技术领域
本发明属于粉末涂料技术领域，具体涉及一种粉末涂料用增光剂及其制备方法与应用。
背景技术
粉末涂料以其经济、环保、高效和性能卓越等优点，正逐渐替代有机溶剂型涂料，成为涂料行业中的重要发展方向，一直保持着较快的增长速度。尤其是聚酯类粉末涂料更以其优异的耐久性、装饰性和加工成型性等特点，广泛应用于涂装领域。
粉末涂料一般是以树脂类物质为成膜物质，加入固化剂，辅以流平剂、助剂、颜料、填料、增光剂等组分，经混合、熔融等工序加工制成粉末涂料。所述粉末涂料经静电喷涂于处理后的制件上，在一定的温度、时间内，树脂熔融、交联后固化成平整、坚硬而又有柔性的涂膜。固化后的涂膜不会因温度的升高而重新软化，且该涂料无溶剂、无污染、100％成膜，既节省资源，又节省能源。而添加了增光剂的粉末涂料在固化后获得的涂层具有光泽度高、漆膜丰满、颜色适宜等特性。
增光剂，又称光亮剂，是一种以丙烯酸酯共聚物为主体的粉末涂料助剂。由于其分子中含有一定数量的极性基因，因此对粉末涂料中的极性添加物(如颜料，填料)及被涂基材(如铁，铝等金属)具有良好的润湿作用，从而在粉末涂料的制造与施工过程中，有效的起到消除缩孔、鱼眼、针孔，提高涂层光泽度，改善粉末涂层的流平效果和平整度，增进对底村的润湿性能和提高颜料的分散性。
但是，传统的粉末涂料增光剂一般都是使用丙烯酸丁酯均聚或者丙烯酸丁酯与甲基丙烯酸甲酯共聚物制得，但是传统增光剂的分子结构相对单一，并且导致与粉末涂料体系的相容性较差，且由于一般增光剂的亲水性强，而疏水性链段则显不足，在使用过程中容易迁出涂层，尤其会导致粉末涂料的耐水煮性能稍差，亟待改善。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种与粉末涂料的相容性较好，增光性能明显，且耐水性能较好的粉末涂料用增光剂。
为解决上述技术问题，本发明所述的粉末涂料用增光剂，主要由丙烯酸酯和丁烯酸酯为原料经共聚反应制成，所述增光剂的原料组成包括：顺丁烯二酸二甲酯、丙烯酸叔丁酯以及(全氟环己基)甲基丙烯酸酯，并加入封端剂、引发剂及有机溶剂，经共聚反应制成。
所述原料中，所述顺丁烯二酸二甲酯、丙烯酸叔丁酯以及(全氟环己基)甲基丙烯酸酯的摩尔比为20-50：15-35：10-25。
所述顺丁烯二酸二甲酯、丙烯酸叔丁酯以及(全氟环己基)甲基丙烯酸酯的摩尔比为35：25：18。
所述封端剂包括环戊烯，其添加量为所述顺丁烯二酸二甲酯、丙烯酸叔丁酯以及(全氟环己基)甲基丙烯酸酯单体总质量的2-6wt％。
所述引发剂包括过氧化苯甲酰，其添加量为所述顺丁烯二酸二甲酯、丙烯酸叔丁酯以及(全氟环己基)甲基丙烯酸酯单体总质量的0.2-0.5wt％。
所述有机溶剂包括N,N-二甲基甲酰胺。
本发明还公开了一种制备所述的粉末涂料用增光剂的方法，包括如下步骤：
(1)取配方量的顺丁烯二酸二甲酯、丙烯酸叔丁酯及(全氟环己基)甲基丙烯酸酯加入混合器内充分混匀；
(2)控制反应温度低于20℃，并加入配方量的引发剂混匀；
(3)随后加入所述有机溶剂，并在氮气保护下逐步升温至100℃，待稳定后，保持反应温度为100-105℃进行共聚反应；
(4)待反应结束后，降低反应体系温度至70-80℃，并加入配方量的所述封端剂进行聚合处理；
(5)减压脱除所述有机溶剂及未反应的各原料单体，200℃下收集无色的粘稠液体，冷却至室温即为无色固体树脂状增光剂。
所述步骤(5)中，还包括在减压脱除溶剂前，将整个反应体系升温至180-200℃的步骤。
本发明还公开了所述的粉末涂料用增光剂用于制备粉末涂料的用途。
所述粉末涂料为聚酯--环氧树脂型粉末涂料。
本发明所述粉末涂料用增光剂，采用顺丁烯二酸二甲酯、丙烯酸叔丁酯以及(全氟环己基)甲基丙烯酸酯为原料，经共聚反应制备成分子结构中疏水与亲水链段共存的三元共聚物作为链段主体，整个共聚物中疏水与亲水基团比较规整，制得的共聚物疏水与亲水相对均衡，相对于现有常规丙烯酸型增光剂，其与粉末涂料的相容性更好，可以较好地润湿基材、提高附着力，制得涂料的抗冲击性能更优，固化成膜优良且粉末涂料的流平性更好。本发明所述增光剂采用环戊烯进行封端共聚，有利于形成更加规整的端基链段，使得增光剂分子结构较统一，同时达到轻微迁移到涂层表面的功能，增光性能明显，可以制备高光泽粉末涂料之用；且氟代原料提高了增光剂的耐水性能，水煮能力明显提高。本发明所述增光剂进一步提高了粉末涂料的性能，并拓宽了粉末涂料的应用领域。
具体实施方式
实施例1
本实施例所述增光剂的制备原料包括：
顺丁烯二酸二甲酯20mol、丙烯酸叔丁酯35mol、(全氟环己基)甲基丙烯酸酯15mol；
环戊烯，占所述顺丁烯二酸二甲酯、丙烯酸叔丁酯以及(全氟环己基)甲基丙烯酸酯单体总质量的6％；
过氧化苯甲酰，占所述顺丁烯二酸二甲酯、丙烯酸叔丁酯以及(全氟环己基)甲基丙烯酸酯单体总质量的0.5％；以及过量的N,N-二甲基甲酰胺有机溶剂。
本实施例所述制备粉末涂料用增光剂的方法，包括如下步骤：
(1)取配方量的顺丁烯二酸二甲酯、丙烯酸叔丁酯及(全氟环己基)甲基丙烯酸酯加入混合器内充分混匀；
(2)将混合器通冷冻水进行冷却，控制反应温度18-20℃，向上述混合器中加入配方量的过氧化苯甲酰混匀；
(3)随后向反应釜中加入过量的N,N-二甲基甲酰胺为溶剂，并在氮气保护下逐步升温至100℃，稳定一段时间后，启动计量泵将混合器中的混合单体溶液均匀滴入反应釜，滴加时间为2-4小时，期间保持反应温度为100-105℃进行共聚反应；混合单体加完后，保温反应0.5-1.5h，促成聚合物树脂的充分形成；
(4)待反应结束后，降低反应体系温度至70-80℃，并加入配方量的环己烯作为封端剂，并在此温度下进行聚合处理1-2h；
(5)将整个反应体系升温至180-200℃，减压脱除所述有机溶剂及未反应的各原料单体，200℃下收集无色的粘稠液体，冷却至室温即为无色固体树脂状增光剂。
实施例2
本实施例所述增光剂的制备原料包括：
顺丁烯二酸二甲酯50mol、丙烯酸叔丁酯25mol、(全氟环己基)甲基丙烯酸酯10mol；
环戊烯，占所述顺丁烯二酸二甲酯、丙烯酸叔丁酯以及(全氟环己基)甲基丙烯酸酯单体总质量的2％；
过氧化苯甲酰，占所述顺丁烯二酸二甲酯、丙烯酸叔丁酯以及(全氟环己基)甲基丙烯酸酯单体总质量的0.2％；以及过量的N,N-二甲基甲酰胺有机溶剂。
本实施例制备所述粉末涂料用增光剂的方法同实施例1。
实施例3
本实施例所述增光剂的制备原料包括：
顺丁烯二酸二甲酯35mol、丙烯酸叔丁酯25mol、(全氟环己基)甲基丙烯酸酯18mol；
环戊烯，占所述顺丁烯二酸二甲酯、丙烯酸叔丁酯以及(全氟环己基)甲基丙烯酸酯单体总质量的4％；
过氧化苯甲酰，占所述顺丁烯二酸二甲酯、丙烯酸叔丁酯以及(全氟环己基)甲基丙烯酸酯单体总质量的0.3％；以及过量的N,N-二甲基甲酰胺有机溶剂。
本实施例制备所述粉末涂料用增光剂的方法同实施例1。
实施例4
本实施例所述增光剂的制备原料包括：
顺丁烯二酸二甲酯40mol、丙烯酸叔丁酯20mol、(全氟环己基)甲基丙烯酸酯20mol；
环戊烯，占所述顺丁烯二酸二甲酯、丙烯酸叔丁酯以及(全氟环己基)甲基丙烯酸酯单体总质量的5％；
过氧化苯甲酰，占所述顺丁烯二酸二甲酯、丙烯酸叔丁酯以及(全氟环己基)甲基丙烯酸酯单体总质量的0.4％；以及
过量的N,N-二甲基甲酰胺有机溶剂。
本实施例制备所述粉末涂料用增光剂的方法同实施例1。
实施例5
本实施例所述增光剂的制备原料包括：
顺丁烯二酸二甲酯50mol、丙烯酸叔丁酯15mol、(全氟环己基)甲基丙烯酸酯25mol；
环戊烯，占所述顺丁烯二酸二甲酯、丙烯酸叔丁酯以及(全氟环己基)甲基丙烯酸酯单体总质量的3％；
过氧化苯甲酰，占所述顺丁烯二酸二甲酯、丙烯酸叔丁酯以及(全氟环己基)甲基丙烯酸酯单体总质量的0.25％；以及
过量的N,N-二甲基甲酰胺有机溶剂。
本实施例制备所述粉末涂料用增光剂的方法同实施例1。
应用例1-5
分别利用本发明实施例1-5中制备的增光剂制备粉末涂料，具体组分包括：取双酚A型环氧树脂E-1240kg，双氰胺固化剂(DYHARD100S)40kg，硫酸钡填料35kg，钛白粉CR826颜料35kg，固化促进剂(BASF2-MI)0.5kg，润湿分散剂(THIXATROL ST)0.5kg，流动助剂氧化铝0.5kg，以及实施例1-5中制备的增光剂1kg。
对比应用例
本对比例所制备粉末涂料的原料与应用例1-5相同，其区别仅在于，所述增光剂选用现有常规粉末涂料用701丙烯酸型增光剂。
实验例
1、增光剂性能检测
按照现有常规方法对上述实施例1-5中制备得到的增光剂进行性能检测，并记录见下表1。
表1增光剂性能检测
编号 外观 软化点/℃ Tg/℃ 重均分子量 实施例1 浅黄色透明颗粒 110-115 50-55 12000-14000 实施例2 浅黄色透明颗粒 110-115 50-55 12000-14000 实施例3 无色透明颗粒 115-120 55-60 14000-16000 实施例4 无色透明颗粒 120-125 60-65 16000-18000 实施例5 无色透明颗粒 125-128 65-70 18000-20000
可见，本发明所述增光剂性能稳定、尤其是玻璃化温度和软化点较高，所述增光剂的性能进一步提高。
2、粉末涂料性能检测
分别取应用例1-5及对比应用例中所述粉末涂料的原料混匀，并用螺杆挤出机分别挤出、压片、破碎，然后将片料粉碎过筛制成粉末涂料。粉末涂料采用静电喷枪喷涂在经表面磷化处理后的金属板上，经200℃/10-15min固化，然后将做好的样板放到去离子水的烧杯中柱2h，再进行各种性能检测，记录于表2。
按照Qualicoat 12thd的标准测试方法对上述各样品所得涂层进行耐水煮测试，具体为：将涂层样本置于100℃下沸腾的去离子水中煮，选择在水煮不同的时间后取出涂层样本，冷却至室温，在表面用一个胶带粘上，确保其表面的空气气泡不超过2个，一分钟后以45°角快速而均匀地拉去胶带后没有任何缺陷或剥离，且颜色没有明显变化。各涂层的耐水煮性能结果如表2所示。
表2粉末涂料性能检测结果
上表检测数据显示，本发明所述粉末涂料用增光剂的疏水与亲水性能较为均匀，疏水与亲水相对均衡，与粉末涂料的相容性较好，可以较好地润湿基材、提高附着力的同时，达到轻微迁移到涂层表面的功能，该增光剂可以制备高光泽粉末涂层，增光性能明显，同时固化成膜优良且粉末涂料的流平性好；并且氟代原料提高了增光剂的耐水性能，水煮能力明显提高。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。