基本信息
- 项目名称：
- 低温固化聚酯/环氧粉末涂料
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 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。
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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。
