一种用于强光照高温高湿环境的无氟粉末涂料及其制备方法和一种涂覆制品与流程

本发明涉及粉末涂料领域，特别涉及一种用于强光照高温高湿环境的无氟粉末涂料及其制备方法和一种涂覆制品。

背景技术：

1、随着5g通信基站、光伏电站、储能系统和沿海基础设施的大规模建设，越来越多的金属构件需要在强太阳辐射、高环境温度和高湿度条件下长期服役。以户外通信设备外壳为例，其表面在阳光直射下可达70℃以上，同时受昼夜温差和沿海盐雾高湿影响，涂层面临光热升温、聚酯水解和界面劣化等多重挑战。普通聚酯粉末涂层虽然具有低voc排放、可回收喷涂和施工效率高等优点，但在强光照下容易吸收近红外能量并产生表面热积累，高温会加速基材/涂层界面的腐蚀反应，高湿度则通过水分子渗透促使聚酯酯键水解，导致涂层失光、粉化、起泡、附着力下降甚至脱落。

2、现有技术中，含氟的有机硅涂料可通过含氟硅树脂、光敏纳米材料、自修复微胶囊及溶剂或稀释剂体系改善户外耐候性。例如公告号为cn121271410a的中国专利公开了一种高耐候纳米有机硅绝缘涂料，包括含氟硅树脂、α,ω-二羟基聚硅氧烷、改性纳米二氧化硅、低熔点玻璃粉、钨掺杂二氧化钒、自修复微胶囊和稀释剂，制备绝缘涂料涉及超临界二氧化碳预分散/球磨等液体涂料工艺等复杂分散工艺。该方案可能存在以下问题：（1）含氟硅树脂存在c-f键，c-f键具有超高键能，在高温下不易分解，从而使得粉末涂料能够耐高温。但是含氟涂料附着力差，容易脱层。（2）制备绝缘涂料涉及超临界二氧化碳预分散，对设备要求高、能耗大、工艺控制难度大，不利于规模化生产。（3）该方案属于溶剂型液体涂料体系，其配方中含有稀释剂等有机溶剂，在涂料的生产、施工和固化过程中会释放大量挥发性有机化合物，不符合当前日益严格的环保法规对低voc涂料的政策要求。与之相比，粉末涂料体系在生产和施工过程中voc排放极低，具有显著的环保优势。然而，该对比文件的技术路线无法直接转化为粉末涂料体系——若将其含氟硅树脂、钨掺杂二氧化钒和自修复微胶囊等功能组分简单套用于粉末涂料的熔融挤出工艺，将面临相变组分高温失效、微胶囊挤出破裂、含氟组分分散困难等一系列工艺兼容性问题。

3、鉴于此，本发明提出一种无氟粉末涂料及其制备方法和一种涂覆制品，以解决上述问题。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，第一目的是提供一种无氟粉末涂料，适用于强光照高温高湿环境，同时具有低voc的特点。

2、为实现上述目的，本发明采用了下列技术方案：

3、一种用于强光照高温高湿环境的无氟粉末涂料，由基体粉末和表层功能微粉经低剪切干混得到；

4、所述基体粉末包括以下质量份数的组分：100份端羧基饱和聚酯树脂、4～8份羟烷基酰胺固化剂、15～34份非相变热屏蔽填料、0.5～3份聚碳二亚胺、2～10份酸捕获填料、0.8～3份光稳定剂、0.2～1.2份抗氧剂、0.5～1.5份流平剂、0.2～0.8份安息香、颜料0～10份；

5、所述表层功能微粉包括以下质量份数的组分：10份端羧基饱和聚酯树脂、3～12份含环氧基的有机硅微粉、5～12份非相变热屏蔽填料。

6、作为一种优选的技术方案，所述含环氧基的有机硅微粉包括环氧基有机硅树脂和/或环氧基聚倍半硅氧烷；所述有机硅微粉的环氧含量250～800g/eq，软化点为60～110℃。

7、作为一种优选的技术方案，所述环氧基有机硅树脂微粉为含环氧基的甲基苯基有机硅树脂，所述环氧基聚倍半硅氧烷为缩水甘油醚基聚硅倍半氧烷。

8、作为一种优选的技术方案，所述非相变热屏蔽填料由偶联剂改性无机填料得到；所述无机填料总质量100份计，包括金红石和/或金属氧化物30～55份、空心陶瓷微珠和/或空心玻璃微珠10～25份、微米级六方氮化硼8～18份、绢云母片、硅酸盐和/或水滑石8～22份，以及氧化铈、锡酸锌和/或铈锆复合氧化物0.5～4份；所述无机填料剂与偶联的质量比为100：1~3.5，所述偶联剂包括锆酸酯偶联剂、环氧基硅烷偶联剂、苯基硅烷偶联剂、氨基硅油中的至少一种。

9、作为一种优选的技术方案，所述偶联剂包括0.2～0.8份锆酸酯偶联剂、0.5～1.5份环氧基硅烷偶联剂、0.3～1.2份苯基硅烷偶联剂和/或氨基硅油。

10、作为一种优选的技术方案，所述酸捕获填料为有机硅改性的水滑石和/或层状磷酸盐，所述水滑石为镁铝水滑石、锌铝水滑石、钙铝水滑石中的至少一种，酸中和容量为0.6～1.5mmol/g，且所述酸捕获填料的水接触角不低于95°。

11、作为一种优选的技术方案，所述端羧基饱和聚酯树脂的酸值为25～38mgkoh/g，玻璃化转变温度为58～70℃，200℃的熔体粘度为2000～6500mpa·s。

12、针对现有技术的不足，第二目的是提供一种制备方法，能够制备用于强光照高温高湿环境的无氟粉末涂料。

13、一种用于强光照高温高湿环境的无氟粉末涂料的制备方法，包括如下步骤：

14、s1：将水滑石和/或层状磷酸盐粉碎，再用环氧硅烷和苯基硅烷进行表面改性，得到酸捕获填料；

15、s2：将无机填料的原料混合均匀，采用偶联剂对无机填料进行表面改性，得到非相变热屏蔽填料；

16、s3：将端羧基饱和聚酯树脂、羟烷基酰胺固化剂、非相变热屏蔽填料、聚碳二亚胺、酸捕获填料、光稳定剂、抗氧剂、流平剂、安息香和颜料预混，95～125℃熔融挤出、粉碎和筛分，得到基体粉末；

17、s4：将端羧基饱和聚酯树脂、含环氧基的有机硅微粉、非相变热屏蔽填料混合，90～110℃挤出或低温造粒、粉碎和筛分，得到表层功能微粉；

18、s5：将所述基体粉末和表层功能微粉进行低剪切干混，得到所述无氟粉末涂料。

19、作为一种优选的技术方案，所述基体粉末的平均粒径为25～45μm，所述表层功能微粉的平均粒径为8～25μm，所述基体粉末与表层功能微粉之比为70～95：5～30。

20、针对现有技术的不足，第三目的是提供一种涂覆制品，用于强光照、高温、高湿环境。

21、一种涂覆制品包括基材以及设置在所述基材表面的无氟粉末涂层，无氟粉末涂层由无氟粉末涂料经静电喷涂和热固化形成。

22、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

23、1. 本发明为无氟固态粉末涂料体系，采用基体粉末与表层功能微粉的低剪切干混工艺，粉未涂料喷涂、固化阶段不使用有机溶剂，过喷的粉末涂料可回收再利用，满足高性能防护需求的同时，voc排放极低。相比含氟硅树脂液态涂料体系中因稀释剂引入而不可避免的voc释放问题，从源头减少了溶剂排放，对环境更为友好。

24、2. 本发明的非相变热屏蔽填料由偶联剂改性的无机填料得到，五种非相变机制协同作用，无机填料的金红石和/或金属氧化物能够将太阳光中的热辐射能量反射回去，空心微珠的低导热系数阻隔热量向基材传导，六方氮化硼的高面内导热系数将局部热点热量沿涂层表面横向铺展以避免热量集中；同时，绢云母片和/或硅酸盐填料在涂层中呈平行取向排列，能够阻隔水汽，防止腐蚀性介质渗透；氧化铈、锡酸锌和/或铈锆复合氧化物则作为热稳定助剂，减缓涂层在高温长期服役过程中的氧化降解。而且非相变热屏蔽填料在涂料制备过程中，不发生相变，能够保证其物理特性，同时在长期户外服役全过程中始终保持稳定相状，保证其光热湿热屏蔽效果。

25、3. 本发明通过聚碳二亚胺与酸捕获填料构建树脂的水解抑制体系，中和涂层在长期服役过程中内部产生的羧酸，从化学层面抑制水解自催化反应的进行，保证涂膜的致密性。

26、4. 本发明采用基体粉末与表层功能微粉分步制备、低剪干混的工艺，表层功能微粉借助端羧基饱和聚酯树脂对含环氧基有机硅微粉的预包覆，在涂层表面自构一层致密的有机硅疏水耐候网络，从物理屏障上阻隔湿气与光热侵蚀；基体粉末则形成以端羧基聚酯-羟烷基酰胺交联的坚韧骨架，其内部协同集成了聚碳二亚胺与疏水酸捕获填料的水解抑制体系，从化学层面中和羧酸、延缓主链断链，从而形成外疏水屏蔽、内化学捕获的双重防护机制，使涂层在高湿热、强光照环境下仍保持优异的长期致密性与附着力。