一种聚酯树脂粉末涂料的制作方法

本发明属于聚酯树脂粉末涂料技术领域，具体的说是一种聚酯树脂粉末涂料。

背景技术：

粉末涂料是以固体树脂和颜料、填料及助剂等组成的固体粉末状合成树脂涂料。和普通溶剂型涂料及水性涂料不同，它的分散介质不是溶剂和水，而是空气，它具有无溶剂污染，100％成膜，能耗低的特点。粉末涂料有热塑性和热固性两大类，热塑性粉末涂料的涂膜外观(光泽和流平性)较差，与金属之间的附着力也差；热固性粉末涂料是以热固性合成树脂为成膜物质，在烘干过程中树脂先熔融，再经化学交联后固化成平整坚硬的涂膜。目前市场上的聚酯粉末涂料耐磨性、耐冲击性能差，日常使用过程中容易在受到外力冲击作用后，引起涂层受损、开裂，影响到涂层的正常使用以及美观程度，因此，有必要进行改进。

现有技术中也存在部分技术方案，如申请号为cn201810975197.9的中国专利公开了一种高韧性超耐候户外粉末涂料，其通过大量添加由石墨烯和端羟基超支化聚酯合成的助剂，来提高粉末涂料的韧性，其正反冲最佳能达到55/50。但是，由于石墨烯易团聚的特性，粉末涂料中的石墨烯不易分散，导致石墨烯在工件表面涂装的涂层中分布不均匀，影响到石墨烯对涂层性能的提升，使涂层的耐冲击性能改善不明显，另外，由于涂层中的石墨烯容易分布不均匀，因此，在涂层中石墨烯分布较少的区域，涂层的表面强度较低，容易在外界作用力下出现划痕或受损，影响到涂层外观的美观程度。

技术实现要素：

为了弥补现有技术的不足，提高聚酯树脂粉末涂料的耐磨性、抗冲击性，延长涂料的使用寿命，本发明提出一种聚酯树脂粉末涂料。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述一种聚酯树脂粉末涂料，包括以下重量份的组分：

聚酯树脂40-45％、填料15-20％、改性剂8-10％、安息香2-3％、偶联剂1-1.2％、流平剂0.8-1％、固化剂0.5-0.7％、余量为环氧树脂；所述改性剂为纳米二氧化钛和纳米二氧化硅的混合物，且两者之间的比例为1:1；所述填料为金属丝，且金属丝的长度为15-25um；所述金属丝的直径为2-3um；

所述粉末涂料的制备方法包括以下步骤：

s1：选取金属材料并采用集束拉拔法制备得到连续的金属纤维，之后将金属纤维进行切断，得到短切后的金属丝；

s2：将聚酯树脂、环氧树脂、改性剂、安息香、流平剂按给定比例均匀混合后，将混合物投入到搅拌釜中，在搅拌釜对原料进行充分搅拌；

s3：在s2步骤的基础上，向搅拌釜中加入偶联剂和固化剂，充分搅拌、混合后，得到预混料；

s4：在s3步骤的基础上，将预混料投入到双螺杆挤出机中，挤出后的物料经过压片与冷却，得到片状物料；

s5：将片状物料投入到粉碎机中，进行粉碎，得到颗粒料，并将短切金属丝与粉碎后的颗粒料进行充分混合，得到成品的粉末涂料；

工作时，在使用过程中，通过静电喷涂的方式，将粉末状态的涂料喷涂并附着到工件的表面，之后，使用红外加热的方式对工件进行加热，从而使粉末状态的涂料融化，使涂层形成完整的整体，从而完成对工件表面的保护，同时，在使用过程中，通过添加的纳米二氧化钛和纳米二氧化硅作用改性剂，提升喷涂并固化后的涂层的硬度，降低涂层在使用过程中受到外界的作用力而出现划痕的可能性，从而提升涂层的耐磨性能，同时，混入到涂料中的纳米二氧化硅和纳米二氧化钛能够在一定程度上吸收、阻挡阳光中的紫外线，降低粉末涂料中的树脂在光照下受到的损害，延长粉末涂料的使用寿命，同时，在使用过程中，通过在粉末涂料中均匀混入的金属丝，能够在粉末涂料喷涂并固化到工件的表面之后，在工件表面的涂层中相互交错，形成类似网格状的结构，通过网格类型的结构能够有效的提升涂层的结构强度，从而保证在使用过程中，涂层受到较小的外力冲击时，涂层能够保持相对稳定，避免涂层破损、脱落，影响到涂层正常作用的发挥，同时，避免涂层损坏导致涂层对工件保护作用的失效，使工件与外界环境直接接触，引起工件在环境作用下出现腐蚀，影响到工件的使用寿命。

优选的，所述搅拌釜中添加原料并进行搅拌的过程中，对搅拌釜进行加热，加热温度为40-55℃；所述搅拌过程中使用超声波进行辅助搅拌；所述搅拌过程中，投入改性剂、安息香、流平剂时，搅拌釜以300-350r/min搅拌30-35min；所述搅拌过程中，投入偶联剂和固化剂时，搅拌釜以700-750r/min搅拌5-8min；

工作时，通过在对原料的混合过程中使用超声波进行辅助搅拌，能够在一定程度上提高反应釜中不同原料之间的混合均匀程度，防止成品的粉末涂料中存在原料混合不均匀的部分，导致涂层中混合不均的区域的结构强度较低，使涂层在对应的区域中的性能较低，容易在外力作用下出现损坏，影响到对工件的保护效果以及保护期限，同时，在使用过程中，通过使用不同的搅拌速度和搅拌时间，能够进一步的提升在粉末涂料中各组分原料混合的均匀程度，提升制备得到的粉末涂料的性能。

优选的，所述金属丝由单程记忆金属制成，且金属丝卷曲成团后添加到粉末涂料中；所述金属丝在粉末涂料进行加热固化时，金属丝从卷曲状态重新伸展并恢复原状；所述金属丝卷曲成团后的平均直径为5-8um；所述粉末涂料中的颗粒料的平均直径为35-35um；

工作时，在使用过程中，通过将金属丝卷曲成团并混入到粉末涂料中，能够保证在喷涂粉末涂料时，粉末涂料以及添加到涂料中的金属丝能够具有相同的被喷出到工件表面的概率，避免呈直线形的金属丝在喷出的过程中，受到自身形状的影响，导致金属丝在静电喷枪中出现堵塞，影响到涂料的正常喷涂工作，同时，能够避免由于金属丝自身形状原因，导致的金属丝从静电喷枪中喷出时受到的推动力不足，使金属丝不能随粉末涂料中的颗粒料同步接触并停留在工件的表面，从而影响到固化后的涂层中金属丝的分布状态，使固化后的涂层中的金属丝数量较少、分布不均混，影响到涂层的结构强度，导致涂层的性能下降，同时，在使用过程中，粉末涂层采用加热后固化的方式，使粉末涂料粘结、固化在工件的表面上，另外，由于金属丝采用单程记忆金属制成，因此，在粉末涂层进行加热固化的过程中，金属丝同步受热并开始伸展，直到金属丝从卷曲成团的状态恢复到初始的直线状态，从而使融化状态的涂层中的金属丝之间出现相互交缠的部分，提升涂层中金属丝的网状结构的复杂程度，进一步提升涂层的结构强度，提高涂层的抗冲击性能，同时，通过金属丝的形状的转变，保证金属丝在粉末涂料喷涂的过程中能够均匀、轻松的喷涂到工件的表面，防止添加到涂料中的金属丝在喷涂过程中与涂料之间出现分离，影响粉末涂料的喷涂效果。

优选的，所述金属丝在加热状态下重新伸展后，金属丝呈现波浪形状；

工作时，在金属丝受到恢复到初始形态后，金属丝呈现波浪形状，能够提升金属丝与涂层之间的结合力，防止涂层在受到外力冲击时，涂层出现裂纹且裂纹缝隙的两侧沿金属丝的长度方向存在滑移，导致涂层中的裂纹出现扩大，使涂层的收损程度扩大，影响到涂层的正常使用，影响到涂层对工件的保护效果。

优选的，所述金属丝经过表面处理后，再将金属丝卷曲成团；所述金属丝的表面处理为气相低温等离子处理，且处理时间为10-12min；

工作时，在将金属丝添加到粉末涂料中之前，对于金属丝进行表面处理，通过使用气相低温等离子处理的方式对金属丝进行处理后，能够使金属丝的表面干净、整洁，防止金属丝的表面存在污染物，导致添加金属丝后影响到涂层的固化效果，使涂层的表面光洁度下降，影响到涂层的美观程度，同时，通过对金属丝使用等离子处理后，金属丝的表面产生刻蚀作用，导致金属丝的表面粗糙度提高，在金属丝表面形成许多微细坑洼，增大了金属丝的比表面，提高表面的润湿性能，从而使金属丝与涂层之间结合更加紧密，提升金属丝与涂层之间的结合力，提高涂层的结构强度，提升涂层的性能，同时，在使用过程中，经过等离子处理后的金属丝的表面能够与涂层中的树脂发生交联反应，进一步提升金属丝与涂层之间的结合力。

优选的，所述金属丝在卷曲成团后，对金属丝进行促进处理后，再将金属丝添加到粉末涂料中；所述金属丝进行促进处理过程中，将金属丝投入到盛装有偶联剂的容器中；所述金属丝投入到容器中之后，对容器进行加热，加热温度为45-55℃；所述促进处理过程中，对容器进行抽真空，保持容器处于负压状态；所述金属丝处理完成后，容器中剩余的偶联剂作为原料，按照预定比例添加到原料中，制备粉末涂料；

工作时，在金属丝经过等离子处理后，将金属丝投入到盛装有偶联剂的容器中进行加热，能够有效的促进偶联剂分子中的活性基团与金属表面之间的结合，从而使金属丝的表面附着有一层偶联剂，从而促进金属丝与涂层中的树脂之间的结合，提高金属丝与涂层之间的结合力，提高涂层的结构强度和涂层的性能，同时，通过将金属丝与偶联剂结合后再添加到粉末涂料中，能够防止在涂层中，金属丝与涂层之间存在微小的空隙，涂层中的树脂不能与金属丝之间充分接触，偶联剂在金属丝与树脂之间的产生的效用下降，导致金属丝与涂层之间的结合力较低，影响到涂层的性能。

本发明的有益效果如下：

1.本发明所述一种聚酯树脂粉末涂料，在粉末涂料中添加金属丝、偶联剂、改性剂，通过改性剂的作用，在一定程度上提升表面的涂层的耐磨程度，降低涂层受到外力作用时出现划痕的可能性，同时，通过添加在涂料中的金属丝，提升涂层的结构强度，降低涂层在外界作用力冲击下，开裂或者破损的可能性，提升涂层的冲击性能。

2.本发明所述一种聚酯树脂粉末涂料，通过使用单程记忆金属制备金属丝，同时，在将金属丝添加到涂料中时，将金属丝卷曲成团，能够有效的提升金属丝喷涂到工件表面的可能性，避免金属丝因为自身的形状影响，降低从喷枪中喷出后金属丝到达工件表面的可能，同时，防止未卷曲的金属丝将喷枪堵塞，同时，在使用过程中，通过记忆金属受热恢复变形的特性，防止在金属丝在粉末中出现团聚以及在涂层中金属丝伸展后相互之间存在穿插，提高涂层中金属丝组成的网格结构的稳定性，从而提升涂层的结构强度，提升涂层的抗冲击性能。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是本发明的粉末涂料的制备步骤流程图；

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1所示，本发明所述一种聚酯树脂粉末涂料，包括以下重量份的组分：

聚酯树脂40-45％、填料15-20％、改性剂8-10％、安息香2-3％、偶联剂1-1.2％、流平剂0.8-1％、固化剂0.5-0.7％、余量为环氧树脂；所述改性剂为纳米二氧化钛和纳米二氧化硅的混合物，且两者之间的比例为1:1；所述填料为金属丝，且金属丝的长度为15-25um；所述金属丝的直径为2-3um；

所述粉末涂料的制备方法包括以下步骤：

s1：选取金属材料并采用集束拉拔法制备得到连续的金属纤维，之后将金属纤维进行切断，得到短切后的金属丝；

s2：将聚酯树脂、环氧树脂、改性剂、安息香、流平剂按给定比例均匀混合后，将混合物投入到搅拌釜中，在搅拌釜对原料进行充分搅拌；

s3：在s2步骤的基础上，向搅拌釜中加入偶联剂和固化剂，充分搅拌、混合后，得到预混料；

s4：在s3步骤的基础上，将预混料投入到双螺杆挤出机中，挤出后的物料经过压片与冷却，得到片状物料；

s5：将片状物料投入到粉碎机中，进行粉碎，得到颗粒料，并将短切金属丝与粉碎后的颗粒料进行充分混合，得到成品的粉末涂料；

工作时，在使用过程中，通过静电喷涂的方式，将粉末状态的涂料喷涂并附着到工件的表面，之后，使用红外加热的方式对工件进行加热，从而使粉末状态的涂料融化，使涂层形成完整的整体，从而完成对工件表面的保护，同时，在使用过程中，通过添加的纳米二氧化钛和纳米二氧化硅作用改性剂，提升喷涂并固化后的涂层的硬度，降低涂层在使用过程中受到外界的作用力而出现划痕的可能性，从而提升涂层的耐磨性能，同时，混入到涂料中的纳米二氧化硅和纳米二氧化钛能够在一定程度上吸收、阻挡阳光中的紫外线，降低粉末涂料中的树脂在光照下受到的损害，延长粉末涂料的使用寿命，同时，在使用过程中，通过在粉末涂料中均匀混入的金属丝，能够在粉末涂料喷涂并固化到工件的表面之后，在工件表面的涂层中相互交错，形成类似网格状的结构，通过网格类型的结构能够有效的提升涂层的结构强度，从而保证在使用过程中，涂层受到较小的外力冲击时，涂层能够保持相对稳定，避免涂层破损、脱落，影响到涂层正常作用的发挥，同时，避免涂层损坏导致涂层对工件保护作用的失效，使工件与外界环境直接接触，引起工件在环境作用下出现腐蚀，影响到工件的使用寿命。

作为本发明一种实施方式，所述搅拌釜中添加原料并进行搅拌的过程中，对搅拌釜进行加热，加热温度为40-55℃；所述搅拌过程中使用超声波进行辅助搅拌；所述搅拌过程中，投入改性剂、安息香、流平剂时，搅拌釜以300-350r/min搅拌30-35min；所述搅拌过程中，投入偶联剂和固化剂时，搅拌釜以700-750r/min搅拌5-8min；

工作时，通过在对原料的混合过程中使用超声波进行辅助搅拌，能够在一定程度上提高反应釜中不同原料之间的混合均匀程度，防止成品的粉末涂料中存在原料混合不均匀的部分，导致涂层中混合不均的区域的结构强度较低，使涂层在对应的区域中的性能较低，容易在外力作用下出现损坏，影响到对工件的保护效果以及保护期限，同时，在使用过程中，通过使用不同的搅拌速度和搅拌时间，能够进一步的提升在粉末涂料中各组分原料混合的均匀程度，提升制备得到的粉末涂料的性能。

作为本发明一种实施方式，所述金属丝由单程记忆金属制成，且金属丝卷曲成团后添加到粉末涂料中；所述金属丝在粉末涂料进行加热固化时，金属丝从卷曲状态重新伸展并恢复原状；所述金属丝卷曲成团后的平均直径为5-8um；所述粉末涂料中的颗粒料的平均直径为35-35um；

工作时，在使用过程中，通过将金属丝卷曲成团并混入到粉末涂料中，能够保证在喷涂粉末涂料时，粉末涂料以及添加到涂料中的金属丝能够具有相同的被喷出到工件表面的概率，避免呈直线形的金属丝在喷出的过程中，受到自身形状的影响，导致金属丝在静电喷枪中出现堵塞，影响到涂料的正常喷涂工作，同时，能够避免由于金属丝自身形状原因，导致的金属丝从静电喷枪中喷出时受到的推动力不足，使金属丝不能随粉末涂料中的颗粒料同步接触并停留在工件的表面，从而影响到固化后的涂层中金属丝的分布状态，使固化后的涂层中的金属丝数量较少、分布不均混，影响到涂层的结构强度，导致涂层的性能下降，同时，在使用过程中，粉末涂层采用加热后固化的方式，使粉末涂料粘结、固化在工件的表面上，另外，由于金属丝采用单程记忆金属制成，因此，在粉末涂层进行加热固化的过程中，金属丝同步受热并开始伸展，直到金属丝从卷曲成团的状态恢复到初始的直线状态，从而使融化状态的涂层中的金属丝之间出现相互交缠的部分，提升涂层中金属丝的网状结构的复杂程度，进一步提升涂层的结构强度，提高涂层的抗冲击性能，同时，通过金属丝的形状的转变，保证金属丝在粉末涂料喷涂的过程中能够均匀、轻松的喷涂到工件的表面，防止添加到涂料中的金属丝在喷涂过程中与涂料之间出现分离，影响粉末涂料的喷涂效果。

作为本发明一种实施方式，所述金属丝在加热状态下重新伸展后，金属丝呈现波浪形状；

工作时，在金属丝受到恢复到初始形态后，金属丝呈现波浪形状，能够提升金属丝与涂层之间的结合力，防止涂层在受到外力冲击时，涂层出现裂纹且裂纹缝隙的两侧沿金属丝的长度方向存在滑移，导致涂层中的裂纹出现扩大，使涂层的收损程度扩大，影响到涂层的正常使用，影响到涂层对工件的保护效果。

作为本发明一种实施方式，所述金属丝经过表面处理后，再将金属丝卷曲成团；所述金属丝的表面处理为气相低温等离子处理，且处理时间为10-12min；

工作时，在将金属丝添加到粉末涂料中之前，对于金属丝进行表面处理，通过使用气相低温等离子处理的方式对金属丝进行处理后，能够使金属丝的表面干净、整洁，防止金属丝的表面存在污染物，导致添加金属丝后影响到涂层的固化效果，使涂层的表面光洁度下降，影响到涂层的美观程度，同时，通过对金属丝使用等离子处理后，金属丝的表面产生刻蚀作用，导致金属丝的表面粗糙度提高，在金属丝表面形成许多微细坑洼，增大了金属丝的比表面，提高表面的润湿性能，从而使金属丝与涂层之间结合更加紧密，提升金属丝与涂层之间的结合力，提高涂层的结构强度，提升涂层的性能，同时，在使用过程中，经过等离子处理后的金属丝的表面能够与涂层中的树脂发生交联反应，进一步提升金属丝与涂层之间的结合力。

作为本发明一种实施方式，所述金属丝在卷曲成团后，对金属丝进行促进处理后，再将金属丝添加到粉末涂料中；所述金属丝进行促进处理过程中，将金属丝投入到盛装有偶联剂的容器中；所述金属丝投入到容器中之后，对容器进行加热，加热温度为45-55℃；所述促进处理过程中，对容器进行抽真空，保持容器处于负压状态；所述金属丝处理完成后，容器中剩余的偶联剂作为原料，按照预定比例添加到原料中，制备粉末涂料；

工作时，在金属丝经过等离子处理后，将金属丝投入到盛装有偶联剂的容器中进行加热，能够有效的促进偶联剂分子中的活性基团与金属表面之间的结合，从而使金属丝的表面附着有一层偶联剂，从而促进金属丝与涂层中的树脂之间的结合，提高金属丝与涂层之间的结合力，提高涂层的结构强度和涂层的性能，同时，通过将金属丝与偶联剂结合后再添加到粉末涂料中，能够防止在涂层中，金属丝与涂层之间存在微小的空隙，涂层中的树脂不能与金属丝之间充分接触，偶联剂在金属丝与树脂之间的产生的效用下降，导致金属丝与涂层之间的结合力较低，影响到涂层的性能。

具体工作流程如下：

工作时，在使用过程中，通过静电喷涂的方式，将粉末状态的涂料喷涂并附着到工件的表面，之后，使用红外加热的方式对工件进行加热，从而使粉末状态的涂料融化，使涂层形成完整的整体，同时，在使用过程中，通过添加的纳米二氧化钛和纳米二氧化硅作用改性剂，提升喷涂并固化后的涂层的硬度，降低涂层在使用过程中受到外界的作用力而出现划痕的可能性，同时，混入到涂料中的纳米二氧化硅和纳米二氧化钛能够在一定程度上吸收、阻挡阳光中的紫外线，同时，在使用过程中，通过在粉末涂料中均匀混入的金属丝，能够在粉末涂料喷涂并固化到工件的表面之后，在工件表面的涂层中相互交错，形成类似网格状的结构，通过网格类型的结构能够有效的提升涂层的结构强度；通过在对原料的混合过程中使用超声波进行辅助搅拌，能够在一定程度上提高反应釜中不同原料之间的混合均匀程度，同时，在使用过程中，通过使用不同的搅拌速度和搅拌时间，进一步的提升在粉末涂料中各组分原料混合的均匀程度；在使用过程中，通过将金属丝卷曲成团并混入到粉末涂料中，粉末涂料以及添加到涂料中的金属丝能够具有相同的被喷出到工件表面的概率，同时，避免由于金属丝自身形状原因，导致的金属丝从静电喷枪中喷出时受到的推动力不足，使金属丝不能随粉末涂料中的颗粒料同步接触并停留在工件的表面，同时，由于金属丝采用单程记忆金属制成，因此，在粉末涂层进行加热固化的过程中，金属丝同步受热并开始伸展，直到金属丝从卷曲成团的状态恢复到初始的直线状态，从而使融化状态的涂层中的金属丝之间出现相互交缠的部分，同时，通过金属丝的形状的转变，保证金属丝在粉末涂料喷涂的过程中能够均匀、轻松的喷涂到工件的表面；在金属丝受到恢复到初始形态后，金属丝呈现波浪形状，提升金属丝与涂层之间的结合力；在将金属丝添加到粉末涂料中之前，对于金属丝进行表面处理，通过使用气相低温等离子处理的方式对金属丝进行处理后，能够使金属丝的表面干净、整洁，同时，通过对金属丝使用等离子处理后，金属丝的表面产生刻蚀作用，导致金属丝的表面粗糙度提高，在金属丝表面形成许多微细坑洼，增大了金属丝的比表面，提高表面的润湿性能，从而使金属丝与涂层之间结合更加紧密；金属丝经过等离子处理后，将金属丝投入到盛装有偶联剂的容器中进行加热，能够有效的促进偶联剂分子中的活性基团与金属表面之间的结合，从而使金属丝的表面附着有一层偶联剂，促进金属丝与涂层中的树脂之间的结合，提高金属丝与涂层之间的结合力。

为了验证本发明制备的粉末涂料的性能，对本发明制备的涂料进行实验。

选取等体积的市售的普通聚酯树脂粉末涂料、本发明制备的粉末涂料、本发明制备的粉末涂料(无金属丝)、本发明制备的粉末涂料(普通不锈钢金属丝)、本发明制备的粉末涂料(金属丝未经过等离子处理)、本发明制备的粉末涂料(金属丝为经过偶联剂处理)，将不同的试样涂料使用高压静电喷涂的方式涂装到同种材料制成的面积相等的基材表面，涂层厚度为50-70mm，采用热烘烤箱200℃下15min进行固化，等待涂层固化后，然后对涂层的相关性能进行检测，检测结果记录到表1中；

涂层的性能检测标准和方法如下：

涂膜的耐冲击性参照gb/t1732-1993；

涂抹的附着力参照gb/t9286-1998；

涂膜的弯曲性参照gb/t6742；

表1

由上述实验结果可知：本发明的涂料在未添加金属丝时，相比与市售的普通涂料性能具有一定的提升，但是性能提升幅度较小，同时，本发明制备的粉末涂料在完整添加金属丝后，本发明的涂料性能相对普通的涂料具有明显的提升，同时，在使用普通的不锈钢金属丝添加到本发明的涂料中，涂料的性能相对普通涂料具有一定的提升，但是提升幅度小于添加本发明的金属丝的涂料，同时，在对金属丝未进行等离子处理和偶联剂处理时，本发明制备的涂料之间的性能基本相同，但是相对于普通涂料仍然具有一定的优越性，因此，本发明制备的粉末涂料具有相当的优越性，具有推广与使用价值。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。