基于N-羟乙基苯磺酰胺类化合物的固化剂及其制备方法和应用与流程

基于n-羟乙基苯磺酰胺类化合物的固化剂及其制备方法和应用
技术领域
1.本发明属于粉末涂料技术领域，具体涉及基于n-羟乙基苯磺酰胺类化合物的固化剂及其制备方法和应用。


背景技术：

2.粉末涂料是涂料行业中的朝阳产业。因为粉末涂料不需要使用有机溶剂而且其使用过程中的粉末能够回收利用，不会对环境造成污染。粉末涂料从上世纪开始慢慢正式产业化并且进入应用领域。我国在粉末涂料行业中起步比较晚，直到上世纪八十年代才开始慢慢进入这个领域。目前我国已经是全世界粉末涂料最大的生产国。
3.虽说我国是世界上产能最大的国家，但是在技术水平上，我们仍然和先进的国外企业有着不小的差距。现有的粉末涂料的固化剂使用的最多的是异氰脲酸三缩水甘油酯(tgic)和β-羟烷基酰胺(haa)两种。tgic的用量最大，因为其固化性能好，但是tgic毒性大，刺激性强，在欧盟已经禁止tgic的使用。haa虽然可以解决毒性的问题，但是解决不了固化性能差的问题，针孔、黄变、留平都是不能避免的问题。还有一些其他的方法来解决这个问题的，比如说用tgic和haa复配的，比如说新开发的海因环氧类型的固化剂，但是实际效果都不理想。
4.所以，需要开发一款既能够解决固化性能的问题，又没有毒性的新型固化剂。


技术实现要素：

5.发明目的：本发明所要解决的技术问题是提供了基于n-羟乙基苯磺酰胺类的固化剂。
6.本发明还要解决的技术问题是提供了基于n-羟乙基苯磺酰胺类的固化剂的制备方法。
7.本发明最后要解决的技术问题是提供了基于n-羟乙基苯磺酰胺类的固化剂在制备聚酯型粉末涂料中的应用。
8.为了解决上述技术问题，本发明采取了如下的技术方案：基于n-羟乙基苯磺酰胺类的粉末涂料固化剂，所述粉末涂料固化剂按质重量份数包括如下组分制成：n-羟乙基苯磺酰胺类化合物60-100份，促进剂2-20份，融合剂1-20份，填充剂10-20份。
9.其中，所述n-羟乙基苯磺酰胺类化合物为n，n-双羟乙基对甲基苯磺酰胺、n，n，n’，n
’‑
四羟乙基-2，5-二甲基-1，4-苯二磺酰胺中的一种或者两种。
10.其中，所述促进剂包括但不仅限于咪唑。
11.其中，所述融合剂为十二烷基苯磺酸、十六烷基苯磺酸、十八烷基苯磺酸中的一种或者几种。
12.其中，所述的填充剂包括但不仅限于聚乙烯醇。
13.本发明内容包括所述的基于n-羟乙基苯磺酰胺类的粉末涂料固化剂的制备方法，
包括以下步骤：
14.1)取融合剂和填充剂在螺杆挤出机里混合挤出，冷却粉碎，挤出温度为80-100℃，停留时间为20-50s；
15.2)将步骤1)的挤出物再加上n-羟乙基苯磺酰胺类化合物混合，然后在螺杆挤出机中挤出，挤出温度为100-160℃，停留时间为30-60s；
16.3)将步骤2)得到的挤出物冷却至室温后，粉碎；
17.4)将步骤3)粉碎后的粉末和促进剂进行混合，混合均匀后即得。
18.本发明内容还包括所述的粉末涂料固化剂在制备聚酯型粉末涂料中的应用。
19.本发明的反应机理：本发明中的固化剂n-羟乙基苯磺酰胺类化合物由于分子结构中不存在tgic的氰尿酸环，所以刺激性小，毒性小，固化剂n-羟乙基苯磺酰胺类化合物中只存在磺酰胺键，热稳定性远比存在碳酰胺的haa要好得多，能够解决haa由于碳酰胺键分解而产生的黄变现象。固化剂n-羟乙基苯磺酰胺类化合物中的羟乙基基团链接在磺酰胺键上，磺酰胺的活性大，再加上增加了促进剂，所以该类化合物的活性要比haa好，能够实现比haa更低的固化温度，节省能源。同时利用融合剂和改性剂对n-羟乙基苯磺酰胺类化合物进行部分改性，使该化合物能够更加适应和聚酯树脂的融合以及固化。
20.有益效果：与现有技术相比，本发明具备以下优点：本发明制备的基于n-羟乙基苯磺酰胺类化合物的固化剂刺激性小、毒性小，不易变黄耐久性好，而且固化温度低，节省能源，在用于制备粉末涂料时，其光泽度好、耐候性佳。
具体实施方式
21.下面结合实施例对本发明作进一步的说明。
22.实施例1基于n-羟乙基苯磺酰胺类化合物的固化剂的制备
23.1)取十二烷基苯磺酸18g和聚乙烯醇20g在螺杆挤出机里80℃混合挤出，冷却粉碎，挤出时间为40s；
24.2)将上述的挤出物再加上60gn，n-双羟乙基对甲基苯磺酰胺混合，然后在螺杆挤出机中挤出，挤出温度为140℃，停留时间为50s；
25.3)将挤出物冷却至室温后，粉碎；
26.4)将粉碎后的粉末和2g咪唑进行混合，混合均匀后即得。
27.实施例2基于n-羟乙基苯磺酰胺类化合物的固化剂的制备
28.1)取十六烷基苯磺酸10g和聚乙烯醇18g在螺杆挤出机里90℃混合挤出，冷却粉碎，挤出时间为50s；
29.2)将上述的挤出物再加上35gn，n-双羟乙基对甲基苯磺酰胺和35gn，n，n’，n
’‑
四羟乙基-2，5-二甲基-1，4-苯二磺酰胺混合，然后在螺杆挤出机中挤出，挤出温度为140℃，停留时间为60s；
30.3)将挤出物冷却至室温后，粉碎；
31.4)将粉碎后的粉末和2g咪唑进行混合，混合均匀后即得。
32.实施例3基于n-羟乙基苯磺酰胺类化合物的固化剂的制备
33.1)取十八烷基苯磺酸13g和聚乙烯醇15g在螺杆挤出机里100℃混合挤出，冷却粉碎，挤出时间为50s；
34.2)将上述的挤出物再加上80gn，n，n’，n
’‑
四羟乙基-2，5-二甲基-1，4-苯二磺酰胺混合，然后在螺杆挤出机中挤出，挤出温度为160℃，停留时间为60s；
35.3)将挤出物冷却至室温后，粉碎；
36.4)将粉碎后的粉末和2g咪唑进行混合，混合均匀后即得。
37.对比例1
38.本对比例所述固化剂制备和实施例2相同，其区别仅在于用软脂酸来代替融合剂。
39.对比例2
40.本对比例所述固化剂制备和实施例2相同，其区别仅在于用haa来代替n-羟乙基苯磺酰胺类化合物
41.实验例1
42.分别取本发明实施例1-3和对比例1-2制得的固化剂，按照如下组分进行聚酯型粉末涂料的制备：聚酯树脂500份，固化剂50份，钛白粉300份，流平剂10份，安息香4份。其中，所使用的聚酯树脂为现有粉末涂料聚酯树脂，并以现有技术中市售普通的haa固化剂代替所述的固化剂，作为对比例3。
43.涂料涂层的制备：按照上述聚酯树脂粉末涂料的配方将各物料混匀，用双螺杆挤出机挤出、压片、粉碎制成粉末涂料。粉末涂料采用静电喷枪喷涂在经过处理的基材表面，经160℃10分钟固化，即得固化涂层。涂层指标按照gb/t 21776-2008以及jb-t3998-1999进行检测，数据如表1：
44.表1
45.样品编号外观光泽(60)冲击性(50cm)流平等级耐候性实施例1一般83正反冲均通过5轻微失光实施例2良91正反冲均通过7无变化实施例3一般89正反冲均通过6轻微失光对比例1一般85正反冲均通过6轻微失光对比例2一般81正反冲均通过5轻微失光对比例3一般75正反冲均通过5明显失光
46.实验例2
47.分别取本发明实施例2和对比例2制得的固化剂，按照如下组分进行聚酯型粉末涂料的制备：聚酯树脂500份，固化剂50份，钛白粉300份，流平剂10份，安息香4份；分别得到实施例4和对比例4；其中，所使用的聚酯树脂为现有粉末涂料聚酯树脂。并以现有技术中市售普通的haa固化剂代替所述的固化剂，作为对比例5。
48.涂料涂层的制备：按照上述聚酯树脂粉末涂料的配方将各物料混匀，用双螺杆挤出机挤出、压片、粉碎制成粉末涂料。粉末涂料采用静电喷枪喷涂在经过处理的基材表面，经150℃10分钟固化，即得固化涂层。涂层指标按照gb/t 21776-2008以及jb-t3998-1999进行检测，数据如表2：
49.表2
50.样品编号外观光泽(60)冲击性(50cm)流平等级耐候性实施例4好93正反冲均通过7无变化对比例4一般83正冲通过，反冲不通过6明显失光
对比例5一般78正冲通过，反冲不通过5明显失光
51.从表1中可以看出，对比例1和对比例2除了力学性能还可以，其他性能都比实施例2差一个等级。所以，只有本专利选择的固化剂以及融合剂进行反应，才能得到非常好的固化性能。从表2中可以看出，对比例4和5都是使用的haa固化剂，haa固化剂的活性比本专利选择的n-羟乙基苯磺酰胺类化合物要差，在150℃10分钟的条件下无法实现很好的固化，所以力学性能和耐候性都比较差，外观以及光泽流平都不好。