铝型材经常使用低温固化粉末涂料及催化剂研究

1、媒介

在我国，铝型材已在良多行业获得普遍利用，与我们的糊口密不成份，因此若何使铝型材可以或许使用得加倍久长，铝型材的概况涂装愈来愈主要。而此中，粉末涂装以其高出产效力，高的收受接管使用率和对情况污染少的特点深受广年夜铝型材制造商的爱好。粉末涂料一般都是在200℃×10min下实现涂膜的完全固化，这个烘烤进程需要耗损年夜量的能源，而广东省作为铝型材出产的年夜省，年产量占到全国的60%，若何削减能源的耗损及削减废气的排放成为重中之重。

一般粉末的固化温度在（180~200）℃×（20~10）min，烘烤温度较高，对诸如焊锡件，组装电子元件，塑料，木材，纸张等不耐热的被涂物的涂装带来了坚苦，200℃对良多日经常使用品来讲都太高了，没法用粉末涂装手艺进行涂装，制约了粉末在这些方面的利用。下降烤炉的温度则能在必然的水平上削减能源的耗损，也能削减各类废气的排放。因此低温固化愈来愈被年夜家所正视，低温固化手艺也获得成长，不外要说成熟和年夜量的利用，在国内来讲还有很长的路要走。

2、低温固化工艺与手艺

粉末涂料的低温固化，是经由过程提高树脂与固化剂的反映活性来到达的，树脂和固化剂的反映基团活性的改良，份子布局的节制，催化剂或增进剂新品种的开辟，都是下降反映温度可能采纳的办法。低温固化粉末涂料，固化温度低，熔融粘度高，是以涂膜流平较差，同时由于粉末涂料的反映活性强，影响储存不变性，两者彼此牵制，需均衡解决才能工业化。

从粉末涂料的推行利用来讲，最好是低温固化的同时，还可以快速固化，如许有益于提高出产效力的同时还可以节俭能源，并且低温快速固化，可以缩短烘烤炉的长度，削减占地面积，下降涂装线的本钱。

铝型材用粉末涂料的低温固化要求就没有像那些热敏性的材料那末高，仅仅是从节流能源方面斟酌，低温固化做到160℃×10min固化便可以，如许可以在出产效力不变的情况下最年夜限度的削减能源的耗损。建筑用的铝型材年夜多都是用于户外的，对机能要求比力高，出格是耐候品级必然要高，聚酯粉末涂料根基可以或许知足耐候要求。铝型材用聚酯粉末涂料的低温固化要求在不下降涂膜外不雅及机能的前提下，实现160℃×10min固化。

3、低温固化粉末涂料配方设计

3.1 常规树脂的低温固化尝试

以下表一，多种经常使用的聚酯树脂在常规配方，正常的前提下熔融挤出，破裂，磨粉，固化前提160℃×10min。

常规用的中等酸值树脂聚酯-1，聚酯-3均不克不及在TGIC系统中实现160℃×10min完全固化，涂膜概况橘皮较着，流平差，涂膜机能达不到要求。同时在粘度较高，反映速度更快的高酸值树脂聚酯-6中，也没法实现160℃×10min完全固化，并且概况还有良多针孔。

聚酯-2树脂在TGIC系统中固化，涂膜的各项机能都可以知足要求，同时，该粉末涂料胶化时候较短，比力抱负，可以用于低温快速固化。只是从外不雅上看，流平稍差，且有轻细掉光，光泽较低，可斟酌引入一种功能性助剂予以解决。

表一：常规聚酯树脂低温固化

3.2 HAA系统低温固化尝试

尽人皆知，β-羟烷基酰胺（HAA）是一种在国际上广为使用的纯聚酯粉末涂料系统固化剂。由于TGIC有较强的毒性，对情况和人体健康都有必然的影响，所以活着界很多国度和地域早已起头抵制对它的利用，与此同时，TGIC的替换品——毒性较低的HAA备受青睐。

表二：HAA低温固化

聚酯-2树脂在HAA系统中不克不及160℃×10min完全固化，反映速度较着变慢良多，且涂膜很不服整，耐冲击机能测试就呈现开裂脱落现象，不克不及知足要求。聚酯-5与聚酯-2附近似，也呈现了一样的问题。高酸值树脂聚酯-6反映速度很快，可是没有充实的固化，涂膜的致密性不敷，并且也存在概况针孔的现象。

经常使用聚酯-3也能够在T-105M中，160℃×10min前提下固化，涂膜均能知足各项机械机能要求，涂膜流挂，聚酯-3的反映时候太长，涂膜光泽较着偏低，只有50%摆布。聚酯-4，聚酯-7均能在T-105M中，160℃×10min前提下固化，涂膜能知足各项机能要求。

对T-105M固化的各个树脂也进行了耐滚水测试，只有聚酯-3，聚酯-4，聚酯-7，在保光率，色差方面均能做到及格，其他的色差都很年夜，涂膜概况有起泡，脱落的现象。

聚酯-2与聚酯-4均能在160℃×10min完全固化，外不雅与各项机能指标都相差不年夜。不外，聚酯-2与聚酯-4比拟，反映要更快。同时也别离进行了200℃×3min，180℃×6min的固化尝试，两者都能知足要求。在我国，铝型材用HAA系统的粉末涂料利用还不敷多，由于HAA系统还存在诸多的错误谬误：在制备高光粉末涂料时，用HAA固化的涂膜概况光泽没有TGIC系统高；与HAA配套的聚酯树脂在利用上还存在一些问题；HAA系统不宜厚涂；HAA的抗黄变性没有TGIC好。这些是用户反映得比力多的问题，固然还有其他方面的一些缘由。可是最底子的一个缘由应当是人们已用习惯了TGIC，哪怕是在试用HAA的时辰，也是拿TGIC作为参考尺度。所以原本利用就不多的HAA系统很难能更多的利用在铝型材低温固化粉末涂料。

寻觅可以或许提高树脂和固化剂反映活性的试剂，即低温催化剂，从而到达能让常规树脂也能160℃×10min固化，从而能更好的解决碰到的一些困难。

3.3 催化剂催化低温固化尝试

催化剂1是一种自交联的超耐侯性树脂作载体合成的催化材料，可以或许提高聚酯反映活性，使得粉末涂料固化剂也能够或许在160℃下具有很高的反映活性。

表三：催化剂低温固化尝试

聚酯-3可以或许在催化剂1催化感化下实现160℃×10min固化，并且不会呈现流挂的现象，涂膜概况流平较好。AB之间的对照，TGIC固化的比T-105M固化的在机能上相对要好。而D由于催化剂的量不敷，固化不完全，概况橘皮严重，各项机能均不合适要求。聚酯-3在催化剂催化感化下于160℃×10min固化的涂膜机能与200℃×10min前提下未加催化剂固化的机能无较着的不同。

3.4 分歧催化剂对等到流平剂的对照

（1）由于催化剂1虽能使涂膜的机械机能知足需求，可是如HAA系同一样，也存在光泽太低，没法知足高光粉的问题，在此测验考试多种分歧的纯聚酯低温催化剂的催化结果，和彼此之间催化机能的对照。

表四：分歧催化剂的对照

B、C、D在三种分歧的催化剂催化下均能完全固化，与常规配方A比拟，各项机能均能到达要求，粉末涂料反映速度都比力快。各项机能的对照上，B、C的硬度品级测试比D的要好一些，同时也做了耐滚水和人工加快老化实验。耐滚水尝试中，工件放置在高压锅中，0.1个年夜气压的前提下，煮沸一个小时，发现B、C、D概况均很平整，没有起泡和脱落的现象呈现，色差在尺度的规模以内。颠末人工加快老化实验，涂膜概况固然有必然的转变，可是也没有呈现粉化或脱落的现象，保光率和色差都能到达要求。

（2）经由过程频频的尝试发现，使用常规的流平剂很难可以或许使涂膜的流平有很年夜的提高，如B、C与A之间的对照，均没法使涂膜的概况流平变好，并且涂膜的光泽仍然很低，制备高光粉还有必然的困难，由于良多的流平剂自己熔融温度就比力高，没法在低温的前提下能下降粉末涂脸的熔融粘度，对流平的增进感化不年夜。

4、低温固化问题切磋

在本尝试中，用聚酯树脂-2做的铝型材用粉末涂料可以在不添加助剂的的前提下，以TGIC作为固化剂，在160℃×10min前提下固化，流平不敷抱负，各项机能指标也到达要求，也进行了屡次改良流平的实验，结果不较着。也尝试了该树脂HAA系统的低温固化粉末涂料，发现轻易呈现流挂的现象，并且对HAA系统，使用还不是很普遍，机能上比不上TGIC固化的粉末涂料。所以最好的方式就是使用催化剂，即在常规的配方中插手适当的催化剂，以提高树脂和固化剂的反映活性，使得粉末涂料能在160℃×10min固化，固化后的涂膜不管是外不雅仍是机能均能知足要求。可是也存在一些问题，那就是使用催化剂后，由于反映速度太快，概况光泽偏低，是以，高光涂膜概况还有待进一步研究。

5、结语

本文介绍了铝型材用低温固化粉末涂料的成长和研究标的目的，重点会商了树脂的选择和催化剂的使用，并对低温固化粉末涂料普遍存在的流平及光泽问题进行了切磋。铝型材用低温固化粉末涂料在解决节能、高效的根本上实现了经济效益的最年夜化，是可延续成长的重年夜行动。

低温固化粉末涂料的选择路子有：寻觅能低温固化的树脂，如聚酯-2；HAA固化系统；开辟低温固化催化剂；第一第二种方式由于需要特定的树脂，需要制备特定机能要求的树脂；而低温催化剂的使用则显得更简单一些，既插手适当的催化剂，不会影响制粉的工艺和涂装的工艺，并且不会由于树脂反映活性低的缘由此呈现储存问题，因此必定成为最好的研究标的目的，固然低温固化还不敷成熟和完美，年夜量的使用还有必然的路要走，可谓任重道远。