專利名稱：粉末涂料的制備方法
技術領域：
本發明涉及一種涂料的制備方法，特別涉及一種粉末涂料的制備方法。
背景技術：
粉末涂料是一種高速發展的涂料品種，具有節能環保、無三廢污染的優點。但是粉末涂料的應用現在還存在一些限制，其兩大缺點就是不能得到液體涂料那樣平整的涂層表面和較薄的涂層厚度，這限制了粉末涂料在很多高檔產品上的使用。表面不平整涂層太厚是由于粉末涂料的粒徑太大造成。生產粒徑在10微米以下的亞微米細粉末涂料，就能夠克服表面不平整和涂層太厚的缺點。為此，粉末涂料的細化就吸引了各國科技人員的極大興趣。Nashida等發明了添加潤滑劑的方法(USP5，498，479，USP5，567，521)，該方法使小于1 微米的氧化鋁，經過高速混合吸附在粉體表面，從而使粉體具有較好的流動性。該方法添加劑加量過多，導致流平性能、光澤度降低，較難實現工業化。常見的粉末涂料生產方法如中國發明專利CN03116963. 5所公開的一種粉末涂料的生產方法，其主要工藝步驟為混合機攪拌、熔融擠出、壓片、研磨、旋風分離。中國發明專利申請CN200410024952. 3公開了一種超細粉末涂料及其制備方法， 其粉末涂料的制備方法為粉末涂料的原料經有機溶劑溶解后在液體狀態下采用高速分散或研磨機研磨等常規液體涂料生產的分散方式進行分散，分散后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粉體。該方法中采用噴霧干燥的方法粉末涂料球體會發生團聚從而使粉末涂料的粒徑變大。同時隨著生活水平的提高，人們對涂料提出了更高的要求，要求其具有防輻射、降解有害氣體、凈化空氣、殺菌消毒等功能。納米二氧化鈦安全無毒、穩定、使用壽命長。在光和水存在的條件下，其對空氣中的有害氣體如氮氧化物、甲醛、甲苯等具有很強的降解作用和對細菌具有很強的殺滅作用。 同時，納米二氧化鈦具有很強的紫外線吸收能力，可大大降低紫外線對高分子材料的侵襲， 減少活性自由基的產生，保護高分子材料不被紫外線所降解。因此，納米二氧化鈦可賦予涂料優良的凈化空氣、抗細菌以及防輻射等性能。將納米二氧化鈦應用于涂料中為開發出功能性涂料開辟了新的途徑。另一方面，納米二氧化鈦具有小尺寸效應、量子效應和表面界面效應。在分散體系中，納米二氧化鈦顆粒與樹脂顆粒間的范德華力遠遠小于納米二氧化鈦顆粒之間的作用力，因此，沒有經過改性的納米二氧化鈦顆粒極易團聚形成大顆粒，導致其不均勻地分散在涂料中，進而對涂料的整體性能產生不利影響。為了將納米二氧化鈦的功能性應用于宏觀領域，必須通過表面接枝或包覆修飾的手段對納米二氧化鈦進行改性，改變其表面的極性和易團聚性，使其以納米尺度均勻分散在涂料中。具體實施方法可參照中國發明專利申請CN201010517691. 4納米二氧化鈦及其制備方法。氟碳涂料以其優異的耐老化性尤其是耐候性和耐化學品性等特點而廣泛用作建筑材料、家用電器和電子器件的表面涂層，市場潛力極大。現在市場上普遍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不成熟，致使成本明顯高于液體涂料。現在粉末氟碳涂料的工業生產方法是采用液氮冷卻后進行機械粉碎，得到粒徑為40微米以上的粉體。

發明內容
本發明的目的是克服上述不足提供一種粉末涂料的制備方法。實現本發明目的的技術方案是本發明包括一種粉末涂料的制備方法，包括如下步驟(1)將涂料組合物溶于溶劑中，形成液態混合物；
(2)將液態混合物進行高速球磨；(3)將高速球磨后的涂料組合物進行超聲分散；(4)將超聲分散后的涂料組合物進行真空冷凍干燥。上述粉末涂料的制備方法，所述的高速球磨的轉速為900-3000rpm。上述粉末涂料的制備方法，所述的高速球磨的轉速為1000-2500rpm。上述粉末涂料的制備方法，所述的高速球磨的轉速為1200_2200rpm。上述粉末涂料的制備方法，所述的超聲分散的頻為25-40HZ，時間為20_30分鐘每公斤。上述粉末涂料的制備方法，所述的真空冷凍干燥的真空壓力為0. 3Kpa-2. 5Kpa。上述粉末涂料的制備方法，所述的真空冷凍干燥的真空冷凍干燥的時間為1-3小時每100kg。上述粉末涂料的制備方法，所述的真空冷凍干燥的真空冷凍干燥的時間為1. 5-2 小時每100kg。上述粉末涂料的制備方法，經過步驟(1)、(2)得到的涂料組合物粒徑大于5微米時重復進行步驟(1)和( 至涂料組合物粒徑小于等于5微米時，進行步驟C3)和0)。上述粉末涂料的制備方法，還包括將冷凍干燥后的粉末涂料在旋風分離器中進行分離收集的步驟。本發明具有積極的效果(1)采用真空冷凍干燥，粉末涂料的粉體不會發生團聚； (2)粉末涂料的粒徑小于10微米。
具體實施例方式本發明所述粉末涂料包含改性納米二氧化鈦以及成膜物質。所用改性納米二氧化鈦具體制備方法如中國發明專利申請CN 201010517691.4 納米二氧化鈦及其制備方法所述。本發明所用納米二氧化鈦可以是市售的，也可以通過本領域技術人員熟知的方法制備。納米二氧化鈦的粒徑為Ι-lOOnm，優選15-95nm，更優選20-90nm。在本發明涂料中使用的成膜物質可為本領域技術人員所知的任何成膜物質，其實例為氟碳樹脂、聚氨酯樹脂、醇酸樹脂、熱固性丙烯酸樹脂、酚醛樹脂、硝化棉、氯化橡膠、浙青、改性松香樹脂、熱塑性丙烯酸樹脂等。優選在本發明粉末涂料中使用的成膜物質為氟碳樹脂。氟碳樹脂為本領域技術人員所知，其實例包括但不限于聚氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚三氟乙烯、聚四氟乙烯、聚三氟氯乙CN 102532969 A烯、乙烯-四氟乙烯共聚物、乙烯-三氟氯乙烯共聚物、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、四氟乙烯-丙烯共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯-偏氟乙烯共聚物和四氟乙烯-偏氟乙烯-丙烯酸共聚物。可使用兩種或更多種上述氟碳樹脂的混合物。更優選在本發明粉末涂料中使用聚偏氟乙烯、聚三氟乙烯或聚三氟氯乙烯。根據本發明，還可在粉末涂料中使用任何與氟碳樹脂相容的樹脂。合適的樹脂包括例如丙烯酸類樹脂、聚(乙酸乙烯酯)、聚(乙烯基甲基酮)、聚丁二烯和/或聚氨酯等。為了以下目的，通常在氟碳樹脂中添加與其相容的丙烯酸類樹脂改善對顏填料的潤濕；提高涂料對基體材料的附著力；提高漆膜的硬度；降低涂料的整體成本；以及提高涂層表面的光澤。丙烯酸類樹脂例如可基于選自(甲基)丙烯酸叔丁基氨基甲酯、(甲基)丙烯酸、 (甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸羥基乙酯、 (甲基)丙烯酸羥基丙酯、(甲基)丙烯酸羥基丁酯或其混合物的單體。為此，還在本發明粉末涂料中使用固化劑。固化劑可例如選自二異氰酸酯、異氰酸根封端的預聚體、具有縮水甘油基的丙烯酸類樹脂、異氰尿酸三縮水甘油酯、三聚氰胺或其混合物。二異氰酸酯的實例包括但不限于甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯、1，6_六亞甲基二異氰酸酯、三甲基六亞甲基二異氰酸酯、對苯二異氰酸酯、4，4’ - 二環己基甲烷二異氰酸酯、間二甲苯二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯和1，5-萘二異氰酸酯。在本發明粉末涂料中，氟碳樹脂與丙烯酸類樹脂的重量比為2-4 1，優選 2.2-2.6 1 ；丙烯酸類樹脂與固化劑的重量比為2-5 1，優選2. 5-3. 5 1。在本發明粉末涂料中，改性后的納米二氧化鈦的含量基于成膜物質的重量為 5-30 %重量％，優選8-25 %重量％，更優選10-20 %重量％，顏填料的含量基于成膜物質的重量為15-50 %重量％，優選20-45 %重量％，更優選25-40 %重量％，助劑的含量基于成膜物質的重量為1-10%重量％，優選1. 2-8%重量％，更優選1. 5-6%重量％。本發明粉末涂料還包含本領域技術人員所知的其它組分，例如顏料、填料和助劑。 顏料是無機或有機的，包括不透明顏料如鈦白粉和氧化鋅，無機混合金屬顏料，著色顏料如黃色氧化物、炭黑、酞菁綠和含鉻顏料，填充顏料如粘土、二氧化硅、滑石粉、云母、硫酸鋇和超細重鈣。填料用于向粉末涂料提供不透明性、耐久性和硬度等。填料是無機或有機的，其實例為滑石粉、碳酸鈣、硫酸鋇和二氧化硅等。助劑包括但不限于消泡劑、潤濕劑、分散劑、 乳化劑、防沉劑、穩定劑，防結皮劑、流平劑、催干劑、防流掛劑、增塑劑、消光劑、阻燃劑、防霉劑、殺菌劑、捕獲劑等。本領域技術人員可根據本發明粉末涂料所需性能如殺菌性能等確定所用其它組分的具體種類及其用量。為了得到小于10微米的亞微米粉末，將改性納米二氧化鈦、顏填料、助劑以及成膜物質溶解于適當的有機溶劑中可得涂料組合物，所用溶劑還可為脂肪族烴、芳烴、酮、酯、 二醇、醚、醚酯、二醇醚、二醇醚酯、醇、醚醇及其混合物。將涂料組合物進行高速球磨后，轉速在900-3000rpm，優選在1000_2500rpm，更優選1200_2200rpm，超聲分散，直至粒度達到 10微米以下。所得的液態混合物進行真空冷凍干燥，真空壓力保持在0. 3Kpa-2. 5Kpa之間， 所得溶劑回收再利用，所得粉末經旋風分離器收集即可得粒徑小于10微米的亞微米粉末涂料廣品ο本發明粉末涂料可通過本領域技術人員已知的任何合適方法如靜電噴涂應用于待涂覆基材表面并在例如180-220°C的溫度下高溫固化例如15-25分鐘獲得涂層。(實施例1)將改性后的納米二氧化鈦150g，700克聚偏氯乙烯(上海東氟化工科技有限公司， T-l)，280克基于甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸的丙烯酸類樹脂(上海東氟化工科技有限公司，FA)，120克2，6-甲苯二異氰酸酯，混入670克二甲苯、620克異氟爾酮、 110克鄰苯二甲酸二甲酯、70克二乙二醇單丁醚溶劑中，在900rpm的轉速下球磨1. 5小時。 超聲分散75分鐘，超聲頻率為25Hz，直至粒徑達到10微米以下，所得的液態混合物進行真空冷凍干燥2. 5分鐘，真空壓力保持在0. 3Kpa，所得溶劑回收再利用，所得粉末經旋風分離器收集即可得粉末涂料產品。(實施例2)將改性后的納米二氧化鈦150g，700克聚偏氯乙烯(上海東氟化工科技有限公司， T-l)，280克基于甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸的丙烯酸類樹脂(上海東氟化工科技有限公司，FA)，120克2，6-甲苯二異氰酸酯混入670克二甲苯、620克異氟爾酮、110 克鄰苯二甲酸二甲酯、70克二乙二醇單丁醚溶劑中，在1200rpm的轉速下球磨1小時。超聲分散75分鐘，超聲頻率為25Hz，直至粒徑達到10微米以下，所得的液態混合物進行真空冷凍干燥2. 5分鐘，超聲頻率為25Hz，真空壓力保持在0. 3Kpa，所得溶劑回收再利用，所得粉末經旋風分離器收集即可得粉末涂料產品。(實施例3):將改性后的納米二氧化鈦150g，700克聚偏氯乙烯(上海東氟化工科技有限公司， T-l)，280克基于甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸的丙烯酸類樹脂(上海東氟化工科技有限公司，FA)，120克2，6-甲苯二異氰酸酯混入670克二甲苯、620克異氟爾酮、110 克鄰苯二甲酸二甲酯、70克二乙二醇單丁醚溶劑中，在2200rpm的轉速下球磨1小時。超聲分散75分鐘，超聲頻率為25Hz，直至粒徑達到10微米以下，所得的液態混合物進行真空冷凍干燥2. 5分鐘，真空壓力保持在0. 3Kpa，所得溶劑回收再利用，所得粉末經旋風分離器收集即可得粉末涂料產品。(實施例4)將改性后的納米二氧化鈦150g，700克聚偏氯乙烯(上海東氟化工科技有限公司， Τ_1)，280克基于甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸的丙烯酸類樹脂(上海東氟化工科技有限公司，FA)，120克2，6-甲苯二異氰酸酯混入670克二甲苯、620克異氟爾酮、110 克鄰苯二甲酸二甲酯、70克二乙二醇單丁醚溶劑中，在1800rpm的轉速下球磨1小時。超聲分散75分鐘，超聲頻率為^Hz,直至粒徑達到10微米以下，所得的液態混合物進行真空冷凍干燥2. 5分鐘，真空壓力保持在0. 3Kpa，所得溶劑回收再利用，所得粉末經旋風分離器收集即可得粉末涂料產品。(實施例5)將改性后的納米二氧化鈦150g，700克聚偏氯乙烯(上海東氟化工科技有限公司， Τ_1)，280克基于甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸的丙烯酸類樹脂(上海東氟化工科技有限公司，FA)，120克2，6-甲苯二異氰酸酯混入670克二甲苯、620克異氟爾酮、110 克鄰苯二甲酸二甲酯、70克二乙二醇單丁醚溶劑中，在1800rpm的轉速下球磨1小時。超聲分散75分鐘，超聲頻率為^Hz,直至粒徑達到10微米以下，所得的液態混合物進行真空冷凍干燥2. 5分鐘，真空壓力保持在0. 3Kpa，所得溶劑回收再利用，所得粉末經旋風分離器收集即可得粉末涂料產品。(實施例6)將改性后的納米二氧化鈦150g，700克聚偏氯乙烯(上海東氟化工科技有限公司， T-l)，280克基于甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸的丙烯酸類樹脂(上海東氟化工科技有限公司，FA)，120克2，6-甲苯二異氰酸酯混入670克二甲苯、620克異氟爾酮、110 克鄰苯二甲酸二甲酯、70克二乙二醇單丁醚溶劑中，在1800rpm的轉速下球磨1小時。超聲分散75分鐘，超聲頻率為^Hz,直至粒徑達到10微米以下，所得的液態混合物進行真空冷凍干燥2. 5分鐘，真空壓力保持在0. 3Kpa，所得溶劑回收再利用，所得粉末經旋風分離器收集即可得粉末涂料產品。(實施例7)將改性后的納米二氧化鈦150g，700克聚偏氯乙烯(上海東氟化工科技有限公司， T-l)，280克基于甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸的丙烯酸類樹脂(上海東氟化工科技有限公司，FA)，120克2，6-甲苯二異氰酸酯混入670克二甲苯、620克異氟爾酮、110 克鄰苯二甲酸二甲酯、70克二乙二醇單丁醚溶劑中，在1800rpm的轉速下球磨1小時。超聲分散75分鐘，超聲頻率為，直至粒徑達到10微米以下，所得的液態混合物進行真空冷凍干燥2分鐘，真空壓力保持在1. 5Kpa，所得溶劑回收再利用，所得粉末經旋風分離器收集即可得粉末涂料產品。(實施例8):將改性后的納米二氧化鈦150g，700克聚偏氯乙烯(上海東氟化工科技有限公司， T-l)，280克基于甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸的丙烯酸類樹脂(上海東氟化工科技有限公司，FA)，120克2，6-甲苯二異氰酸酯混入670克二甲苯、620克異氟爾酮、110 克鄰苯二甲酸二甲酯、70克二乙二醇單丁醚溶劑中，在1800rpm的轉速下球磨1小時。超聲分散75分鐘，超聲頻率為40Hz，直至粒徑達到10微米以下，所得的液態混合物進行真空冷凍干燥2分鐘，真空壓力保持在2. 5Kpa，所得溶劑回收再利用，所得粉末經旋風分離器收集即可得粉末涂料產品。(實施例9)將改性后的納米二氧化鈦150g，700克聚偏氯乙烯(上海東氟化工科技有限公司， T-l)，280克基于甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸的丙烯酸類樹脂(上海東氟化工科技有限公司，FA)，120克2，6-甲苯二異氰酸酯混入670克二甲苯、620克異氟爾酮、110 克鄰苯二甲酸二甲酯、70克二乙二醇單丁醚溶劑中，在1800rpm的轉速下球磨1小時。超聲分散75分鐘，超聲頻率為40Hz，直至粒徑達到10微米以下，所得的液態混合物進行真空冷凍干燥4分鐘，真空壓力保持在2. 5Kpa，所得溶劑回收再利用，所得粉末經旋風分離器收集即可得粉末涂料產品。(實施例9)將改性后的納米二氧化鈦150g，700克聚偏氯乙烯(上海東氟化工科技有限公司， T-l)，280克基于甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸的丙烯酸類樹脂(上海東氟化工科技有限公司，FA)，120克2，6-甲苯二異氰酸酯混入670克二甲苯、620克異氟爾酮、110 克鄰苯二甲酸二甲酯、70克二乙二醇單丁醚溶劑中，在1800rpm的轉速下球磨1小時。超聲
7分散75分鐘，超聲頻率為40Hz，經過球磨和超聲分散后粒徑大于10微米shir時再進行球磨和超聲分散，直至粒徑達到10微米以下，所得的液態混合物進行真空冷凍干燥6分鐘，真空壓力保持在2. 5Kpa，所得溶劑回收再利用，所得粉末經旋風分離器收集即可得粉末涂料產品
各實施例所得粉末涂料的粒徑
權利要求
1.一種粉末涂料的制備方法，其特征在于包括如下步驟(1)將涂料組合物溶于溶劑中，形成液態混合物；(2)將液態混合物進行高速球磨；(3)將高速球磨后的涂料組合物進行超聲分散；(4)將超聲分散后的涂料組合物進行真空冷凍干燥。
2.根據權利要求1粉末涂料的制備方法，其特征在于高速球磨的轉速為 900-3000rpm。
3.根據權利要求1粉末涂料的制備方法，其特征在于高速球磨的轉速為 1000-2500rpm。
4.根據權利要求1粉末涂料的制備方法，其特征在于高速球磨的轉速為 1200-2200rpm。
5.根據權利要求1粉末涂料的制備方法，其特征在于超聲分散的頻率為25-40HZ，時間為20-30分鐘每公斤。
6.根據權利要求1粉末涂料的制備方法，其特征在于真空冷凍干燥的真空壓力為 0. 3Kpa-2. 5Kpa。
7.根據權利要求1粉末涂料的制備方法，其特征在于真空冷凍干燥的真空冷凍干燥的時間為1-3小時每IOOkg0
8.根據權利要求1粉末涂料的制備方法，其特征在于真空冷凍干燥的真空冷凍干燥的時間為1. 5-2小時每IOOkg0
9.根據權利要求1粉末涂料的制備方法，其特征在于經過步驟(1)、(2)得到的涂料組合物粒徑大于10微米時重復進行步驟(1)和( 至涂料組合物粒徑小于等于5微米時， 進行步驟⑶和⑷。
10.根據權利要求1粉末涂料的制備方法，其特征在于還包括將冷凍干燥后的粉末涂料在旋風分離器中進行分離收集的步驟。
全文摘要
本發明涉及一種粉末涂料的制備方法，該方法包括如下步驟(1)將涂料組合物溶于溶劑中，形成液態混合物；(2)將液態混合物進行高速球磨；(3)將高速球磨后的涂料組合物進行超聲分散；(4)將超聲分散后的涂料組合物進行真空冷凍干燥，該方法采用真空冷凍干燥方法，粉末涂料的粉體在干燥過程中不會發生團聚，干燥過程中粒徑不會增大，因此制得的粉末涂料的粒徑小于10微米。
文檔編號C09D127/08GK102532969SQ20101061361
公開日2012年7月4日 申請日期2010年12月30日 優先權日2010年12月30日
發明者張麗娟, 徐瑞芬, 李 昊, 紀志勇, 耿雷, 陶月明, 韓靜香 申請人:江蘇考普樂新材料股份有限公司