[发明专利]纳米复合粉末涂料及其分散聚合制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米粉体复合材料制造领域，特别涉及纳米复合粉末涂料及其分散聚合制造方法。

背景技术

粉末涂料具有环保节能和经济高效的优点，在生产和施工中没有溶剂污染，属于一类典型的环保涂料，广泛用于石油天然气管道防腐、汽车制造、空调、冰箱、洗衣机和五金家电等制造领域，近年来随着节能减排要求严格使粉末涂料得到了迅猛发展。

粉末涂料由树脂加颜料和少量助剂为原料，经过混合升温熔融挤出后冷却破碎成小片状，再经机械粉碎成需要的粉末，它属于物理机械粉碎方法。通常的工艺包括树脂合成、物料混合、加热熔融、冷却造粒、机械粉碎、过筛分级等六大工艺步骤。显然，传统工艺存在流程长，设备投资大、浪费工时、浪费能源等缺点，另外，在生产过程中还易产生粉尘污染。

目前粉末涂料的应用上也还存在一些限制，一是不能得到液体涂料那样平整的涂层表面；二是不能得到液体涂料那样较薄涂层厚度，这就限制了它在很多高档产品上的使用，也限制了涂装成本的进一步降低。其主要原因是粉末涂料粒子的粒径大和形状不规则所造成，常规粉末涂料粒径在30-70微米，涂层厚度为60-100微米，而液体涂料涂层一般在20-30微米。粉末涂料膜厚如果在50微米以下，涂层会因厚度不均而出现桔皮或部分露底现象。如果制造20微米以下超细粉末涂料，且涂料粒子为规则的球型结构，就可克服它表面涂层不平整和涂层太厚的缺点。

为解决粉末涂料制造工艺流程长和应用上的缺点，许多研究人员进行了一些探索和尝试。我们曾发明了微悬浮一步制造方法(CN14556613A)，虽然可以克服制造工艺流程长的不足，但该方法制备的粉末粒径大(大于30微米)。Nishida等发明了添加润滑剂的方法(USP5,567,521)，使粉体具有较好的流动性，得到了小粒径流动性好的产品，但添加润滑剂加量太多，在光泽和流平性方面带来负作用，较难实现工业化。郭黎晓等(200410024952.3)采用有机溶剂将涂料树脂溶解，加入颜填料，经过高速分散进行加压喷雾干燥得到粉末涂料，虽然粉末粒径较小(10-25微米)，但该法需要使用大量有机溶剂来溶解树脂。近年来，随着纳米材料研究的深入，还出现了一些纳米粉末涂料，借助纳米材料的一些独特性能，实现涂层的功能化，如抗紫外线性，抗菌性，防静电性能等。专利CN1462783A通过在涂料中加入无机纳米抗菌剂制备了环氧粉末涂料，涂层具有明显的抗菌性能；专利ZL 03117985.1使用粒径为10～100nm的纳米无机纳米复合材料，改性的耐候型聚氨酯粉末涂料，其抗老化指标较不含无机纳米复合材料的聚氨酯粉末涂料提高了100％～200％，硬度、附着力、冲击强度等较不含无机纳米复合材料的粉末涂料有一定程度的提高。但这些纳米粉末涂料的制造工艺都是传统工艺，按预混合、熔融挤出混合、冷却、破碎、细粉碎、分级过筛等六道工序实现。

纳米二氧化钛、纳米氧化锌和纳米氧化硅等纳米材料具有具有良好的屏蔽紫外线、光催化、抗菌除臭和电学性能，利用这些纳米材料可以制备功能性的粉末涂料，但纳米粒子粒径小，比表面积和表面能极大，很容易团聚，即使通过化学方法得到的初级粒子尺寸达到纳米级，但这些初级粒子在加工粉末涂料过程中仍很会发生团聚，成为几百纳米甚至更大尺寸的团聚体，所以单纯的无机纳米粒子不易分散于有机聚合物中，并且有机聚合物与无机粒子之间常有严重的相分离现象。这严重阻碍了纳米粒子性能的发挥，因此提高纳米粒子在粉末涂料聚合物中的分散显得尤为重要。另外，通过熔融挤出粉碎法制备的粉末涂料粒子形态不规则，含有片状、三角、四方状或球状等多种，这会影响粉末涂料在使用中的流平性。

发明内容