摘要:研究了配方组成中树脂酸值范围、固化剂类型及用量、填料类型及透气剂用量等对聚酯印-羟烷基酰胺 (HAA)环保耐候型粉末涂料涂层性能的影响，得到了适用于家用电器涂装的环境友好型粉末涂料产品，并与聚醋/三 缩水甘油基异氰尿酸酯（TGIC)体系进行了综合性能对比，对比结果表明聚酯/HAA型粉末涂料产品在涂装厚度超过 120 (jum时易产生针孔,同时耐高温黄变性及耐蚀性较聚酯/TGIC体系稍差,其他综合性能与聚酯/TGIC型产品相当， 而在贮存稳定性和成本方面则更具优势。

 

关键词:家用电器;耐候粉末涂料;环保;聚酯树脂

 

溶剂型涂料排放大量的挥发性有机化合物（voc)对大气 的污染已成为世界各国非常关注的问题，随着各国政府对 V0C的限制越来越严格，发展低污染涂料已成为21世纪的重 要方向。粉末涂料以4E(环保、经济、高效和性能卓越）的优 点，成为溶剂型涂料的主力替代品，而目前家用电器正是粉末 涂料最大的应用领域。目前国内家电（如空调）普遍使用聚 酯/TGIC型耐候粉末涂料体系，但其对人体健康有明显隐 患in,TGIC体系在日本被禁用，在欧洲用量很少，我国《清洁 生产促进法》及工信部也将含TGIC的粉末涂料列人到限制名 单中，因此TGIC的毒性和取代技术的开发应引起足够重视。 聚酯/TGIC的替代产品一环保型聚酯/HAA粉末涂料因其 低温固化、节能环保、综合性能与聚酯/TGIC相当而成为国外 主流的替代体系,但在国内一直未能得到较好推广，主要是未 能较好解决聚酯/HAA体系的厚膜针孔、烘烤黄变及耐盐雾等 问题。因此,本研究针对家电领域（如空调）研制出符合其使

用特点的综合性能与聚醋/TGIC相当的环保型耐候粉末 涂料

 

1试验部分

 

1. 1原材料

 

饱和羧基聚酯树脂：工业级，广州擎天树脂公司产品；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;-羟烷基酰胺（HAA)(型号T105、T105M):工 业级，宁波南海化学有限公司产品;HAA(型号Primid XL 552、 Primid SF 4510):工业级，Rohm & Haas公司；市售HAA固化 剂:工业级，市售;金红石型二氧化钛:工业级，杜邦公司；硫酸 钡（BaS04):工业级，欣美化工有限公司产品；粉末涂料通用颜 料:工业级，汽巴（Ciba)公司；粉末涂料通用助剂（流平剂、脱 气剂、安息香等）：工业级，宁波南海化学有限公司产品。

 

1.2主要设备

 

4>30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,用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。

 

表1不同酸值类型的聚酯粉末涂料性能对比 Table 1 Film performance comparison based on different acii

TiH曰 黢值/{mgKOH.g,

30-35 20-26 40 50

丄贝日 m(T105)/g(l)

9.5 6.8 13.2

胶化时间（180±2)t/S 220 260 180

外观（厚膜<100 jun时） 平整光滑，  无针孔 平整光滑，  无针孔 橘皮较严重， 针孔较多

耐冲击性(50 cm) 正反通过 正反通过 正反通过

附着力（划格法)/级 0 0 0

柔_性/mm 2 2 2

铅笔硬度 多H 多H 多H

过烘烤(220 T：，20 min) 正常 涂膜黄变 正常

保光率(氙灯老化，500 h)/% 76 69 43

盐雾试验（1 000 h，划线） ^2 mm，不起泡、不脱落 在3 mm,不起泡、不脱落 ^2 mm,不起泡、不脱落

 

2结果与讨论

 

2.1聚酯树脂的选择

 

试验首先选取了不同酸值类型（30 -35 mgKOH/g、20~ 26 mgKOH/g ,40 ~ 50 mg KOH/g)的聚酯树脂，以南海奉化的 T105为固化剂,选用通用型流平剂、脱气剂、安息香及二氧化 钛、硫酸钡等，按照常规户外粉末涂料进行配方设计,在180 t 下固化10 min0涂膜性能测试结果如表1所示,

注:1_以200 g树脂计，下同。

 

一般说来，聚酯树脂的酸值增加，则完全固化时涂膜的交 联密度增加,致密性增大，表现为反应活性提高、物理机械性 能增强、耐化学品性能增加。然而，过高的酸值对体系存在诸 多不利影响。表现在:首先，酸值越高，为保证树脂充分交联 固化所需要的固化剂T105的用量也越多,导致配方中的原材 料成本增加。

 

其次,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，而竣基是聚酯树脂分子中实际参与反应的基 团，因此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,涂层不可避免地存在橘皮，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。

 

第三,竣基聚酯树脂与T105的反应与TGIC体系不同， HAA体系在固化反应过程中有小分子（H20)的产生，由于环 境温度远高于100尤，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 于水分的挥发,同时高酸值树脂由于可参与反应的活性基团 增加,导致产生的水分也相应增加，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„

第四,饱和羧基聚醋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笨三酸酐 一类的原材料,而该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“5。

 

综上所述，宜选用酸值在30 -35 mgKOH/g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 ~35 mgKOH/g的饱和羧基聚酯树脂， 选用通用型流平剂、脱气剂、安息香及二氧化钛等.按照常规 户外粉末涂料进行配方设计,对比了不同类型固化剂对涂层 性能的影响.结果如表2所示。

 

对比表2中各项性能检测结果不难发现，上述各种固化 剂产品均能实现较好的固化效果，其中Primid XL552和TI05 目前在国内的应用妯为广泛,前者属于进口产品，纯度与产品 的质(ft稳定性稍高.反应活性相对偏高一些，丨丨1.价格偏贵，提 高了配方材料成本。Primid SF4510属于三官能团化合物，据 称虽然一定程度上降低了涂膜固化后的交联密度，但反应活 性的降低将有利于同等固化条件下涂膜的流平，从而保证了 涂膜的高光泽与脱气性,不过从试验对比结果来荇.通过其制 得的粉末涂料体系性能同Primdi XL 552体系相差不大，因而 不推荐使用。