丙烯酸粉末涂料的固化温度降低至160℃以下甚至更低水平，但低温固化的同时，带来的新技术问题是交联反应难以进行完全，涂层的交联密度不足，导致涂膜致密性下降，耐腐蚀性能、耐候性能等综合性能的下降，且同时力学性能如柔韧性和抗冲击性等也难以兼顾。

5、因此，如何在显著降低固化温度的前提下，确保丙烯酸粉末涂料涂膜具有足够高的交联密度、优异的耐候防腐性能以及良好的外观和力学综合性能，已成为本领域亟待解决的技术难题。

技术实现思路

1、为了解决上述相关问题，申请人提供了以下技术方案以实现：

2、一种低温固化的丙烯酸粉末涂料，以质量份计，其原料方案包括：丙烯酸树脂75~90份，填料8~15份，固化剂3~6份，促进剂0.5~1.5份，流平剂1~2份，脱气剂0.5~1份，抗氧剂0.2~0.3份，紫外吸收剂0.3~0.4份，增强剂1.2~2.5份，颜料2~5份。

3、优选方案，所述丙烯酸树脂为gma丙烯酸树脂和辅助丙烯酸树脂的组合。

4、优选方案，所述gma丙烯酸树脂和辅助丙烯酸树脂的质量比为（7~8.5）：（0.8~1.3）。

5、优选方案，所述gma丙烯酸树脂和辅助丙烯酸树脂的质量比为（7.5~8）：（0.9~1.2）。

6、优选方案，所述gma丙烯酸树脂的环氧当量为450~600g/eq。

7、优选方案，所述辅助丙烯酸树脂为低环氧gma丙烯酸树脂。

8、优选方案，所述低环氧gma丙烯酸树脂的环氧当量为250~330g/eq。

9、优选方案，所述丙烯酸树脂和增强剂的质量比为（8~9）：（0.14~0.23）。

10、优选方案，所述丙烯酸树脂和增强剂的质量比为（8.2~8.6）：（0.16~0.2）。

11、通过将高环氧当量的刚性脂环结构gma丙烯酸树脂与低环氧当量的高活性gma丙烯酸树脂进行复配，解决了低温固化条件下交联密度不足的核心矛盾的同时，保证了良好的综合应用性能。刚性脂环结构的引入降低了分子链在低温下的运动活化能，使环氧基团在较低温度下即能获得足够的活动能力以接近固化剂并发生反应，而低环氧当量树脂则在此基础之上提供了更多可供反应的活性位点，弥补了低温下反应速率减慢所导致的交联点减少问题，交联与交联增强同步进行，增强了涂层力学性能的构建挤出，为提高优异的综合性能提供了最大前提。

12、优选方案，所述填料为沉淀硫酸钡、重质碳酸钙、滑石粉、云母粉和高岭土中的至少一种。

13、优选方案，所述填料为沉淀硫酸钡或云母粉。

14、优选方案，所述填料为沉淀硫酸钡。

15、优选方案，所述填料的平均粒径为2.5~6μm。

16、优选方案，所述填料的平均粒径为2.5~4μm。

17、优选方案，所述固化剂为十二烷基二羧酸。

18、优选方案，所述促进剂为2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑或乙基三苯基溴化鏻。

19、优选方案，所述促进剂为2-甲基咪唑或2-乙基-4-甲基咪唑。

20、优选方案，所述促进剂为2-甲基咪唑。

21、优选方案，所述流平剂为聚丙烯酸丁酯流平剂聚硅氧烷流平剂。

22、优选方案，所述流平剂为聚硅氧烷流平剂。

23、优选方案，所述脱气剂为安息香或微晶蜡。

24、优选方案，所述脱气剂为安息香。

25、优选方案，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂168和抗氧剂b225中的至少一种。

26、优选方案，所述抗氧剂为抗氧剂1076和/或抗氧剂168。

27、优选方案，所述抗氧剂为抗氧剂1076和抗氧剂168的组合。

28、优选方案，所述抗氧剂1076和抗氧剂168的质量比为（1~1.5）：（1~1.5）。

29、优选方案，所述抗氧剂1076和抗氧剂168的质量比为1：1.2。

30、优选方案，所述紫外吸收剂为tinuvin 320、tinuvin 928、uv-531和tinuvin 328中的至少一种。

31、优选方案，所述紫外吸收剂为tinuvin 320或uv-531。

32、优选方案，所述增强剂为植酸、乙酰丙酮锌和苯并三氮唑钠的组合。

33、优选方案，所述植酸、乙酰丙酮锌和苯并三氮唑钠的质量比为（3~5）：（2~3.5）：（4~6）。

34、优选方案，所述植酸、乙酰丙酮锌和苯并三氮唑钠的质量比为（4~4.5）：（2.4~3）：（4~5）。

35、本技术中进一步加入增强剂，首先在在固化过程中持续参与交联反应，使涂层致密性在固化全程得到不断增强，为后续防护组分的稳定固载提供了可靠的载体环境，进而还在基体表面形成化学键合钝化层，并进一步通过苯并三氮唑钠辅助保护，坚固防护屏障，保证了体系的密性，在使用时体系内部以及膜层不会因为水分迁移而失效，且弥补了涂层本体在微观界面处可能存在的附着薄弱点，促进涂层体系在低温固化条件下提高其耐湿热、防水和耐腐蚀等综合性能。

36、优选方案，所述颜料为钛白粉、亚钛粉或锌钡白。

37、优选方案，所述颜料为钛白粉或亚钛粉。

38、一种上述低温固化的丙烯酸粉末涂料的制备方法，具体包括以下步骤：s1：将丙烯酸树脂用磨粉机粉碎过筛，按配方准确称取各原料，全部投入高速混合机混合，得到混合料；s2：将混合料送入双螺杆挤出机，挤出机温度区间为90~130℃，螺杆转速40~45rpm，挤出物经冷却辊压片；s3：片材经压片破碎机破碎并送入磨粉机磨成粉末，粉末过筛，使用时经过140~150℃固化20~40min完全，即得。

39、优选方案，所述低温固化的丙烯酸粉末涂料的制备方法，具体包括以下步骤：s1：将丙烯酸树脂用磨粉机粉碎过150~200目，按配方准确称取各原料，全部投入高速混合机，转速600~800rpm，混合15~20min，得到混合料；s2：将混合料送入双螺杆挤出机，一区90~100℃、二区120~130℃、三区100~105℃、机头90~95℃，螺杆转速40~45rpm，挤出物经冷却辊压片；s3：片材经压片破碎机破碎至≤5mm送入磨粉机磨成粉末，粉末经200~300目过筛，使用时经过140~150℃固化20~40min完全，即得。

40、申请方案有益效果：

41、1、本技术低温固化丙烯酸粉末涂料，在显著降低固化温度的条件下，仍能使涂膜形成高度致密的交联网络，从而兼具优异的物理防护与化学防护性能；且该涂料尤其适用于对温度敏感的基材，在有效降低涂装能耗的同时，还能确保涂层具有卓越的耐湿热防水、耐水渗透及耐腐蚀能力，且涂层自身具备良好的力学性和使用稳定性，能够满足多个性能要求较高的应用领域。

42、2、本技术通过将高环氧当量的刚性脂环结构gma丙烯酸树脂与低环氧当量的高活性gma丙烯酸树脂进行复配，解决了低温固化条件下交联密度不足的核心矛盾的同时，保证了良好的综合应用性能。

43、3、本技术进一步加入增强剂，首先在在固化过程中持续参与交联反应，使涂层致密性在固化全程得到不断增强，为后续防护组分的稳定固载提供了可靠的载体环境，进而还在基体表面形成化学键合钝化层，并进一步通过苯并三氮唑钠辅助保护，坚固防护屏障，保证了体系的密性，在使用时体系内部以及膜层不会因为水分迁移而失效，且弥补了涂层本体在微观界面处可能存在的附着薄弱点，促进涂层体系在低温固化条件下提高其耐湿热、防水和耐腐蚀等综合性能。