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铝型材用节能环保型耐气候粉末涂料的研究

来源:广州擎天实业有限公司粉末涂料分公司  作者:张捷 高庆福 王景宏  日期:2013-9-9
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  摘要:研究了配方组成中树脂酸值范围、固化剂种类及用量、填料类型及透气剂用量等对聚酯/β-羟烷基酰胺(HAA)体系环保耐候型粉末涂料涂层性能的影响,得到了适用于铝型材涂装的粉末涂料产品,且各性能指标达到铝型材相关国家标准。本文还将聚酯/HAA与聚酯/ TGIC体系进行了综合性能对比,结果表明聚酯/HAA型铝型材用粉末涂料产品完全可以替代目前聚酯/TGIC体系粉末涂料,其综合性能相当,并且在节能、健康环保、存储稳定性和成本方面则更具优势。
  关键词:铝型材;节能环保;耐候粉末涂料;聚酯树脂

  (2)酸值增加,表明单位质量端羧基聚酯树脂中的羧基含量相应增加,而羧基是聚酯树脂分子中实际参与反应的基团,从而聚酯树脂的反应活性增大,反应速度加快。如果固化剂用量足够,那么反应速度将大大提升,甚至可以降低固化反应所需要的温度,从而实现低温固化。然而,粉末涂料不同于溶剂型涂料,涂层不可避免的存在橘皮,固化活性增加太快必将影响涂层的流平性能,使得橘皮加重。

 ①

  (3)由羧基聚酯树脂与T105的反应方程式①可知,与TGIC体系不同,HAA体系在固化反应过程中有小分子(H2O)的产生,由于环境温度远高于100℃,因此固化过程中还伴随有水分子受热后从熔融状态的涂膜中脱除的过程,如果体系的反应速度过快,则体系的黏度迅速增加,与涂膜过厚的影响一样,将不利于水份的挥发,同时高酸值树脂由于可参与反应的活性基团增加,导致产生的水份也相应增加,也在一定程度上增大了针孔出现的几率。针孔的产生将降低涂层的致密度,从而降低涂膜的耐蚀性能。

  (4)饱和羧基聚酯树脂是通过多元醇和多元酸进行缩聚反应制得的,高酸值树脂的制备通常需要添加偏苯三酸酐一类的原材料,而该类型物质会相对降低涂层的耐候性能,因而从耐候性方面考虑,不适宜选用酸值过高的聚酯树脂[3,4]。

  综上所述,本实验选用国产树脂2厂酸值在30~35之间的饱和羧基聚酯树脂。

  2.2 固化剂的影响

  试验选取酸值为30~35mgKOH/g的饱和羧基聚酯树脂(国产树脂2),选用通用型流平剂、脱气剂、安息香及钛白粉等,按照铝型材用粉末涂料进行配方设计,对比了进口和国产三种固化剂对涂层性能的影响,结果如表4所示。

  表4 不同固化剂类型的粉末涂料性能对比

  对比表4中各项性能检测结果不难发现,三种固化剂产品均能实现较好的固化效果, XL552和SA3120和T05在国内的应用最为广泛,前者属于进口产品,纯度与产品的质量稳定性稍高,反应活性相对偏高一些,但价格偏贵,提高了配方材料成本。由上表数据可知,通过SA3120、T105制得的粉末涂料性能同XL552相差不大,因而推荐使用价格更合理的国产固化剂。

  如前所述,HAA体系的固化反应活性除了与固化剂种类有关外,还受到固化剂用量的影响。试验在表4基础上,以T105为固化剂,对比了不同用量条件下的涂层性能情况,实验结果如表5所示。

  表5 固化剂用量对涂层性能的影响

  从上表可以看出,随着固化剂用量的增加,体系的反应活性增加(胶化时间变短)。固化剂用量较少时,涂层的物理性能和耐化学品性能相对较差,这是由于固化不完全导致的,但当固化剂用量超过一定的程度时,除了增加配方成本,还会因为胶化时间急剧变短而影响涂层的流平。同时过量的固化剂由于β-羟烷基酰胺固化剂它本身属于亲水性的,因此导致涂层耐水性能下降。还有不同生产厂家生产的聚酯树脂其酸值范围各不相同,即使是同一公司的产品,也会因为生产批次的不同导致酸值或多或少的存在一些变动,因此在配方设计时,应当根据所选用牌号的聚酯树脂的酸值情况,首先计算理论用量,然后在此基础上通过具体试验进行验证,最终确定固化剂用量。

  对于本次试验选用的酸值为30~35mgKOH/g的聚酯树脂,采用T105作为固化剂,其推荐的配方用量为9.5~10.5g SA3120/200g树脂。

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