專利名稱：超細(xì)粉末涂料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超細(xì)粉末涂料，以及這種超細(xì)粉末涂料的制備方法。
背景技術(shù)：
粉末涂料具有經(jīng)濟(jì)、高效、環(huán)保和省能(常稱4EEconomical，Efficient，Environmental，Energy Saving)等優(yōu)點(diǎn)而得到飛速發(fā)展，在很多領(lǐng)域已經(jīng)完全代替液體涂料使用。
粉末涂料由樹脂加顏料以及少量的添加劑為原料，通常經(jīng)過(guò)混合升溫熔融擠出后冷卻破粹成小片狀，再機(jī)械粉粹機(jī)粉碎成需要的粉末。在使用時(shí)，粉末涂料的粉體必須在流化床設(shè)備中用氣體流化起來(lái)，然后用帶電的噴槍噴涂到金屬部件上，金屬部件通常接地或帶相反電荷，這樣，噴槍噴出的粉體通過(guò)靜電吸附到部件上，然后再通過(guò)加熱將粉體熔融固化形成一層連續(xù)的漆膜。未吸附到部件上的粉體可以被回收再利用。由于不象液體涂料那樣含有有機(jī)溶劑，粉末涂料因而耗費(fèi)較少的能量并沒(méi)有污染。
但粉末涂料的應(yīng)用現(xiàn)在還存在一些限制，最主要的兩大缺點(diǎn)是，不能得到液體涂料那樣平整的涂層表面，不能得到液體涂料那樣較薄的涂層厚度，這限制了粉末涂料在很多高檔產(chǎn)品上的使用也限制了涂裝成本的進(jìn)一步降低。表面不平整和涂層太厚都是由于粉末涂料的粒徑太大造成。常規(guī)粉末涂料的粒徑通常為30-50微米，噴涂層的厚度為60-80微米，由于粒徑大，膜厚如果在50微米以下，涂層就會(huì)厚度不均，桔皮嚴(yán)重，出現(xiàn)部分露底的現(xiàn)象。而如果將常規(guī)粉末涂料30-50微米的粒徑降低，即生產(chǎn)粒徑在25微米以下的超細(xì)粉末涂料，就能夠克服表面不平整和涂層太厚的缺點(diǎn)。為此，粉末涂料的細(xì)粉化成了一個(gè)非常矚目的熱門研究課題，吸引了各國(guó)科技人員的極大興趣。
超細(xì)粉體本身由于質(zhì)量小表面積大，很容易發(fā)生粉體抱團(tuán)，流動(dòng)困難的現(xiàn)象，從而無(wú)法進(jìn)行常規(guī)的靜電噴涂。要實(shí)現(xiàn)細(xì)粉化，其實(shí)主要就是解決超細(xì)粉的流化問(wèn)題。大量的工作圍繞流化問(wèn)題展開，也取得了相當(dāng)大的進(jìn)展。Nishida等發(fā)明了添加潤(rùn)滑劑的方法(USP5,498,479，USP5,567,521)，該方法使小于1微米的氧化鋁、二氧化鈦等添加劑，經(jīng)過(guò)高速混合吸附在粉體表面，從而使粉體具有較好的流動(dòng)性。該方法得到了粒徑在7-15微米的具有較好流動(dòng)性能的產(chǎn)品，但添加劑添加量太多，在光澤、流平和性能等多方面帶來(lái)負(fù)作用，較難實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。Lucarelli等人發(fā)明了添加流化增進(jìn)劑(fluidization enhancer)的方法(USP6228927)，該方法加入0.1-2％的流化增進(jìn)劑后可以改進(jìn)粉末涂料的流化性能但無(wú)法得到理想的表面效果，使得人們的努力向真正工業(yè)化又邁進(jìn)了一步。現(xiàn)有的添加表面潤(rùn)滑劑和流化促進(jìn)劑的各種方法，盡管在不同程度解決了流化問(wèn)題，但由于添加劑的較大量使用，常常帶給粉末涂料流平性能不好、消光嚴(yán)重等各種缺陷，不同程度地限制了其應(yīng)用。同時(shí)，現(xiàn)有的超細(xì)粉末涂料制造方法生產(chǎn)工藝較復(fù)雜，實(shí)施困難，成本較高，存在副反應(yīng)和環(huán)保等問(wèn)題。
超細(xì)粉流化不好的主要原因是由于粉體質(zhì)量小，表面積大，粒子間的分子間力相對(duì)增大，從而出現(xiàn)抱團(tuán)不能流化的現(xiàn)象。本發(fā)明在研究現(xiàn)有粉末涂料粉體時(shí)發(fā)現(xiàn)，絕大部分粉體呈現(xiàn)不規(guī)則的塊狀和片狀，而越是不規(guī)則的片狀，粉體就越容易抱團(tuán)；經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，粉體越是接近球型結(jié)構(gòu)，越不容易抱團(tuán)。這是由于球體粉體的表面積最小，粉體間的表面接觸也最少。
氟碳涂料是一種非常高級(jí)的金屬建筑罩面涂料，其特點(diǎn)是具有幾十年的優(yōu)異的耐候性。但與其他涂料品種不一樣，現(xiàn)在市場(chǎng)上使用的氟碳涂料幾乎全部是液體涂料，粉末氟碳涂料由于制備技術(shù)不成熟，致使涂層厚度過(guò)高，成本明顯高于液體涂料?，F(xiàn)在粉末氟碳涂料的工業(yè)生產(chǎn)方法是采用液氮冷卻后進(jìn)行機(jī)械粉粹，得到粒徑為40微米以上的粉體。林秀清博士(Lin，Shiow-Ching)(USP20030060558，200302102166)發(fā)明了PVDF與丙烯酸共聚的聚合物制備氟碳粉末涂料，其制備過(guò)程通過(guò)過(guò)濾或乳化液直接進(jìn)行噴霧干燥制備氟碳粉末涂料。但并沒(méi)有提及制備超細(xì)粉末涂料，也沒(méi)有對(duì)超細(xì)粉末涂料加入流化促進(jìn)劑進(jìn)行流動(dòng)性能改進(jìn)，也沒(méi)有得到涂層厚度為20-35微米的涂層。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種切實(shí)可行的超細(xì)粉末涂料及其制造方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)產(chǎn)品涂層不平整和厚度太高、制造方法生產(chǎn)工藝較復(fù)雜，實(shí)施困難，成本較高等問(wèn)題。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的采用有機(jī)溶劑將涂料樹脂溶解，然后加入顏料和填料，經(jīng)過(guò)高速分散或砂磨機(jī)分散后調(diào)節(jié)粘度進(jìn)行加壓噴霧干燥，得到的粉體具有規(guī)則的球形狀，在不加入或加入很少量的流化促進(jìn)劑的情況下篩分，得到具有很好流動(dòng)性能的超細(xì)粉末涂料。
本發(fā)明產(chǎn)品為平均粒徑為10-25微米的超細(xì)粉體的粉末涂料，粒徑比常規(guī)粉末涂料的粒徑30-50微米要細(xì)很多，而且其粉末粒子呈球型狀，從而具有較好的粉體流化性能。
粉體制粒之前在有機(jī)溶劑中經(jīng)過(guò)了液體砂磨等高效分散過(guò)程，使得顏料和填料能夠更好地分散在樹脂中，從而得到的涂層具有非常突出的遮蓋力。
粉體粒子的制造方法其中粉末選自聚酯樹脂、聚氨酯樹脂、環(huán)氧樹脂、聚酯環(huán)氧混合、丙烯酸以及氟碳涂料。
氟碳粉末涂料和其他粉末涂料一樣具有環(huán)保、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)，但由于技術(shù)的限制，氟碳粉末涂料還存在成本太高、表面平整度差以及生產(chǎn)過(guò)程繁瑣等缺點(diǎn)。致使現(xiàn)在市場(chǎng)上氟碳涂料幾乎全部仍然是液體涂料。本發(fā)明采用液態(tài)分散顏料和液態(tài)噴霧方法制備流化性能良好的球形粉體，可以成功得到超細(xì)粉末氟碳涂料，從而得到成本低，性能好，生產(chǎn)簡(jiǎn)便的可適用的新工藝新產(chǎn)品。本發(fā)明適用于各種粉末氟碳涂料的制備。
其中粉末可能含有0.1-1.0重量％的氣相法二氧化硅。
降溫固化形成顆粒先經(jīng)旋風(fēng)分離收集再造的粉體，再經(jīng)超聲波震動(dòng)篩篩分得到粉末涂料產(chǎn)品。
本發(fā)明制造方法包括如下步驟1.先將涂料用的樹脂溶解于有機(jī)溶劑中，再加入顏料和填料，攪拌均勻；2.經(jīng)高速分散或砂磨機(jī)研磨后得到顏料和填料分散均勻的液體中間體；3.將分散均勻的液體進(jìn)行加壓氣霧噴霧干燥制粒，得到所需要的10-25微米的球形粉體；4.根據(jù)需要加入少量流化促進(jìn)劑，高速攪拌后篩分得到超細(xì)粉末涂料。
其中使用的有機(jī)溶劑為常規(guī)的有機(jī)溶劑如丁酮、甲苯、二甲苯以及部分醇醚類溶劑，根據(jù)涂料化學(xué)性能的不同可以有不同。
加壓氣霧噴霧干燥制粒的其他壓力為0.1-3大氣壓，熱氣問(wèn)題為70-180攝氏度。
添加氣相法二氧化硅可改善粉末涂料的流動(dòng)性，少量添加可以一定程度改善25微米以上的粉體的流動(dòng)性，對(duì)較細(xì)的粉體必須加入較大的數(shù)量，雖然提高了流動(dòng)性，但造成涂層表面嚴(yán)重的桔皮、消光和表面霧狀。經(jīng)過(guò)加壓噴霧制粒制備的超細(xì)粉體經(jīng)添加少量氣相法二氧化硅進(jìn)行處理后，流動(dòng)性很好，涂層表面非常平整，涂層厚度降低。
粉體粒的粒徑檢測(cè)采用激光粒度測(cè)定儀測(cè)定。


圖1是本發(fā)明氣霧噴霧干燥器設(shè)備示意圖。
1-噴霧干燥塔，2-壓縮空氣，3-料液，4-熱空氣，5-噴嘴，6-旋風(fēng)分離器，7-引風(fēng)機(jī)，8-洗滌-冷凝塔，9-冷卻器，10-循環(huán)泵，11-鼓風(fēng)機(jī)，12-熱空氣燃燒器，具體實(shí)施方式
參照附圖，結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，但本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員在本發(fā)明揭示內(nèi)容的啟示下所作的任何變動(dòng)也都落在本發(fā)明權(quán)利要求保護(hù)的范圍內(nèi)。
如圖1所示，可以清楚了解本發(fā)明方法在相關(guān)設(shè)備中的實(shí)施。
實(shí)施例1在30升的攪拌缸內(nèi)加入15kg混合有機(jī)溶劑(丁酮∶甲苯∶乙醇＝70∶25∶5)，然后再攪拌下加入下列物質(zhì)聚酯樹脂6.0kg DSM公司5900固化劑TGIC 0.50kg Vantieo T810安息香 0.04kg 寧波南?；瘜W(xué)有限公司鈦白粉 3.4kg 杜邦公司R960流平劑 0.1kg Worlee PV88高速分散30分鐘以上，檢測(cè)細(xì)度，細(xì)度達(dá)到50微米以下時(shí)，停止分散。將上述液體進(jìn)行氣霧霧化造粒，加熱空氣進(jìn)口溫度為110度，出氣溫度為50度，噴霧氣壓為0.5，調(diào)整噴嘴的霧化效果，使得到的粉體成球形狀，平均粒徑為18微米。產(chǎn)品具有很好的流平性能，用靜電噴涂地方式噴涂在經(jīng)過(guò)鉻化預(yù)處理的鋁板上，在200度的溫度小烘烤10分鐘。得到的涂層板涂層厚度為40微米，具有很平整的表面效果。
實(shí)施例2一切如例1，但調(diào)節(jié)噴霧氣壓和噴嘴的霧化效果，使得到的粉體粒徑為35微米。得到的涂層膜厚為80微米，涂層表面與常規(guī)粉末涂料一樣，有較大的桔紋。
實(shí)施例3如例1，但調(diào)節(jié)噴霧氣壓為0.6，并調(diào)節(jié)噴嘴的霧化效果，使得到的粉體粒徑為10微米。加入1％的氣相法一氧化硅混合均勻，得到的涂層膜厚為25微米，涂層表面很平整。
實(shí)施例4如例1，但調(diào)節(jié)噴霧氣壓為0.5，并調(diào)節(jié)噴嘴的霧化效果，使得到的粉體粒徑為18微米。加入0.1％的氣相法氧化鋁混合均勻，得到的涂層膜厚為30微米，涂層表面很平整。
實(shí)施例5如例1，但調(diào)節(jié)噴霧氣壓為0.4，并調(diào)節(jié)噴嘴的霧化效果，使得到的粉體粒徑為25微米。不加入任何流化促進(jìn)劑，得到的涂層膜厚為35微米，涂層表面比例2的樣板明顯平整。
實(shí)施例6在30升的攪拌缸內(nèi)加入14kg混合有機(jī)溶劑(丁酮∶甲苯∶乙醇＝70∶25∶5)，然后再攪拌下加入下列物質(zhì)聚氨酯樹脂6kg Cyba公司3109己內(nèi)酰胺封閉二乙氰酸酯0.9kgHues B1530鈦白粉0.8kg杜邦公司R-960鐵紅 1.2kg國(guó)泰顏料公司流平劑0.2kgWorlee PV88處理方式如例1。但在高速攪拌后過(guò)砂磨機(jī)，研磨使細(xì)度達(dá)到50微米以下時(shí)，停止分散。得到的粉體粒徑為17微米，涂層產(chǎn)品膜厚為35微米，具有非常好的平整度。
實(shí)施例7在30升的攪拌缸內(nèi)加入16kg混合有機(jī)溶劑(丁酮∶甲苯∶乙醇＝70∶25∶5)，然后再攪拌下加入下列物質(zhì)丙烯酸樹脂5.3kg BASF公司葵二酸0.4kg 上?；ぴ瞎锯伆追?.5kg 杜邦公司R-960鉻綠 1.7kg 國(guó)泰顏料公司流平劑0.15kgWorlee PV88處理方式如例3。得到的粉體粒徑為19微米，涂層產(chǎn)品膜厚為33微米，具有非常好的平整度。
實(shí)施例8在30升的攪拌缸內(nèi)加入15kg混合有機(jī)溶劑(丁酮∶甲苯＝80∶20)，然后再攪拌下加入下列物質(zhì)丙烯酸7kg Rohm Haas公司B44PVDF氟碳樹脂 3kg AtoFina公司Kynar 711鈦白粉1kg 杜邦公司R-960鈷藍(lán) 1.3kgBASF流平劑0.2kgWorlee PV88處理方式同例1，但靜電噴涂后的樣板在240度烘烤10分鐘。得到的粉體粒徑為19微米，涂層產(chǎn)品膜厚為40微米，具有非常好的平整度。
實(shí)施例9配方和制備方法如例8，但調(diào)節(jié)噴霧氣壓為0.6，并調(diào)節(jié)噴嘴的霧化效果，使得到的粉體粒徑為10微米。加入1％的氣相法氧化鋁混合均勻，得到的涂層膜厚為20微米，涂層表面平整。
實(shí)施例10配方和制備方法如例8，但調(diào)節(jié)噴霧氣壓為0.5，并調(diào)節(jié)噴嘴的霧化效果，使得到的粉體粒徑為18微米。加入0.1％的氣相法二氧化硅混合均勻，得到的涂層膜厚為30微米，涂層表面很平整。
氟碳樹脂和丙烯酸樹脂的比例和種類對(duì)本發(fā)明的產(chǎn)品的制備方法影響不大，不同的原料組成只需適當(dāng)調(diào)節(jié)生產(chǎn)條件都能得到具有良好流動(dòng)性能的實(shí)心的球形粉體。通常，PVDF/丙烯酸比例可以為50/50-10/90，但最好為70/30。丙烯酸可以是熱塑性的也可以是熱同性的。氟碳涂料用顏料一定是無(wú)機(jī)或陶瓷顏料。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有如下優(yōu)勢(shì)用液態(tài)噴霧干燥制粒的方法可以制備粒徑較小的粉體，通常使用的機(jī)械粉粹的方法只能得到粒徑較粗的粉體，要得到超細(xì)粉體，需要更多的復(fù)雜的設(shè)備。另外，本發(fā)明得到的粉體具有規(guī)則的球形狀，大大減小的表面積和表面能等因素使得本方面的粉體具有較小的粉體抱團(tuán)能力，從而得到很好的流化性能。這樣，不加入或加入少量流化促進(jìn)劑就可以得到可以正常使用的超細(xì)粉末涂料產(chǎn)品。而液態(tài)研磨分散的高效性，使得涂層具有非常優(yōu)越的遮蓋力。實(shí)際上同時(shí)解決了超細(xì)粉末涂料開發(fā)中的兩個(gè)大難題流化不好和遮蓋力不好。
實(shí)際上，10-25微米的粒徑的超細(xì)粉末涂料，是現(xiàn)在最需要的粒徑范圍。小于10微米的粉末涂料具有上粉率低等缺點(diǎn)，實(shí)際生產(chǎn)沒(méi)有必要。本發(fā)明雖然在改進(jìn)流動(dòng)性的范圍僅僅限于10微米以上的超細(xì)粉，但基本上能夠滿足絕大多數(shù)應(yīng)用的要求。本發(fā)明可以大大提高涂層表面平整度，同時(shí)也可以將現(xiàn)有普通粉末涂料的膜厚降低約一半。該方法適用于所有的涂料品種，與其他現(xiàn)有的超細(xì)粉制造方法相比，具有實(shí)施容易，沒(méi)有副作用等一系列優(yōu)點(diǎn)，具有很大的市場(chǎng)應(yīng)用前景。粉末涂料本身是一種環(huán)保型的產(chǎn)品，超細(xì)粉末涂料可以得到普通粉末涂料得不到的高平整的表面效果，因而可以代替以前普通粉末涂料不能代替的一些高檔次產(chǎn)品應(yīng)用的液體涂料，從而具有很明顯的環(huán)保意義。
本發(fā)明上述各種優(yōu)點(diǎn)對(duì)粉末氟碳涂料的制備特別有意義。采用本發(fā)明的方法不用再使用昂貴繁瑣的液氮冷凍粉粹的方法，而且找到了成功制備超細(xì)粉末氟碳涂料的新方法，該超細(xì)粉末氟碳涂料可以得到平整度好，涂層薄，遮蓋力好的氟碳涂層，從而使得粉末氟碳涂料在成本上反而大大低于液體氟碳涂料。該發(fā)明的工業(yè)應(yīng)用將改變粉末氟碳涂料使用量小的現(xiàn)在，帶來(lái)很大的環(huán)保和社會(huì)效益。
權(quán)利要求
1.一種粉末涂料，其特征在于其中粉末粒子呈球型狀，粒徑為10-35微米。
2.一種粉末涂料，其特征在于其中粉末粒子呈球型狀，粒徑為15-25微米。
3.如權(quán)利要求1-2之一所述粉末涂料的制造方法，其特征在于包括如下步驟粉末涂料的原料經(jīng)有機(jī)溶劑溶解后在液體狀態(tài)下采用高速分散或砂磨機(jī)研磨等常規(guī)液體涂料生產(chǎn)的分散方式進(jìn)行顏料和填料的分散，得到的高分散的液體物質(zhì)生產(chǎn)的粉末涂料具有很高的遮蓋力，可以進(jìn)行薄涂層的涂裝。
4.如權(quán)利要求1-2之一所述粉末涂料的制造方法，其特征在于包括如下步驟粉末原料經(jīng)有機(jī)溶劑溶解并充分分散后在液態(tài)下采用噴霧干燥的方法制粒，得到平均粒徑為10-25微米范圍的球形狀的規(guī)則的具有較好的流動(dòng)性能的粉體。
5.如權(quán)利要求4所述粉末涂料的制造方法，其特征在于其中噴霧干燥造粒的液體的固體含量為20％-70％。噴霧干燥造粒的過(guò)程的進(jìn)氣溫度為70-170攝氏度。噴霧氣流的壓力為0.1-1.0個(gè)大氣壓。
6.如權(quán)利要求1-5之一所述粉末涂料，其特征在于其中粉末含有0.1-1.0重量％的流促進(jìn)劑，氣相法二氧化硅。
7.如權(quán)利要求1-5之一所述粉末涂料，其特征在于其中粉末含有0.1-1.0重量％的流促進(jìn)劑，氣相法氧化鋁。
8.如權(quán)利要求1-7之一所述粉末涂料，其特征在于其中粉末選自聚酯樹脂、聚氨酯樹脂、環(huán)氧樹脂、聚酯環(huán)氧混合、丙烯酸以及氟碳涂料。
9.如權(quán)利要求1-7之一所述粉末涂料，其特征在于其中粉末涂料為氟碳涂料。
10.一種PVDF氟碳涂層金屬板，其特征在于采用如權(quán)利要求9的超細(xì)氟碳粉末涂料制備的金屬涂層板，氟碳涂層厚度為20-35微米，具有很平整的表面。
全文摘要
本發(fā)明超細(xì)粉末涂料及其制備方法，涉及一種超細(xì)粉末涂料的產(chǎn)品和制造方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中由于粉體太粗而引起的涂層表面不平整和涂層太厚，成本高，質(zhì)量低等問(wèn)題。本發(fā)明粉體粒子呈球型狀，粒徑為10－25微米，選自各種樹脂和各種顏料及助劑，其中粉末中添加有一定量的粉體流化促進(jìn)劑，如0.3－1.0重量％的氣相法二氧化硅；本發(fā)明制造方法包括將粉末涂料原料溶解在有機(jī)溶劑中，經(jīng)過(guò)高速分散或砂磨機(jī)研磨后得到顏料分散非常均勻的液體混合物，再通過(guò)加壓氣霧噴霧干燥制備超細(xì)粒徑的球形粉體。粉體由于呈球形狀，不須加入或加入少量流化促進(jìn)劑就可以很好流動(dòng)。由于顏料經(jīng)過(guò)研磨，涂層具有非常好的遮蓋力。本發(fā)明主要用于建筑、家電、家具、汽車等的粉末涂料的制造。
文檔編號(hào)C09D5/03GK1706891SQ20041002495
公開日2005年12月14日 申請(qǐng)日期2004年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月7日
發(fā)明者郭黎曉, 丁維娜, 劉兵, 許容, 朱盛軍, 祁康法 申請(qǐng)人:輝旭微粉技術(shù)(上海)有限公司