铝型材用节能环保型耐气候粉末涂料的研究

　　引言

　　溶剂型涂料排放大量的挥发性有机物对大气的污染及资源的浪费已成为世界各国非常关注的问题，发展低污染涂料是21世纪的重要方向，而粉末涂料以4E(环保、经济、高效和性能卓越)优点，成为溶剂型涂料的主力替代品。

　　铝及铝合金由于具有密度小、电导热能力强、成型加工性好等优异的综合性能，在建筑、交通、能源、食品、电子等领域都有广泛的应用，已经成为现代工业中使用量仅次于钢铁的第二大金属材料[1]。随着国民经济持续增长以及全面建设小康社会的推进，消费者对铝合金型材的认识逐步提高，铝合金型材成为门窗、幕墙建筑的首选材料。粉末喷涂铝型材由于性能优良、装饰美观且价格适中，一直深受客户青睐。目前，粉末涂料应用在铝型材方面的应用已经由欧洲扩大到美洲，澳洲，远东，中东和非洲。

　　基于建筑铝型材涂覆的特点，其适用的粉末涂料应具有以下性能要求：高耐候性、强的机械性能、好的施工适应性、优异的耐蚀性、多样的色泽及高流平性的外观设计。铝型材涂覆用粉末涂料品种按树脂基料主要分为耐候性的聚酯/TGIC型、聚酯/HAA型及非耐候性的聚酯/环氧混合型[2]。在应用上，聚酯粉末涂料主要应用于铝框架、门窗、阳台、走廊和隔墙板等高防腐蚀性铝型材;而环氧树脂粉末涂料具有优异的附着性、防腐蚀性，但耐候性较差，故一般用于户内或者作为底漆使用。

　　由于TGIC本身具有毒性，欧洲、日本国家对TGIC型粉末的限制逐步严格;同时TGIC型粉末储存稳定性差，高温结团严重，性能衰减快，固化温度偏高，粉末客户也逐渐认识到其综合成本较高，TGIC将越来越成为非主流产品。而HAA型粉末的无毒环保性，优异的储存性能恰恰解决了此问题，同时HAA型固化温度较低，可实现中薄涂，大大降低了能耗和碳排放，其长期综合成本和社会效益非常明显，符合我国国情的发展。在欧洲，聚酯/HAA体系粉末成为铝型材用主要的耐候粉末涂料品种，但在我国聚酯/HAA体系粉末仅起步在家电领域应用[5]，在铝型材领域应用还完全是空白。因此，本文从节能环保、高耐候性能出发，针对铝型材研制出符合其使用特点的聚酯/HAA体系节能环保耐候型粉末涂料。

　　1　试验部分

　　1.1　原材料

　　饱和羧基聚酯树脂(工业级)，国产树脂1、国产树脂2、国产树脂3、进口树脂;β-羟烷基酰胺(SA3120，T105工业级)，六安捷通达/宁波南海化学有限公司产品;β-羟烷基酰胺(Primid XL 552，工业级)，Rohom&Hass公司产品;三缩水甘油基异氰尿酸酯(TGIC，工业级)，鞍山润德精细化工有限公司产品;金红石型钛白粉(工业级)，杜邦公司产品;硫酸钡(BaSO4，工业级)，国产产品;粉末涂料通用颜料(工业级)，汽巴(Ciba)公司产品;粉末涂料通用助剂(流平剂、脱气剂、安息香等，均为工业级)，国产产品。

　　1.2　主要设备

　　Ф30型双螺杆挤出机、万能中药粉碎机、ACM磨粉系统、小型静电喷涂设备、冲击试验仪、氙灯人工加速老化试验仪、盐雾试验箱、激光粒度分布仪等涂料及涂层性能检测设备。

　　1.3 粉末涂料及涂层制备

　　按设计配方称取各组分，万能中药粉碎机充分预混合完毕后通过双螺杆挤出机在设定温度下进行熔融挤出，挤出片料经冷却、粉碎、过筛、静电喷涂、热固化成膜，最后对涂膜进行性能测试。喷涂工艺参数如表1所示：

　　2 结果与讨论

　　2.1 聚酯树脂的选择

　　试验首先选取了国产树脂1、国产树脂2、国产树脂3、进口树脂1以及进口树脂2等不同厂家的聚酯树脂产品，按照相同配方设计制备涂层样板，送国家涂料质量监督检验中心进行氙灯老化测试，得到的老化性能比较如图1所示，具体老化实验数据如表2所示。

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