聚酯树脂基粉末涂料制备及性能研究

摘要

粉末涂料常被用来涂装于金属材料或器件的表面进行耐候性保护或表面装饰美化。目前市售的粉末涂料多数仅能应用于成型器件或产品的最终涂装。而随着工业技术快速发展，一些大型涂装用户如汽车工业、家用电器工业等领域为提高生产效率降低成本，急迫需要大量的预涂装钢板或钢带材面市，可购入后经冲压或弯剪加工形成所需产品，直接投入后续组装工序甚至直接交付最终用户使用。所以行业技术发展对粉末涂料制成涂层的耐冲击、耐折弯性能等指标提出更为严苛的要求，继续开展高性能粉末涂料制备工艺和组成成份研究具有迫切而又重要的现实意义。
　　通过广泛查阅文献，本文选定力学性能相对较好的聚酯树脂基粉末涂料作为研究对象。首先设定一组基础配方，通过研究制备工艺条件如混料时间、熔融挤出过程混炼段温度、主螺杆转速、喂料转速等工艺参数以及磨粉系统主磨、副磨转速等工艺参数对制成涂料及涂层性能的影响规律，获得最佳的制备工艺组合为:高速混合机运行时间控制在6min左右，双螺杆挤出机混炼段温度110℃，主螺杆转速45Hz、喂料转速35Hz。当粉末涂料的粒度控制在40um左右时，具有最好的上粉率和流平性匹配，对应应将ACM磨粉系统的工艺参数设定为主磨转速5000rad/min、副磨转速2500rad/min。
　　在此基础上，通过研究不同类型聚酯树脂及含量、固化剂含量及改性处理、颜填料类型以及不同助剂含量对粉末涂料及涂层综合性能的影响规律，发现P9335型聚酯树脂基粉末涂料制成的涂层胶化时间最短，涂层耐冲击性能和耐折弯性能最好，适宜的P9335聚酯树脂含量应为55％。TGIC固化剂的最佳用量为3.85％，且经微细化改性处理后涂层流平性、光泽及耐冲击性能均有显著提高。R996金红石型钛白粉宜于作为聚酯树脂粉末涂料的白色颜料，而沉淀硫酸钡用作填料时因其吸油量最小，对提高涂层的熔融流动性和光泽度均有益处。助剂能对涂层综合性能起到重要调节作用—L88型流平剂用量在1％时涂层光亮丰满，流平性最好;钛酸酯偶联剂含量达到聚酯树脂的0.75％时，能使无机颜填料在有机成份中获得较佳的分散效果;边缘覆盖剂用量为1％时即可达到较为理想的遮盖效果。
　　最后按照优化出的配方即P9335聚酯树脂∶改性TGIC固化剂∶R996金红石型钛白粉∶沉淀硫酸钡∶L88流平剂∶钛酸酯偶联剂∶边缘覆盖剂之比等于55∶3.85∶20∶16.24∶1∶0.41∶1（百分比差额为安息香、抗氧剂和紫外线吸收剂等辅助助剂用量）进行配料，采用已确定的制备工艺制成的聚酯树脂基粉末涂料平均粒度约为37um;涂层流平性好，光泽度高，耐候性能优异，且硬度≥2H，与基材表面附着力可达0级;涂层可耐受50Kg·cm正反冲击试验，涂层样板经180°折弯实验后，在折弯处仍未发生涂层开裂或剥落等现象，说明本文研究制备获得的聚酯树脂基粉末涂料应可满足工程实践中预涂装金属板带材涂装性能要求。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 粉末涂料的特点、用途及分类

1．1．1 粉末涂料的特点及用途

1．1．2 粉末涂料的分类

1．2 粉末涂料国内外研究进展

1．3 粉末涂料及涂层制备工艺基本过程

1．3．1 粉末涂料制备过程

1．3．2 粉末涂料涂装过程

1．4 聚酯树脂基粉末涂料的组成成份及属性

1．4．1 聚酯树脂

1．4．2 固化剂

1．4．3 颜填料

1．4．4 助剂

1．5 本文研究内容的提出及研究意义

2 实验方法

2．1 实验所用原辅材料

2．2 样品制备基本过程

2．2．1 样品制备主要设备

2．2．2 样品制备基本过程

2．3 样品性能表征

2．3．1 粉末涂料物化特性表征

2．3．2 粉末涂料成膜特性与涂层性能表征

3 制备工艺条件对聚酯树脂基粉末涂料物化性能的影响

3．1 物料混合机工艺条件的影响

3．2 双螺杆挤出机工艺参数影响

3．3 粉碎过程的影响

3．3．1 粗粉碎

3．3．2 细粉碎

3．4 本章小结

4 聚酯树脂基粉末涂料组分变化对其性能的影响

4．1 聚酉旨树脂的影响

4．1．1 不同类型聚酯树脂的影响

4．1．2 聚酯树脂含量变化的影响

4．2 固化剂的影响

4．2．1 固化剂配比影响

4．2．2 固化剂微细化改性对性能影响

4．3 颜填料的影响

4．3．1 颜料的影响

4．3．2 不同填料对比

4．4 助剂的影响

4．4．1 流平剂

4．4．2 偶联剂

4．4．3 边缘覆盖剂

4．5 优化配方及涂料涂层综合性能评估

4．6 本章小结

结论

致谢

参考文献

附录

攻读学位期间的研究成果