一种粉末涂料专用复合流平剂及制备方法

技术领域

本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种粉末涂料专用复合流平剂及制备方法。

背景技术

涂料在人们生活中发挥着越来越重要的作用，已经成为现代社会发展不可或缺的一种材料。随着全球环境问题越来越突出，各国环保法规趋严，消费者环保意识提高，非溶剂型环保涂料得到了快速的发展。由于粉末涂料是一种不含溶剂的固态粉末涂料，是环境友好型涂料产品重点发展的涂料。目前，热固性环氧树脂体系粉末涂料、聚酯粉末涂料、环氧树脂/聚酯体系粉末涂料在工业防腐、工业装饰、家用电器、汽车工业、办公用具、金属材料、户外建筑等外壳的涂装防护方面广泛的应用。期初，由于用于较粗的工业，因此对涂料的流平、光滑、光亮效果要求不高；随着粉末涂料逐步向汽车涂装等精细化领域应用，对粉末涂料的流平要求越来越高。

粉末涂料具有环保优势，但一个很大的不足是由于缺少低表面张力溶剂的辅助，使得粉末涂料的表面张力过大，对基材的润湿不好，容易出现缩孔等弊病，影响涂膜的美观，有损涂料的保护和装饰功能。针对粉末涂料容易出现的缩孔问题，通常采用流平剂来解决。流平剂是一种常用的涂料助剂，它能促使涂料易于与基材舒展湿润，在成膜过程中形成一个平整、光滑、均匀的涂膜。在粉末涂料使用流平剂能够有效使粉末涂料与被涂物之间具有良好的润湿性，从而克服涂膜表面由于表面张力不均匀而导致的收缩、橘皮、流痕等缺陷。

申请号为：CN201811147279.0 的专利申请公开了一种耐高温、耐水煮型流平剂，并进一步公开其制备方法，以及制备粉末涂料的用途。本发明所述粉末涂料用流平剂，通过引入氟代单体原料2-(全氟辛基)乙基甲基丙烯酸酯，极大地提高了该流平剂的耐高温及抗黄变效果；而10-羟基-2-癸烯酸及甲基丙烯醇的引入，使最终流平剂产品中同时带有羟基和羧基，极大提高了与聚酯树脂及环氧树脂的相容性，使得流平剂在粉末涂料固化时候可以参与反应，使其在高温水煮时不易流失，能更好地改善粉末涂料涂膜的表面缺陷，提高流平效果，以制得耐高温、耐水煮的粉末涂料涂膜。

申请号为：CN201711259478.6的专利申请公开了一种耐高温复合流平剂，由流平剂A和流平剂B组成，按重量分数计，流平剂A 1-100份，流平剂B 1-100份，流平剂A由有机硅树脂和助剂组成，所述流平剂B由氟碳改性聚丙烯酸酯、甘油、环氧乙烷和/或环氧丙烷组成。本发明还公开了一种耐高温复合流平剂的制备方法，分别制备流平剂A和流平剂B，再将流平剂A和流平剂B混合，常温搅拌4-20h充分混匀，得复合流平剂。本发明制得的复合流平剂，一方面具有降低表面张力的能力，另一方面保留完整的侧链甲基给予优良的滑爽性，制备工艺适应性好，生产效率高；产品不含铅、汞类有毒催化剂，环保性能好；同时产品具有良好的流平性和防污性。

申请号为：CN201811303876.8的专利申请公开了一种粉末涂料用多功能流平剂。本发明所提供粉末涂料用多功能流平剂包括流平剂单体和增光剂单体，该流平剂单体和增光剂单体质量比为1:2～3:4。本发明所提供的粉末涂料用多功能流平剂加入高软化点物质α-甲基苯乙烯，从而增加流平剂和增光剂各自软化点，之后按比例混合得到物质弹性和韧性适宜，使得流平剂和增光剂能够较好达到各自作用，且兼顾流平剂和增光剂二者特性，可减少助剂生产应用工序、成本和能耗。

申请号为：CN201510891948.5的专利申请公开了一种有机硅流平剂及其制备方法。所述的有机硅流平剂为聚醚聚酯改性有机硅氧烷，该有机硅流平剂属于聚醚聚酯改性有机硅氧烷，具有良好的流平性及稳定性，另一目的在于提供其制备方法，便于工业化生产。

申请号为：CN201610582996.0 的专利申请公开了一种丙烯酸酯类流平剂，丙烯酸酯类流平剂的各成分重量百分比为：甲基丙烯酸丁酯：15-25%、丙烯酸月桂酯：10-20%、甲基丙烯酸六氟丁酯：8-15%、甲基丙烯酸士二氟庚酯：3-5%、引发剂C：2-5%、乙二醇乙醚醋酸酯：45-60%。本发明为一种丙烯酸酯类流平剂，可以改善涂料的流动性和涂膜的平整性，具有很好的推广价值。

申请号为：CN201910400649.5的专利申请公开了一种可改善涂料复涂性能的有机硅流平剂及其应用。所述涂料包括一种有机硅流平剂，而该有机硅流平剂的制备原料包括含氢硅油和功能单体；所述功能单体分子结构中含有不饱和双键和酯基。该有机硅流平剂具有很好的流平性能，可以使各类涂料能在短时间内能够流平，缩短施工时间，提高效率。还能够使涂料具有显著的复涂效果，能够适用于刷涂底漆、中间漆、面漆等多层涂刷工艺。

目前粉末涂料常用的流平剂有丙烯酸酯均聚物和共聚物、有机硅改性丙烯酸酯聚合物、聚硅氧烷、氢化蓖麻油等，使用时通常将流平剂以一定添加量在低温挤出机中挤出分散即可。

然而，由于流平剂的耐温性较差，在粉末涂料高温固化时流平剂容易变性，甚至自身出现蜷缩,影响流平效果；同时，流平剂在粉末涂料中的添加量相对较多（1-5%）,在进行辅助湿润流平的同时，影响粉末涂料的交联固化。

发明内容

针对现有粉末涂料使用的流平剂存在耐高温性较差，影响粉末涂料交联固化的问题，本发明的第一个目的是提出一种粉末涂料专用复合流平剂的制备方法。

为达到上述目的，本发明的所述一种粉末涂料专用复合流平剂的制备方法包括如下步骤：

(1)将丙烯酸酯类单体、丙烯酸羟烷基酯、石墨烯、引发剂混合后搅拌、同时加热发生反应，分散均匀后得到石墨烯负载的丙烯酸类树脂；

(2)将步骤(1)中得到的石墨烯负载的丙烯酸类树脂与全氟改性聚丙烯酸、镓铟锡合金的液态金属复合，得到一种粉末涂料专用复合流平剂；

其中，步骤（1）中以重量份计：丙烯酸酯类单体40～50份、丙烯酸羟烷基酯30～40份、石墨烯3～5份、引发剂1～3份。

进一步优选地，步骤（1）中所述的丙烯酸酯类单体选自丙烯酸丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯和甲基丙烯酸异冰片酯中的一种或多种。

进一步优选地，步骤（1）中所述的丙烯酸酯类单体选自丙烯酸丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸正丁酯中的一种或多种。

进一步优选地，步骤（1）中以重量份计：丙烯酸酯类单体45～50份、丙烯酸羟烷基酯30～38份、石墨烯3～5份、引发剂1～3份。

进一步优选地，步骤（1）中所述引发剂选用偶氮类引发剂或过氧化物引发剂中的至少一种。

进一步优选地，步骤（1）中所述加热的温度为70～80℃，搅拌的速度控制在100～150 rpm。

进一步优选地，步骤（1）中所述搅拌的速度控制在120～150 rpm。

进一步优选地，步骤（2）中所述石墨烯负载的丙烯酸类树脂、全氟改性聚丙烯酸、镓铟锡合金的液态金属的配制质量按重量份计：石墨烯负载的丙烯酸类树脂40～50份、全氟改性聚丙烯酸10～15份、镓铟锡合金的液态金属5～8份。

进一步优选地，步骤（2）中所述石墨烯负载的丙烯酸类树脂、全氟改性聚丙烯酸、镓铟锡合金的液态金属的配制质量按重量份计：石墨烯负载的丙烯酸类树脂40～45份、全氟改性聚丙烯酸10～13份、镓铟锡合金的液态金属5～8份。

进一步优选地，步骤（2）中所述镓铟锡合金的液态金属的熔点为30℃。

本发明的第二个目的是提供一种粉末涂料专用复合流平剂。

为达到本发明的第二个目的，所述的一种粉末涂料专用复合流平剂采用上述的一种粉末涂料专用复合流平剂的制备方法制备得到。

有益效果：

1、针对现有粉末涂料使用的流平剂存在耐高温性较差，影响粉末涂料交联固化的问题，本发明将丙烯酸酯类单体、丙烯酸羟烷基酯、石墨烯、引发剂超分散后引发反应，通过石墨烯负载丙烯酸类树脂，使丙烯酸树脂的耐温性得到提高，从而在粉末涂料高温固化时丙烯酸树脂的流平效果得到发挥。

2、通过复合全氟改性聚丙烯酸、镓铟锡合金的液态金属，使得粉末涂料具有良好的舒展性以及在在金属表面的浸润性、流平性，有效消除粉末涂料涂层表面橘皮、缩孔、针孔等现象。本发明提供的复合流平剂适合在环氧树脂、聚酯类热固性粉末涂料中添加使用。特别在金属表面表现为有意的流平效果。

3、本发明流平剂为提升粉末涂料在金属表面的固化流平品质具有显著的效果。

附图说明

图1为采用实施例1的流平剂制备的涂层；

图2为采用对比例1的流平剂制备的涂层；

图3为采用对比例2的流平剂制备的涂层；

图4为采用对比例3的流平剂制备的涂层。

具体实施方式

以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包含在本发明的范围内。

实施例1

一种粉末涂料专用复合流平剂的制备方法包括如下步骤：

(1)将400g丙烯酸丁酯、300g丙烯酸羟烷基酯、32g石墨烯、10g过氧化苯甲酰引发剂混合后搅拌、同时加热发生反应，加热的温度为70℃，搅拌的速度控制在110rpm，分散均匀后得到石墨烯负载的丙烯酸类树脂；

(2)取步骤(1)中得到的石墨烯负载的丙烯酸类树脂500g与全氟改性聚丙烯酸110g、熔点为30℃的镓铟锡合金的液态金属55g复合，得到一种粉末涂料专用复合流平剂。

实施例2

一种粉末涂料专用复合流平剂的制备方法包括如下步骤：

(1)将450g丙烯酸丁酯、400g丙烯酸羟烷基酯、50g石墨烯、30g偶氮二异丁腈引发剂混合后搅拌、同时加热发生反应，加热的温度为75℃，搅拌的速度控制在110rpm，分散均匀后得到石墨烯负载的丙烯酸类树脂；

(2)取步骤(1)中得到的石墨烯负载的丙烯酸类树脂800g与全氟改性聚丙烯酸200g、熔点为30℃的镓铟锡合金的液态金属110g复合，得到一种粉末涂料专用复合流平剂。

实施例3

一种粉末涂料专用复合流平剂的制备方法包括如下步骤：

(1)将450g丙烯酸丁酯、350g丙烯酸羟烷基酯、40g石墨烯、20g、偶氮二异丁腈引发剂混合后搅拌、同时加热发生反应，加热的温度为70℃，搅拌的速度控制在110rpm，分散均匀后得到石墨烯负载的丙烯酸类树脂；

(2)取步骤(1)中得到的石墨烯负载的丙烯酸类树脂800g与全氟改性聚丙烯酸250g、熔点为30℃的镓铟锡合金的液态金属55g复合，得到一种粉末涂料专用复合流平剂。

实施例4

一种粉末涂料专用复合流平剂的制备方法包括如下步骤：

(1)将400g丙烯酸丁酯、400g丙烯酸羟烷基酯、35g石墨烯、20g过氧化苯甲酰引发剂混合后搅拌、同时加热发生反应，加热的温度为70℃，搅拌的速度控制在110rpm，分散均匀后得到石墨烯负载的丙烯酸类树脂；

(2)取步骤(1)中得到的石墨烯负载的丙烯酸类树脂500g与全氟改性聚丙烯酸110g、熔点为30℃的镓铟锡合金的液态金属55g复合，得到一种粉末涂料专用复合流平剂。

对比例1

一种粉末涂料专用复合流平剂的制备方法包括如下步骤：

(1)将400g丙烯酸丁酯、300g丙烯酸羟烷基酯、32g石墨烯、10g过氧化苯甲酰引发剂混合后搅拌、同时加热发生反应，加热的温度为70℃，搅拌的速度控制在110rpm，分散均匀后得到石墨烯负载的丙烯酸类树脂；作为一种粉末涂料专用复合流平剂。

对比例2

一种粉末涂料专用复合流平剂的制备方法包括如下步骤：

(1)将400g丙烯酸丁酯、300g丙烯酸羟烷基酯、32g石墨烯、10g过氧化苯甲酰引发剂混合后搅拌、同时加热发生反应，加热的温度为70℃，搅拌的速度控制在110rpm，分散均匀后得到石墨烯负载的丙烯酸类树脂；

(2)取步骤(1)中得到的石墨烯负载的丙烯酸类树脂500g与全氟改性聚丙烯酸110g复合，得到一种粉末涂料专用复合流平剂。

对比例3

一种粉末涂料专用复合流平剂的制备方法包括如下步骤：

将全氟改性聚丙烯酸110g、熔点为30℃的镓铟锡合金的液态金属55g复合，得到一种粉末涂料专用复合流平剂。

对实施例1-4、对比例1-3得到的流平剂的粉末涂料中高温固化流平的效果进行测试实验。基样采用环氧树脂粉末涂料DQ0038，将实施例1-4、对比例1-3得到的流平剂分别与环氧树脂粉末涂料以质量比1:10混合后，使用高压静电发生器施涂于空白金属板上，粉末涂料涂层膜厚300um。喷涂完毕后，将样品放入恒温干燥箱中进行固化，固化温度为180℃，固化时间为1h。

通过喷涂，添加实施例1-4流平剂的涂层均匀致密，流平性好，如附图1，为添加实施例1流平剂的固化涂层，涂层均匀致密。

附图2为添加了对比例1流平剂的涂层，由于流平剂中未加入氟改性聚丙烯酸、镓铟锡合金的液态金属复合，使粉末涂料的舒展性、流平性较差，有橘皮现象。

附图3为添加了对比例2流平剂的涂层，由于流平剂中未加入镓铟锡合金的液态金属复合，使粉末涂料在金属表面的舒展性和结合性受影响，涂料涂层表面出现缩孔、针孔等现象。

附图4为添加了对比例3流平剂的涂层，由于流平剂中未加入石墨烯负载的丙烯酸类树脂，使得涂层在高温固化过程中耐高温流平效果变差，出现较明显的缩孔、针孔等现象。