耐候性粉末涂料品種介紹

3.1熱塑性粉末涂料

3.1.1 聚乙烯粉末涂料（PE）

這是開(kāi)發(fā)應(yīng)用早的粉末，在熱塑性粉末中產(chǎn)量大，用途廣, 多采用低密度聚乙烯，具有如下優(yōu)點(diǎn)：

· 涂層耐水，耐酸堿；
· 涂層具有良好的隔熱和電絕緣性；
· 涂層拉伸強(qiáng)度、柔韌性及抗沖擊性很好；
· 原料來(lái)源豐富，價(jià)格低，無(wú)毒；
· 受紫外線照射易開(kāi)裂，不能長(zhǎng)期用于戶外，在戶外建筑場(chǎng)合能用3~4年；
· 抗低溫性好，-30°C保持400h以上無(wú)開(kāi)裂，可用于北方嚴(yán)寒的環(huán)境。

3.1.2 聚氯乙烯粉末涂料（PVC）

PVC粉末具有如下特點(diǎn)：
·顏色配制范圍寬;
·涂層耐溫性好，并耐酸堿和鹽霧；
·耐醇類、汽油、芳烴類溶劑；
·絕緣性好；
·原料豐富。

3.1.1 聚酰胺（尼龍）
依據(jù)原料可分為：①尼龍1010（國(guó)產(chǎn)）、②尼龍11和12（進(jìn)口）。
尼龍粉末具有獨(dú)特的耐磨性和物理機(jī)械性能。戶外耐久性也非常突出。

3.1.3 聚酯粉末涂料
由飽和聚酯、顏填料、流平劑及其它助劑構(gòu)成，粉末軟化點(diǎn)高，Tg也高，貯存穩(wěn)定性非常好，具有很好的機(jī)械性能和耐化學(xué)藥品性，但不耐熱、不耐溶劑。可用于變壓器外殼、馬路護(hù)欄、儲(chǔ)槽等的涂裝。

3.1.5 氟樹(shù)脂粉末涂料
氟樹(shù)脂種類很多，能用作粉末的主要有聚偏氟乙烯（PVdF），這種涂料耐熱性﹑機(jī)械性能和戶外耐久性都非常突出。廣泛用在耐高溫﹑抗劃傷﹑抗粘貼及超耐候等方面。國(guó)外已多次報(bào)道過(guò)這種粉末在超高層建筑上的應(yīng)用。

3.2 熱固性粉末涂料

能夠適應(yīng)戶外應(yīng)用條件的熱固性粉末涂料有以下品種：

3.2.1 聚酯/異氰脲酸三縮水甘油酯（TGIC）
異氰脲酸三縮水甘油酯（TGIC）作固化劑的聚酯粉末涂料是國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的耐候性粉末。
TGIC 環(huán)氧值>0.92，熔點(diǎn) 95°C，白色粉末。
通常TGIC與低酸值的羧基聚酯配合，兩者的品種和質(zhì)量對(duì)粉末涂層的耐候性有重大影響，如何選擇聚酯和TGIC以滿足高耐候性要求，本文作者在《鋁型材用粉末涂料的研制》一文中有詳細(xì)論述。
這類粉末具有如下優(yōu)點(diǎn)：
·涂層光滑致密，無(wú)針孔等弊病。
·耐熱性較好，烘烤過(guò)程不易泛黃。
·物理化學(xué)性能好。
·可配制各類顏色和花紋的粉末涂料。
但TGIC對(duì)皮膚有刺激，其毒性問(wèn)題倍受關(guān)注，歷來(lái)頗有爭(zhēng)議，許多國(guó)家都在開(kāi)發(fā)TGIC的替代品。

3.2.2 聚酯/羥烷基酰胺（HMMA）

常見(jiàn)的羥烷基酰胺（HMMA）一般商品號(hào)有：羅門哈斯（RohmHass）公司的Primid XL552，臺(tái)灣優(yōu)美特公司的Eumate 350，寧波南海藥化的T105M以及常州牛塘的NT552等。
外觀為淡黃至白色粉末，熔點(diǎn)110~120°C，羥值80~90mgKOH/g。
羥烷基酰胺反應(yīng)活性比TGIC強(qiáng)，可在較低溫度下固化，所配制的粉末Tg比TGIC系的略高，貯存性更好。
羥烷基酰胺在固化聚酯的過(guò)程中釋放水等小分子化合物，涂層過(guò)厚即容易出現(xiàn)針孔。耐熱性較TGIC系為差。用羥烷基酰胺配制的高光平面粉末，因表面不夠致密，而影響其裝飾性，多用于生產(chǎn)砂紋﹑錘紋等不要求平整外觀的粉末。
羥烷基酰胺系列粉末可用摩擦槍噴涂。
經(jīng)多年跟蹤測(cè)試，羥烷基酰胺系列粉末具有與TGIC系列粉末相當(dāng)?shù)膽敉饽途眯浴?/p>

3.2.3 聚酯/低分子量環(huán)氧樹(shù)脂（PT910）

PT910是瑞士汽巴（Ciba）公司推出的新型聚酯固化劑，熔點(diǎn)95~105°C，環(huán)氧當(dāng)量141~154。與其配合的聚酯一般都經(jīng)過(guò)專門選擇（盡量選用高Tg的聚酯），如比利時(shí)優(yōu)西比（UCB）的CC800，CC802等。

用PT910配制的粉末除耐候性稍差外，其它各項(xiàng)性能很好。

3.2.4 羥基聚酯/四甲氧基甲基甘脲（Link 1174）

Link1174 由美國(guó)氰特（Cytec）公司推出。

在磺酸類催化劑的作用下，用四甲氧基甲基甘脲固化羥基聚酯，固化過(guò)程中釋放甲醇，涂層過(guò)厚會(huì)出現(xiàn)針孔或起泡。粉末貯存性比較差，夏天易結(jié)塊。

3.2.5 聚氨酯粉末涂料（PU）

PU粉末是用封閉型異氰酸酯固化羥端基聚酯而制成的。

作為固化劑的封閉型異氰酸酯主要有芳香族和脂肪族兩種。芳香族的異氰酸酯耐候性較差，主要用于室內(nèi)、防腐蝕、抗污染等方面，如微波爐的門，書(shū)寫(xiě)白板等。

PU粉末適于戶外應(yīng)用，多采用的是封閉型異佛爾酮二異氰酸酯（封閉劑的解封溫度為140°C左右）作固化劑。著名的品牌是德國(guó)赫斯（Huls）的IPDI B-1530和BF1540, 因價(jià)格貴，粉末廠很少選用。

PU粉末的優(yōu)點(diǎn)如下：
— 粉末固化前有充分的流平時(shí)間，體系粘度低，故流平特別好，可與液體涂料相媲美。
— 配制范圍比TGIC系要寬。
— 粉末容易噴涂。
PU粉末在固化時(shí)釋放封閉劑，氣味難聞，容易污染空氣。

3.2.6 丙烯酸粉末涂料（Acrylic/DDDA 和Acrylic/Polyester）

這類粉末多采用縮水甘油酯型丙烯酸樹(shù)脂﹑由甲基丙烯酸甲酯﹑甲基丙烯酸縮水甘油酯﹑丙烯酸丁酯﹑苯乙烯等聚合而成。

高光澤體系一般采用二元羧酸作固化劑。常用的是癸二酸（DDDA）。該體系粉末耐熱，烘烤不易泛黃，附著力好，易于薄涂，有突出的保光保色性，適于戶外高裝飾性涂裝。但成本較高。

亞光無(wú)光系列多采用低酸值的聚酯作固化劑，表面細(xì)膩，手感柔和，但機(jī)械性能差，不耐刮。固化時(shí)反應(yīng)機(jī)理較復(fù)雜，兩種樹(shù)脂的配比難掌握，在技術(shù)和生產(chǎn)上有難度，能熟練應(yīng)用這種技術(shù)的粉末廠很少。

同樣，該系列產(chǎn)品由于價(jià)格原因，還不能普遍推廣。

3.2.7 氟樹(shù)脂粉末涂料

雖然熱塑性的氟樹(shù)脂涂料（PVdF）具有很佳的耐候性，但生產(chǎn)過(guò)程中顏料分散差，涂層表面光澤低，須高溫烘烤，使應(yīng)用受到限制。

近年來(lái)，已有廠家把氟樹(shù)脂制成溶劑型涂料，用于高層建筑材料上（即現(xiàn)正流行的氟碳漆）。

工業(yè)化的熱固性氟樹(shù)脂粉末的主要成膜物質(zhì)是含羥基的氟樹(shù)脂和封閉型異氰酸酯固化劑，可以制成透明粉，儲(chǔ)存性好。具有良好的綜合機(jī)械性能，耐酸雨﹑臭氧﹑紫外線等。戶外使用年限長(zhǎng)，可達(dá)30年。

影響粉末涂料耐候性的因素

粉末涂料是基于石油化工的新型材料，由低分子量的樹(shù)脂，輔以助劑﹑顏填料等組成，在一定條件下固化后具有一定的外觀﹑光澤﹑顏色。當(dāng)一個(gè)物件，如空調(diào)外殼，建筑型材經(jīng)粉末涂裝后置于室外的自然環(huán)境中，其涂膜必然受到各種因素的侵?jǐn)_，如陽(yáng)光照射，酸雨的沖刷等，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，涂膜將發(fā)生一系列的變化，可表現(xiàn)為光澤下降，顏色變暗淡，涂層表面出現(xiàn)銹點(diǎn)或裂紋，開(kāi)始輕微粉化…….。

粉末涂料一經(jīng)固化，其低分子樹(shù)脂因發(fā)生化學(xué)交聯(lián)而變成具超高分子量的體型聚合物，這樣它就有了彈性﹑韌性﹑耐化學(xué)品性等一系列性能。

從微觀的角度看，涂膜好似立體交叉網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，主要框架是樹(shù)脂交聯(lián)后形成的高分子聚合物，在框架中間充滿著諸如顏料﹑填料粒子和其它涂料組份。涂料表面經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間光照后即會(huì)出現(xiàn)“斑蝕”，逐漸“粉化”。研究表明，粉末涂層的粉化主要從顏料微粒開(kāi)始，特別是顏料成團(tuán)的地方，這是一個(gè)光化學(xué)過(guò)程。

高分子在熱﹑氧和光的作用下通過(guò)自由基歷程發(fā)生老化。涂層中的網(wǎng)狀聚合物是由無(wú)數(shù)根分子鏈通過(guò)各種化學(xué)鍵連接在一起的，這些化學(xué)鍵有的含氫﹑氧﹑雙鍵等，它們很活潑，氫容易失去，形成自由基。自由基與氧結(jié)合成為過(guò)氧自由基，隨后與其它分子反應(yīng)變成氫過(guò)氧化物，使得聚合物鏈發(fā)生斷裂，涂料即開(kāi)始老化，而出現(xiàn)光澤降低，粉化等現(xiàn)象。

影響涂料使用壽命的因素很多，概刮起來(lái)大致有：紫外線（尤其是波長(zhǎng)接近313nm）﹑濕度﹑臭氧﹑高溫﹑酸雨﹑工業(yè)廢氣等。

如何測(cè)試粉末涂料的耐候性

涂料的耐候性測(cè)試及評(píng)定，必須有充分的依據(jù)，不是憑空捏造出來(lái)的。

現(xiàn)在國(guó)際上普遍推廣兩種方法：自然曝曬和人工加速老化試驗(yàn)，并強(qiáng)調(diào)兩種試驗(yàn)方法要結(jié)合起來(lái)，綜合考慮，以得出更加可靠的結(jié)論。

自然曝曬以美國(guó)佛羅里達(dá)州曝曬為標(biāo)準(zhǔn)，該州位于美國(guó)的南端，周邊是大海，全年陽(yáng)光充足而強(qiáng)烈，空氣中水份和鹽份含量很高，相對(duì)于地球上其它地方，除少部分具極端氣候現(xiàn)象外，這里的自然條件對(duì)于涂料來(lái)說(shuō)可算是很嚴(yán)酷的環(huán)境。

將制好的標(biāo)準(zhǔn)樣板，插入曝曬架上，朝南5°或45°角，定期測(cè)試涂膜光澤和顏色變化，并記錄。一般試驗(yàn)期以年為單位，試驗(yàn)結(jié)束后可繪制涂層光澤和顏色變化的曲線。

自然曝曬準(zhǔn)確直觀，數(shù)據(jù)可信，但試驗(yàn)周期過(guò)長(zhǎng)，不能很快地指導(dǎo)科研和生產(chǎn)，因此絕大部分的耐候試驗(yàn)都采用人工加速老化來(lái)完成。

人工加速老化試驗(yàn)是模擬自然條件，如控制一定的溫度﹑濕度和降雨周期，并選用不同波長(zhǎng)的光照射(模擬陽(yáng)光)，試驗(yàn)周期短，通常只用200~1000h，很快就能得出結(jié)論。

人工加速老化試驗(yàn)采用的光源有多種，常見(jiàn)的有氙弧太陽(yáng)光、熒光紫外線、碳弧燈等。

中國(guó)國(guó)標(biāo)規(guī)定了用于涂料老化測(cè)試的兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)：GB/T1865-1997 《人工氣候老化和人工輻射暴露（濾過(guò)的氙弧輻射）》（詳見(jiàn)附錄一）和GB/T16585-1996 《硫化橡膠人工氣候老化（熒光紫外燈）試驗(yàn)方法》。這兩種方法都能檢測(cè)粉末涂料的耐久性，氙弧燈輻射的光照溫和，對(duì)顏料﹑塑料等更適合，測(cè)試周期要長(zhǎng)一些。熒光紫外燈加速性好，適于快速檢驗(yàn)，紫外線波長(zhǎng)選擇范圍寬，能適應(yīng)多種檢測(cè)要求。

也有加速自然曝曬試驗(yàn)，如EMMAQUA試驗(yàn)（在美國(guó)亞利桑那），使用特殊的反射鏡來(lái)強(qiáng)化太陽(yáng)光，并結(jié)合以周期噴霧和溫度控制。據(jù)觀察，該法與佛羅里達(dá)曝曬有良好的關(guān)聯(lián)性，而老化速度快5~6倍。

需要注意的是, 任何加速老化試驗(yàn)都只能作參考，不能迷信測(cè)試結(jié)果。這些試驗(yàn)僅是模擬自然條件，而與實(shí)際條件千差萬(wàn)別，老化試驗(yàn)結(jié)果與實(shí)際使用結(jié)果有時(shí)差別非常大。所以粉末涂料的耐候性好壞必須以實(shí)際使用的效果為準(zhǔn)。

附錄1： 漆膜老化（人工加速）測(cè)定法 （GB/T 1865-1997）

本標(biāo)準(zhǔn)適用于涂料的耐候性評(píng)定。采用人工加速耐候性試驗(yàn)箱，控制一定的溫度，濕度，降雨周期和時(shí)間進(jìn)行試驗(yàn)，以樣板的外觀破壞程度評(píng)定等級(jí)。
1． 材料和儀器
1.1 人工加速耐候性試驗(yàn)箱
a． 光源 6000W水冷式管狀氙燈；樣板與光源距離：35~40 cm。
b． 穩(wěn)壓裝置 CZ-63型磁飽和穩(wěn)壓器或其它穩(wěn)壓裝置。
1.2 試驗(yàn)用水 氙燈冷卻用蒸餾水，降雨用離子交換樹(shù)脂凈化水。
1.3 其它材料和檢驗(yàn)用儀器設(shè)備同〈漆膜大氣老化測(cè)定法〉（GB/T 1767）中的有關(guān)規(guī)定。

2． 試驗(yàn)條件
2.1 溫度
工作室空氣溫度 45±2°C。
2.2 相對(duì)濕度
工作室空氣相對(duì)濕度65%-75%。
2.3 降雨周期
為12 min/h。

3．試驗(yàn)步驟
3.1 根據(jù)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，選用底材和配套底漆〈〈耐濕熱、鹽霧、老化漆膜制備法〉〉（GB/T 1765）制備樣板。
3.2 每個(gè)品種測(cè)試兩塊樣板，測(cè)試前，記錄原始狀態(tài)。
3.3 把樣板放進(jìn)試板夾具架，插到氣候箱轉(zhuǎn)鼓上，按操作規(guī)程開(kāi)動(dòng)機(jī)器，進(jìn)行試驗(yàn)。
3.4 開(kāi)始每隔48h停機(jī)檢查樣板，192h后每隔96h檢查一次，每次檢查后將樣板上、下位置互換。

4.樣板檢查和評(píng)級(jí)
取下樣板，用毛巾擦干背面的水珠，正面朝上置于試驗(yàn)臺(tái)上晾干，立即按〈〈漆膜老化試驗(yàn)評(píng)級(jí)法〉〉（GB/T 1766）檢查，評(píng)定等級(jí)。

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