一种粉末涂料及其制备方法和应用与流程

1.本发明属于化工领域，尤其涉及一种粉末涂料及其制备方法和应用。


背景技术：

2.道路标线涂料的作用在于引导道路上机动车及非机动车的行驶。一方面随着我国道路总里程的日益增长和原有旧标线需要维护和重新划设，所以道路需要施划大量的标线。另一方面，汽车的拥有量越来越多，从而造成交通拥堵，急需设计和施划新的道路标线来缓解目前的交通状况。但是，近年来随着交通事故的频繁发生，需要开发全天候持续性反光的标线涂料，以更好的引导交通。因此要求标线无论是在白天还是夜间都必须要有良好的可视性。研究数据表明，道路标线与交通事故的相关概率高达70％，同时科学合理的设计和布局可提高30％的交通运输效率。
3.道路标线涂料在交通中扮演的角色越来越重要，已经成为交通基础设施最重要的组成部分之一，道路标线涂料的年成本大概占设施维修总额的一半以上。路面标线根据涂料的种类不同，它们通常可分为：溶剂型、热熔型、双组分和水性溶剂型；又可以分为常温型和加热型两类，常温型涂料通常包括丙烯酸树脂、醇酸树脂等热塑性树脂和有机溶剂，由于有机溶剂危害人体健康，造成一定的环境污染(voc气体的排放)，且不易保存，常用于路面的临时标线使用。加热溶剂型涂料具有高固体含量，通常高于75％，溶剂含量低于传统常温型溶剂涂料，由于涂料本身的粘度高，施工时常采取喷涂式，目前，该类型涂料在中国应用较少，尚未推广使用。
4.热熔型道路标线涂料主要成膜物质是石油树脂、松香树脂等天然树脂，并配以其他颜料、填料和助剂作为次要成膜物质经混合而成。常温下是粉末状物质，再通过加热融化成为液体，在涂覆后冷却成膜，预混一定量的玻璃微珠实现持续性反光。它的生产周期短，生产成本相对较低，生产过程无污染，并且具有良好附着力，涂敷后对环境无污染、干燥时间短等特点，是目前占据主导地位的涂料类型。
5.现有的道路标线涂料在使用时，无法提供长久有效的粘附性，使得反光微珠容易脱离，从而影响道路标线的反光效果；此外，传统的道路标线熔融型标线涂料易开裂，耐磨性差，耐久性不足。


技术实现要素：

6.为了解决上述现有技术存在的技术问题，本发明第一目的在于提供一种粉末涂料。
7.本发明第二目的在于提供上述粉末涂料的制备方法。
8.本发明第三目的在于提供上述粉末涂料在道路标线、反光材料或交通指示设备中的应用。
9.为了实现上述发明目的，本发明的第一个方面提供了一种粉末涂料，包括以下组份：热塑性树脂、石墨烯类物质、填料及反光微珠。
10.优选地，所述粉末涂料包括以下重量份数的组份：热塑性树脂8-48份，石墨烯类物质0.08-0.72份，反光微珠8-24份，填料1-102份。
11.优选地，所述热塑性树脂的重量份数为8-48份；进一步优选地，所述热塑性树脂的重量份数为20-40份；再进一步优选地，热塑性树脂的重量份数为30-35份。
12.优选地，所述石墨烯类物质的重量份数为0.08-0.72份；进一步优选地，所述石墨烯类物质的重量份数为0.1-0.6份；再进一步优选地，所述石墨烯类物质的重量份数为0.4-0.6份。
13.优选地，所述填料的重量份数为1-102份；进一步优选地，所述填料的重量份数为10-80份；再进一步优选地，所述填料的重量份数为30-55份。
14.优选地，所述反光微珠的重量份数为8-24份；进一步优选地，所述反光微珠的重量份数为10-20份；再进一步优选地，所述反光微珠的重量份数为15-20份。
15.优选地，所述热塑性树脂包括石油树脂和/或改性石油树脂；进一步优选地，所述热塑性树脂包括石油树脂或改性石油树脂。
16.优选地，所述热塑性树脂还包括丙烯酸树脂、聚丙烯树脂、聚碳酸酯树脂、尼龙树脂、聚合改性松香树脂、聚醚醚酮树脂、聚醚砜树脂、聚环烯烃树脂、聚丙烯酸酯树脂中的至少一种；进一步优选地，所述热塑性树脂还包括丙烯酸树脂、聚丙烯树脂、聚碳酸酯树脂、尼龙树脂、聚丙烯酸酯树脂中的至少一种；再进一步优选地，所述热塑性树脂还包括丙烯酸树脂、聚丙烯树脂、聚丙烯酸酯树脂中的至少一种。
17.优选地，所述石油树脂为c5石油树脂、c9石油树脂中的至少一种。
18.优选地，所述改性石油树脂选自c5加氢石油树脂、c5/c9共聚石油树脂、氢化c5/c9共聚石油树脂、马来酸酐改性c5石油树脂、硅烷改性c5石油树脂中的至少一种；进一步优选地，所述改性石油树脂选自c5加氢石油树脂和/或c5/c9共聚石油树脂；再进一步优选地，所述改性石油树脂选自c5加氢石油树脂或c5/c9共聚石油树脂。
19.优选地，所述反光微珠选自玻璃微珠、镀铝玻璃微珠、镀银玻璃微珠、镀锌玻璃微珠、镀铝陶瓷微珠、镀银陶瓷微珠、镀锌陶瓷微珠中的至少一种；进一步优选地，所述反光微珠选自玻璃微珠、镀铝玻璃微珠、镀铝陶瓷微珠中的至少一种。
20.优选地，所述粉末涂料还包括颜料、增塑剂、流平剂中的至少一种。进一步优选地，所述粉末涂料还包括增塑剂和流平剂；再进一步优选地，所述粉末涂料还包括颜料、增塑剂和流平剂。
21.优选地，以粉末涂料整个配方的重量份数计，所述增塑剂的重量份数为0.5-1份；进一步优选地，以粉末涂料整个配方的重量份数计，所述增塑剂的重量份数为0.8-1份。
22.优选地，所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯和/或邻苯二甲酸二辛酯。
23.优选地，以粉末涂料整个配方的重量份数计，所述流平剂的重量份数为1-2份；进一步优选地，以粉末涂料整个配方的重量份数计，所述流平剂的重量份数为1-1.5份。
24.优选地，所述流平剂选自丙烯酸流平剂、有机硅流平剂、聚丙烯酸流平剂中的至少一种。
25.优选地，所述颜料选自黄色颜料、红色颜料、绿色颜料、蓝色颜料、黑色颜料、金属颜料中的至少一种；进一步优选地，所述颜料选自黄色颜料、红色颜料中的至少一种；更进一步优选地，所述颜料为黄色颜料。
26.优选地，所述黄色颜料为铬黄或黄色氧化铁。
27.优选地，所述红色颜料选自铁红、镉红、钼铬红中的至少一种。
28.优选地，所述绿色颜料为铬绿或氧化铬绿。
29.优选地，所述蓝色颜料为铁蓝。
30.优选地，所述金属颜料为铝粉或铜粉。
31.优选地，所述填料包括橡胶粉、滑石粉、碳酸钙、钛白粉、石英砂中的至少一种。进一步优选地，所述填料包括橡胶粉、滑石粉、钛白粉和石英砂；或，进一步优选地，所述填料包括橡胶粉、碳酸钙、钛白粉和石英砂。填料的使用可以提高涂料的耐摩擦性能，从而提高道路划线的耐久性。
32.优选地，以粉末涂料整个配方的重量份数计，所述钛白粉的重量份数为30-50份；进一步优选地，所述钛白粉的重量份数为35-45份；再进一步优选地，所述钛白粉的重量份数为35-40份。
33.优选地，以粉末涂料整个配方的重量份数计，所述橡胶粉的重量份数为1-5份；进一步优选地，以粉末涂料整个配方的重量份数计，所述橡胶粉的重量份数为3-5份。
34.优选地，以粉末涂料整个配方的重量份数计，所述滑石粉的重量份数为10-20份；进一步优选地，以粉末涂料整个配方的重量份数计，所述滑石粉的重量份数为15-20份。
35.优选地，以粉末涂料整个配方的重量份数计，所述石英砂的重量份数为5-10份；进一步优选地，以粉末涂料整个配方的重量份数计，所述石英砂的重量份数为5-8份。
36.优选地，所述橡胶粉选自天然橡胶粉、合成橡胶粉、改性橡胶粉中的至少一种。
37.优选地，所述合成橡胶粉选自丁苯橡胶、顺丁橡胶、聚丁二烯橡胶、聚异戊二烯橡胶、乙丙橡胶、氯丁橡胶中的至少一种。
38.为了实现上述目的，本发明第二方面提供了上述粉末涂料的制备方法，包括以下步骤：将原料混合，再挤出成型，然后粉碎得到所述粉末涂料。
39.优选地，该制备方法还包括固定床加氢步骤，该固定床加氢步骤位于将原料混合步骤之前。
40.优选地，所述固定床加氢步骤具体为：s1：将c5石油树脂或c5/c9共聚石油树脂与溶剂混合；s2：加热，然后与氢气混合反应，冷却分离；s3：重复步骤s2，制得c5加氢石油树脂或氢化c5/c9共聚石油树脂。
41.优选地，所述固定床加氢步骤中的溶剂为甲苯、汽油中的至少一种。
42.优选地，所述原料在混合之前进行第一粉碎。
43.优选地，所述第一粉碎后的原料的粒径小于50μm。
44.优选地，所述第一粉碎步骤是采用粉碎机进行粉碎。
45.优选地，所述第一粉碎步骤中的粉碎机为粉体粉碎机。
46.优选地，所述第一粉碎步骤中，粉碎机的转速为2400-3600rpm/min；进一步优选地，所述第一粉碎步骤中，粉碎机的转速为2800-3200rpm/min。
47.优选地，所述第一粉碎步骤中，粉碎时间为80-120min；进一步优选地，所述第一粉碎步骤中，粉碎时间为90-110min。
48.优选地，所述将原料混合步骤采用混合机进行混合。
49.优选地，所述混合机的转速为160-240rpm/min；进一步优选地，所述混合机的转速
为180-220rpm/min。
50.优选地，所述将原料混合步骤中，混合时间为96-144min；进一步优选地，所述将原料混合步骤中，混合时间为100-130min；再进一步优选地，所述将原料混合步骤中，混合时间为110-120min。
51.优选地，所述挤出成型步骤使用挤出机进行挤出。
52.优选地，所述挤出机为冷喂料挤出机。
53.优选地，挤出机机头温度为80～90℃；进一步优选地，挤出机机头温度为85～90℃。
54.优选地，挤出机一区温度为110～125℃；进一步优选地，挤出机一区温度为115～120℃。
55.优选地，挤出机二区温度为111～125℃；进一步优选地，挤出机二区温度为115～120℃。
56.优选地，所述粉碎得到所述粉末涂料步骤中进行第二粉碎。
57.优选地，所述第二粉碎后的粉末涂料的粒径为5～30μm。
58.优选地，所述第二粉碎步骤采用板式粉碎机粉碎。
59.优选地，在所述第二粉碎步骤之后进行过筛步骤。过筛之后，粉末涂料的粒径小于10μm，将粒径符合要求的产品(粒径小于10μm)直接包装，粒径不符合要求的产品重复第二粉碎步骤。
60.为了实现上述目的，本发明第三方面提供了上述粉末涂料在道路标线、反光材料或交通指示设备中的应用。
61.本发明的有益效果为：本发明中的粉末涂料无论是在白天还是夜间均具有优异的反光效果，且涂料中的反光微珠粘附性能好，不会因汽车轮胎等的摩擦而掉落，同时在使用时不会释放出voc，满足环保要求。此外，本发明中的粉末涂料具有高韧性和长期耐磨擦性能，在长期使用过程中不会出现开裂磨损现象，同时也具有高耐候性，在高低温下均能保持韧性和耐磨性能，使用寿命长，稳定性好。
具体实施方式
62.以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。
63.实施例1
64.本例中的粉末涂料为白色，其采用以下配方：
65.成分重量份数c5加氢石油树脂16热塑性丙烯酸树脂8天然橡胶粉5滑石粉8钛白粉33.5
石英砂5.0反光镀铝陶瓷微珠22丙烯酯流平剂1增塑剂1氧化石墨烯0.5
66.实施例2
67.本例中的粉末涂料为白色，其采用以下配方：
68.成分重量份数c5加氢石油树脂20热塑性丙烯酸树脂6聚异戊二烯橡胶3滑石粉8钛白粉35.5石英砂3反光镀铝陶瓷微珠25丙烯酯流平剂1增塑剂1氧化石墨烯0.3
69.实施例3
70.本例中的粉末涂料为黄色，其采用以下配方：
[0071][0072][0073]
实施例1至实施例3中的粉末涂料采用以下制备方法进行制备：
[0074]
c5石油树脂的固定床加氢工艺；
[0075]
c5石油树脂的固定床加氢工艺主要分为一段加氢工艺和两段加氢工艺，本发明采用两段加氢工艺的方法。
[0076]
具体为：首先将c5石油树脂和甲苯在混合器中溶解，然后使c5石油树脂溶液进入加热炉，与氢气混合后进入一段加氢反应器，进行加氢反应，加氢后的物料通过分离器进行
冷却分离，分离出氢气和氯化氢气体后的中间产物进入储罐，再送到加热炉加热，并与氢气混合进入二段加氢反应器，进行加氢反应，经过二段加氢后的物料通过冷却分离后进入储罐，然后进入汽提塔，汽提塔顶部得到溶剂，底部得到加氢后的c5加氢石油树脂。
[0077]
2)先使用粉体粉碎机将所有原料均粉碎至50μm以内的细度，再通过锥形无死角混合机将上述原料进行混合；其中，粉碎机的转速为3000rpm/min，粉碎时间100min；锥形无死角混合机的转速为200rpm/min，混合时间120min；
[0078]
3)将混合好的原料经冷喂料挤出机挤出成型，其中，冷喂料挤出机机头温度为80～90℃，机身一区温度为110～125℃，机身二区温度为111～125℃；
[0079]
4)挤出机挤出成型后，将挤出料再经过冷却后，用板式粉碎机粉碎物料，得到粉末涂料；
[0080]
5)将上述所得的粉末涂料采用振动过筛，细度合格(粒径小于10μm)即可包装，细度不合格的粉末涂料重复进入板式粉碎机进行粉碎。
[0081]
对比例1
[0082]
本例中的粉末涂料为白色，其采用以下配方：
[0083]
成分重量份数c5加氢石油树脂16热塑性丙烯酸树脂8天然橡胶粉5滑石粉8钛白粉33.5石英砂5.0反光镀铝陶瓷微珠22丙烯酯流平剂1增塑剂1氧化石墨烯0
[0084]
对比例2
[0085]
本例中的粉末涂料为白色，其采用以下配方：
[0086]
成分重量份数c5加氢石油树脂0热塑性丙烯酸树脂8天然橡胶粉5滑石粉8钛白粉33.5石英砂5.0反光镀铝陶瓷微珠22丙烯酯流平剂1增塑剂1氧化石墨烯0.5
[0087]
对比例1和对比例2中的粉末涂料参照实施例1至实施例3中的制备方法进行制备。
[0088]
实验效果测试
[0089]
测试方法按照下表1所述：
[0090]
表1实施例1～3和对比例1～2的测试方法
[0091][0092][0093]
按照表1中的检验项目、检验方法及技术指标分别测试实施例1～3和对比例1～2的各项性能，具体测试结果记录在表2。
[0094]
表2实施例1～3和对比例1～2的测试结果
[0095][0096]
从上表可以看出，相对于对比例1和对比例2，本发明中的实施例1至实施例3的不黏胎干燥时间缩短，遮盖力、耐磨性增强，同时在早期耐水性、附着力以及逆反射系数方面均有了提高。
[0097]
上面对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。