主办单位: 共青团中央   中国科协   教育部   中国社会科学院   全国学联  

承办单位: 贵州大学     

基本信息

项目名称:
低温固化聚酯/环氧粉末涂料
小类:
能源化工
简介:
本作品通过合成具有低温固化基团的不饱和聚酯树脂,并将其用于聚酯/环氧粉末涂料的改性,引入具有低温(140~160℃)活性固化基团。研究了树脂合成、涂料配方及固化剂与促进剂对粉末涂料的影响,结合粉末涂料配方设计和涂料工艺应用改进,得到既能降低固化温度同时又具有优良性能的聚酯/环氧粉末涂料。本作品可在160℃下完成固化,较普通聚酯/环氧粉末涂料降低了20~40℃,估计可节能20%以上,应用前景更广。
详细介绍:
本小组首先通过合成单体及催化剂的选择与配合,采用合适的合成控制参数,对合成树脂的聚合度、分子量分布、不饱和双键密度及分布的有效控制,制得适用的不饱和聚酯树脂;探讨了不同UP固化剂及促进剂对聚酯/环氧粉末涂料涂膜性能的影响,筛选出既能保证涂膜优异性能,又能在低温快速固化的固化体系;同时,通过研究不同涂料配方对涂膜性能的影响,选择出比较合适的配比,保证涂料在生产加工、储存和喷涂过程中具有较好的适应性和稳定性。此外,固化动力学研究结果表明UP改性聚酯/环氧粉末涂料符合160℃/15min固化工艺条件。

作品图片

  • 低温固化聚酯/环氧粉末涂料
  • 低温固化聚酯/环氧粉末涂料
  • 低温固化聚酯/环氧粉末涂料

作品专业信息

设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标

1作品设计、发明的目的 本作品针对现有的聚酯/环氧粉末涂料存在烘烤温度较高,时间较长等问题,紧扣制造业节能环保的发展趋势,结合粉末涂料的市场需求,开发一种涂膜性能优异、加工性能良好、低温下快速固化的聚酯/环氧粉末涂料,开辟了粉末涂料更广阔的应用领域,具有较好的实际应用价值。 2基本思路 传统聚酯/环氧粉末涂料需要较高反应温度来实现固化。如通过改变树脂分子中固化基团和涂料的固化体系,降低固化反应活化能,从而降低粉末涂料固化温度。不饱和聚酯树脂(UP)除可用羧基或羟基等活性端基外,还可用活性双键进行交联固化,而且适用于不同固化温度范围的UP固化交联剂都有,可选择性非常大。本作品通过采用UP树脂改性和粉末涂料配方设计调整,引入具有低温活性固化基团,结合涂料工艺应用改进,得到既能降低固化温度同时又具有优良性能的聚酯/环氧粉末涂料。 3创新点 1)引入了具有低温活性固化基团,降低反应活化能,用活性双键进行交联固化,提高交联密度; 2)筛选出了既能保证涂膜优异性能,又能在低温下快速固化的固化体系; 3)保证涂料在生产加工、储存和喷涂过程中具有很好的适应性和稳定性。 4技术关键 1)改性不饱和聚酯树脂配方的设计和制造; 2)固化体系的研究; 3)粉末涂料配方及制造工艺的研究。 5技术指标 涂膜外观:光亮丰满;附着力1级;冲击强度≥50kg.cm;铅笔硬度≥2H;柔韧性1mm;耐酸碱性≥360h;储存稳定性≥6月;固化条件:160℃,15min。

科学性、先进性

1涂料固化温度低。传统的聚酯/环氧粉末涂料通常在180~200℃/15~30min下固化,存在烘烤温度较高,时间较长的缺点。与此不同的是,本作品通过不饱和聚酯树脂的改性,引入具有低温活性固化基团,降低反应活化能和增加交联密度,可在160℃/15min下固化,比传统的降低了20~40℃,拓宽了聚酯/环氧粉末涂料的应用范围。 2涂料储存稳定性好。聚酯/环氧粉末涂料的低温固化多采用加入催化剂或在基料/固化剂体系中采用活性更高的官能基来增大粉末涂料的活性。但这使涂料产生储存稳定性和流平性差等问题。与此不同的是,本作品研制筛选出的固化交联剂固化温度特性好,只有达到固化交联剂反应温度时才迅速引发和完成交联反应,保证了涂料在生产加工、储存和喷涂过程中具有很好的适应性和稳定性。 3生产设备要求低。现在也有应用紫外光固化、近红外固化、热与辐射混合等低温固化技术,但这些技术对设备要求较高。与此不同的是,本作品的聚酯/环氧粉末涂料可以在原有的设备下使用,不需要增加设备的投入,体现了较好的实用价值。

获奖情况及鉴定结果

2011年1月在桂林市绿元化工有限公司对该材料进行了性能检测和应用考核。 应用结论: (1)该改性聚酯/环氧粉末涂料性能指标符合配电机箱技术要求。 (2)喷涂工艺性:粉末输送,喷涂附着,流平固化均很好,表面光洁细密的,涂层均匀牢固,与现有产品相当。 (3)用该粉末涂料喷涂的KWJ-0.65P产品,在160℃/15min固化工艺条件下,涂膜性能达到产品技术标准要求,其固化温度较现有产品降低20~40℃。表明具有较好的低温流平固化特性。

作品所处阶段

应用实验阶段

技术转让方式

与桂林智龙电工器材有限公司签定技术转让协议。

作品可展示的形式

样品

使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测

本作品通过用不饱和树脂进行改性,降低反应活化能和增加交联密度,同时,通过对固化体系、涂料配方以及制造工艺的研究,生产出既能在低温下快速固化又具有优良性能的聚酯/环氧粉末涂料。 聚酯/环氧粉末涂料主要用于家用电器的涂装、装饰性涂装、防锈涂装等。本作品的聚酯/环氧粉末涂料可在160℃下完成固化,较普通聚酯/环氧粉末涂料降低了20~40℃,除原有应用范围外,还可用于耐温稍低的基材的表面涂装。 根据2009-2010年粉末涂料行业发展现状,中国粉末涂料2009年的产销量约为50万吨,其中聚酯/环氧粉末涂料的约为20万吨,有较大的应用市场。本作品不饱和聚酯树脂的原材料和生产成本约为1.2万元/吨,聚酯/环氧粉末涂料成本约为1.4万元/吨,销售价格约为1.8万元/吨,与现有的产品相当。并且,本作品可在现有的设备下使用,不需要增加设备投入。此外,根据厂家经验,在160~200℃范围内,烘烤温度每降低10℃,可节能10%左右,估计本作品可节能20%以上。可预计该产品会有较好的应用前景和经济效益。

同类课题研究水平概述

国外开展低温固化聚酯/环氧粉末涂料研究具有代表性的有美国杜邦公司,该公司生产的聚酯/环氧粉末涂料最低可在300°F/10min(149℃/10min)下固化。以及日本东亚公司开发的“阿龙粉末E203”可在120℃/20min条件下固化。国内尽管有很多低温固化粉末涂料被报道,但相比之下,绝大多数研究都聚焦于环氧粉末涂料和紫外光固化粉末涂料等,而聚酯/环氧粉末涂料的低温固化研究报道相对较少。杜邦华佳化工有限公司生产的聚酯/环氧粉末涂料可在180℃/15min下固化。储存稳定性<30℃储存,可保证一年。其涂膜性能为铅笔硬度>H,冲击强度50Kg.cm,附着力0级,柔韧性2mm,耐酸性大于360h。杭州中拓塑粉材料有限公司生产的聚酯/环氧粉末涂料在180~250℃下固化。东阳市正昌粉末涂料有限公司生产的聚酯/环氧粉末涂料可在180℃/15min固化。性能均与杜邦佳华化工有限公司产品相当。采用本技术生产的聚酯/环氧粉末涂料,可在160℃/15min下固化,比普通的聚酯/环氧粉末涂料降低了20~40℃,储存稳定性大于6个月,其涂膜性能为铅笔硬度2H,冲击强度大于等于50kg.cm,附着力1级,柔韧性1mm,耐酸性大于等于360h。与国外的相比有一定的差距,与国内的相比,性能与现有产品相当,固化工艺处于国内领先水平。并且本产品生产成本与现有粉末涂料产品相当,可以在原有的设备下使用,不需要增加设备的投入,可预计该产品具有较好的应用前景和经济效益。
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