專利名稱：一種超疏水粉末涂料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及粉末涂料及其制作方法，具體而言為涉及一種靜電噴涂用超疏水粉末涂料及其制作方法。技術(shù)背景
隨著環(huán)保要求的提高，對大氣VOC排放量的限制越來越嚴(yán)格，傳統(tǒng)的溶劑型涂料因有機(jī)揮發(fā)成分大，對環(huán)境污染嚴(yán)重，市場份額正迅速縮小，而具有環(huán)保特性的粉末涂料、 輻射固化涂料、水性涂料正在全球涂料市場成為持續(xù)熱點(diǎn)；粉末涂料作為無溶劑涂料，符合國際上流行的“4E”原則，因此得到高速發(fā)展，開發(fā)符合環(huán)保要求的高性能涂料品種是現(xiàn)代涂料發(fā)展方向，其中高性能包括高裝飾、重防腐、超耐久、功能化以及良好的施工應(yīng)用等性倉泛。
超疏水特性是材料的一種重要功能特性。超疏水材料與水的接觸角大于150°， 而水接觸角滯后常小于5°，具有防水、防霧、防雪、防污染、抗粘連、抗氧化、防腐蝕和自清潔以及防止電流傳導(dǎo)等特點(diǎn)，在國防、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中有著廣泛的應(yīng)用；低的表面自由能和合適的表面微細(xì)結(jié)構(gòu)是固體表面產(chǎn)生超疏水特性的兩個前提條件，通過采用疏水材料作基體，或使用低表面能物質(zhì)對固體表面進(jìn)行修飾，很容易降低材料表面的自由能，因此超疏水表面制備的關(guān)鍵就在于構(gòu)建合適的表面微細(xì)結(jié)構(gòu)；目前超疏水表面主要制備方法有機(jī)械加工法、微加工法、激光刻蝕法、等離子體刻蝕法、物理氣相沉積法、化學(xué)氣相沉積法、電化學(xué)方法、溶膠_凝膠方法、聚合物溶液澆注法、靜電紡紗法、聚電解質(zhì)交替沉積法、 納米管(棒)陣列法、添加顆粒填料的聚合物溶液涂層法、采用多孔材料作基體等；上述這些方法尚存在各種問題，主要包括三類1、如何降低膜層制備成本；2、膜層的耐磨性問題；3、 膜層與被保護(hù)材料之間的結(jié)合問題。
近年來，隨著納米技術(shù)的興起，人們越來越多地將納米材料應(yīng)用于涂料。由于納米材料具有特異的性能，可以大大改善涂料性能，比如獲得高的耐磨性、紫外線屏蔽性、高的表面活性等，其應(yīng)用前景十分誘人；納米技術(shù)在超疏水表面制備方面也得到了應(yīng)用；專利 CN101417278 (一種超疏水表面的制備方法)公開了一種采用具有納米孔隙或納米修飾表面的微米或亞微米顆粒與低表面能材料復(fù)合制備超疏水表面的方法，具體為采用具有納米尺寸孔隙或表面經(jīng)過納米修飾的微米或亞微米顆粒與低表面能材料復(fù)合制備超疏水表面， 首先通過目前已經(jīng)成熟的表面活化技術(shù)對顆粒表面進(jìn)行活化，以去除顆粒表面的鈍化膜， 然后將低表面能材料、經(jīng)過表面活化的微米或亞微米顆粒、偶聯(lián)劑等均勻混合，再根據(jù)需要將混合物噴涂或涂刷在需要處理的表面上，最后自然干燥或在適當(dāng)溫度下烘干即獲得超疏水表面，該發(fā)明可解決了以往技術(shù)對特殊形狀表面處理困難的問題，工藝過程簡單，適合大批量應(yīng)用，所制作的超疏水表面使用壽命長。
專利CN101845242A (超疏水納米復(fù)合涂料及其制備方法)公開了一種超疏水納米復(fù)合涂料中各組分配比按質(zhì)量百分比計(jì)為疏水二氧化硅O. 5 10. 5%，疏水高分子材料 O. 2 5. 4%，溶劑86. 5 99. 3%，且水滴在用該涂料制成的膜表面上的接觸角為152 3169°，滾動角為I 9° ;當(dāng)涂料為透明時，制成膜的可見光透過率為80 94%，該發(fā)明還公開了上述超疏水納米復(fù)合涂料的制備方法。該發(fā)明提供的納米復(fù)合涂料不僅超疏水性優(yōu)異，產(chǎn)品價格低廉，且制備工藝設(shè)備簡易，生產(chǎn)效率高；但是，上述專利方法均使用了溶劑， 與目前涂料開發(fā)的無溶劑化發(fā)展趨勢相悖。
因此，為了適應(yīng)環(huán)保和實(shí)際應(yīng)用的需要，希望開發(fā)新型粉末涂料，同時起到減摩耐磨、抗老化、改善與被保護(hù)材料之間的結(jié)合以及涂層超疏水特性的作用。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種超疏水粉末涂料及其制作方法，其原理是在疏水樹脂粉體中加入納米陶瓷顆粒形成混合物涂料顆粒，通過靜電噴涂實(shí)現(xiàn)與需要防護(hù)的表面的結(jié)合；納米陶瓷顆粒先采用偶聯(lián)劑、分散劑預(yù)處理，然后制成樹脂包裹陶瓷顆粒的復(fù)合粉體，保證其在待涂覆表面上的鋪展，并由納米陶瓷顆粒形成納米尺度的粗糙表面；通過調(diào)整納米陶瓷顆粒的種類和加入量，可以實(shí)現(xiàn)既減摩、抗老化及改善超疏水特性，又提高被保護(hù)材料和所噴涂膜層之間的結(jié)合強(qiáng)度。
本發(fā)明提出一種超疏水粉末涂料及其制作方法，其特征在于將疏水樹脂粉體通過高速粉碎機(jī)進(jìn)行預(yù)粉碎，然后與經(jīng)預(yù)處理的納米陶瓷顆粒、固化劑一起通過雙螺桿擠出機(jī)熔融擠出，冷卻后用高速粉碎機(jī)二次粉碎，分級過篩，獲得尺寸為6(Γ90μπι的粉末涂料， 使用時采用靜電噴涂成膜，并在一定條件下進(jìn)一步固化涂料膜。
所涉及的疏水樹脂是指，在常溫、常壓條件下光滑表面與水的接觸角大于90°的有機(jī)硅化學(xué)共聚改性環(huán)氧樹脂。
所涉及的經(jīng)預(yù)處理的納米陶瓷顆粒是指，采用硅烷偶聯(lián)劑、分散劑預(yù)處理的納米 TiO2、納米硅微粉和納米Al2O3顆粒中的一種或按任意質(zhì)量比混合的幾種，其加入量占疏水樹脂質(zhì)量的5 25%，其中硅烷偶聯(lián)劑與所使用的樹脂配合，占納米陶瓷顆粒質(zhì)量的4飛％，分散劑采用聚乙烯吡咯烷酮，占納米陶瓷顆粒質(zhì)量的O. 03、. 05%。
所涉及的固化劑是指加入量占疏水樹脂質(zhì)量4 6%雙氰胺。
所涉及的靜電噴涂是指，采用靜電作用使粉末涂料沖擊在需要防護(hù)的表面上，并在表面上熔化或者軟化形成膜層。
所涉及的在一定條件下進(jìn)一步固化涂料膜是指，在18(T200°C烘烤15 25min使涂料層固化，或者采用光固化方法使膜層固化。
本發(fā)明提出的粉末涂料及其制作方法降低了施工過程對環(huán)境的污染，且施工方便，涂料膜層強(qiáng)度高、疏水特性好，既可以實(shí)現(xiàn)減摩、抗老化，又提高了被保護(hù)材料和涂料膜層之間的結(jié)合強(qiáng)度。


圖I為環(huán)氧樹脂粉末涂料靜電噴涂涂層的SEM照片；圖2為環(huán)氧樹脂涂層與水的接觸角。具體實(shí)施例
本發(fā)明可以根據(jù)以下實(shí)例實(shí)施，但不限于以下實(shí)例，在本發(fā)明中所使用的術(shù)語，除4非有另外說明，一般具有本領(lǐng)域普通技術(shù)人員通常理解的含義，應(yīng)理解，這些實(shí)施例只是為了舉例說明本發(fā)明，而非以任何方式限制本發(fā)明的范圍，在以下的實(shí)施例中，未詳細(xì)描述的各種過程和方法是本領(lǐng)域中公知的常規(guī)方法。
實(shí)施例I本實(shí)施例具體實(shí)施一種在鋁合金表面使用的改性環(huán)氧樹脂基超疏水復(fù)合粉末涂料及其制作方法，具體為將經(jīng)有機(jī)硅化學(xué)共聚改性環(huán)氧樹脂粉體在高速粉碎機(jī)進(jìn)行預(yù)粉碎， 同時將納米硅微粉采用硅烷偶聯(lián)劑、聚乙烯吡咯烷酮預(yù)處理，偶聯(lián)劑占納米硅微粉顆粒的 4 wt. %，聚乙烯吡咯烷酮占納米陶瓷顆粒的O. 03wt. % ;然后將改性環(huán)氧樹脂顆粒、占改性環(huán)氧樹脂5wt. %的經(jīng)預(yù)處理的納米娃微粉、占改性環(huán)氧樹脂4wt. %的雙氰胺一起通過雙螺桿擠出機(jī)熔融擠出，冷卻后用高速粉碎機(jī)二次粉碎，分級過篩，獲得尺寸為60 μ m的涂料顆粒；使用時采用靜電噴涂，使粉末涂料沖擊在經(jīng)脫脂除銹處理的鋁合金表面上，并在表面上形成膜層，在180°C對膜層烘烤25min，使涂料層固化成膜。
圖I為環(huán)氧樹脂粉末涂料靜電噴涂涂層的SEM照片，其中白色顆粒為納米硅微粉； 圖2為膜層與水接觸角；圖中可知，制備的膜層表面平整，納米顆粒分布均勻，膜層與水的接觸角約為154° ;經(jīng)測量，涂料膜層的鉛筆硬度為4H。
實(shí)施例2本實(shí)施例具體實(shí)施一種在銅合金表面使用的改性環(huán)氧樹脂基超疏水復(fù)合粉末涂料及其制作方法，具體為將經(jīng)有機(jī)硅化學(xué)共聚改性環(huán)氧樹脂粉體在高速粉碎機(jī)進(jìn)行預(yù)粉碎，同時將質(zhì)量比1:1的納米氧化鋁、納米TiO2采用硅烷偶聯(lián)劑、聚乙烯吡咯烷酮預(yù)處理，硅烷偶聯(lián)劑占納米陶瓷顆粒的6wt. %，聚乙烯吡咯烷酮占納米陶瓷顆粒的O. 05wt. % ;然后將改性環(huán)氧樹脂顆粒、占改性環(huán)氧樹脂25wt. %的經(jīng)預(yù)處理的納米氧化招與納米TiO2的混合物、占改性環(huán)氧樹脂6wt. %的雙氰胺一起通過雙螺桿擠出機(jī)熔融擠出，冷卻后用高速粉碎機(jī)二次粉碎，分級過篩，獲得尺寸為90 μ m的涂料顆粒；使用時采用靜電噴涂，使粉末涂料沖擊在經(jīng)脫脂除銹處理的銅合金表面上，并在表面上形成膜層，在190°C對膜層烘烤25min，使涂料層固化成膜，制備的膜層表面平整，納米顆粒分布均勻，膜層與水的接觸角約為161°，涂料膜層的鉛筆硬度為7H。
實(shí)施例3本實(shí)施例具體實(shí)施一種在鋁合金表面使用的耐老化改性環(huán)氧樹脂基超疏水復(fù)合粉末涂料及其制作方法，具體為將經(jīng)有機(jī)硅化學(xué)共聚改性環(huán)氧樹脂粉體在高速粉碎機(jī)進(jìn)行預(yù)粉碎，同時將納米TiO2粉采用硅烷偶聯(lián)劑、聚乙烯吡咯烷酮預(yù)處理，偶聯(lián)劑占納米TiO2粉顆粒的5wt. %，聚乙烯吡咯烷酮占納米TiO2粉的O. 04wt. % ;然后將改性環(huán)氧樹脂顆粒、占改性環(huán)氧樹脂15wt. %的經(jīng)預(yù)處理的納米TiO2粉、占改性環(huán)氧樹脂5wt. %的雙氰胺一起通過雙螺桿擠出機(jī)熔融擠出，冷卻后用高速粉碎機(jī)二次粉碎，分級過篩，獲得尺寸為70μπι的涂料顆粒；使用時采用靜電噴涂，使粉末涂料沖擊在經(jīng)脫脂除銹處理的鋁合金表面上，并在表面上形成膜層，采用紫外光固化方法使膜層固化。制備的膜層表面平整，納米顆粒分布均勻， 膜層與水的接觸角約為158°，涂料膜層的鉛筆硬度為6Η。
實(shí)施例4本實(shí)施例具體實(shí)施一種在合金鋼表面使用的改性環(huán)氧樹脂基超疏水復(fù)合粉末涂料及其制作方法，具體為將經(jīng)有機(jī)硅化學(xué)共聚改性環(huán)氧樹脂粉體在高速粉碎機(jī)進(jìn)行預(yù)粉碎，同5時將質(zhì)量比1:1的納米硅微粉、納米TiO2采用硅烷偶聯(lián)劑、聚乙烯吡咯烷酮預(yù)處理，偶聯(lián)劑占納米陶瓷顆粒的5wt. %，聚乙烯吡咯烷酮占納米陶瓷顆粒的O. 05wt. % ;然后將改性環(huán)氧樹脂顆粒、占改性環(huán)氧樹脂IOwt. %的經(jīng)預(yù)處理的納米娃微粉與納米TiO2的混合物、占改性環(huán)氧樹脂5wt. %的雙氰胺一起通過雙螺 桿擠出機(jī)熔融擠出，冷卻后用高速粉碎機(jī)二次粉碎，分級過篩，獲得尺寸為90 μ m的涂料顆粒；使用時采用靜電噴涂，使粉末涂料沖擊在經(jīng)脫脂除銹處理的合金鋼表面上，并在表面上形成膜層，在200°C對膜層烘烤15min，使涂料層固化成膜。制備的膜層表面平整，納米顆粒分布均勻，膜層與水的接觸角約為157°，涂料膜層的鉛筆硬度為6H。
權(quán)利要求
1.一種超疏水粉末涂料的制作方法，其特征在于將疏水樹脂粉體通過高速粉碎機(jī)進(jìn)行預(yù)粉碎，然后與經(jīng)預(yù)處理的納米陶瓷顆粒、固化劑一起通過雙螺桿擠出機(jī)熔融擠出，冷卻后用高速粉碎機(jī)二次粉碎，分級過篩，獲得尺寸為6(Γ90μπι的粉末涂料，使用時采用靜電噴涂成膜，固化成涂料膜。
2.如權(quán)利要求I所述的一種超疏水粉末涂料的制作方法，其特征在于所述的疏水樹脂是指，在常溫、常壓條件下光滑表面與水的接觸角大于90°的有機(jī)硅化學(xué)共聚改性環(huán)氧樹脂。
3.如權(quán)利要求I所述的一種超疏水粉末涂料的制作方法，其特征在于所述的經(jīng)預(yù)處理的納米陶瓷顆粒是指，采用硅烷偶聯(lián)劑、分散劑預(yù)處理的納米TiO2、納米硅微粉和納米 Al2O3顆粒中的一種或按任意質(zhì)量比混合的幾種，其加入量占疏水樹脂質(zhì)量的5 25%，其中硅烷偶聯(lián)劑占納米陶瓷顆粒質(zhì)量的4飛％，分散劑采用聚乙烯吡咯烷酮，占納米陶瓷顆粒質(zhì)量的 O. 03 O. 05%。
4.如權(quán)利要求I所述的一種超疏水粉末涂料的制作方法，其特征在于所述的固化劑是指加入量占疏水樹脂質(zhì)量4 6%雙氰胺。
5.如權(quán)利要求I所述的一種超疏水粉末涂料的制作方法，其特征在于所述的固化成涂料膜是指，在18(T20(TC烘烤15 25min使涂料層固化，或者采用光固化方法使膜層固化。
全文摘要
一種超疏水粉末涂料的制作方法，其特征在于將疏水樹脂粉體通過高速粉碎機(jī)進(jìn)行預(yù)粉碎，然后與經(jīng)預(yù)處理的納米陶瓷顆粒、固化劑一起通過雙螺桿擠出機(jī)熔融擠出，冷卻后用高速粉碎機(jī)二次粉碎，分級過篩，獲得尺寸為60~90μm的粉末涂料，使用時采用靜電噴涂成膜，并在一定條件下進(jìn)一步固化涂料膜。本發(fā)明提出的粉末涂料及其制作方法降低了施工過程對環(huán)境的污染，且施工方便，涂料膜層強(qiáng)度高、疏水特性好。
文檔編號C09D5/03GK102925028SQ20121047228
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月21日
發(fā)明者陳剛, 趙玉濤, 朱敏華, 楊勝勇 申請人:江蘇大學(xué)