聚酯树脂对粉末涂料相容性的影响因素

聚酯树脂对粉末涂料相容性的影响因素聚酯树脂对粉末涂料相容性的影响作了简单的分析，分布从树脂的酸值、粘度、片料分布以及反应活性方面，以试验的方式对粉末涂料相容性问题进行了验证。

1、前言

随着环保意识的进一步提高，粉末涂料作为一种环境友好型涂料，也被广泛应用，近些年来，粉末涂料的品质也随之广泛的应用变的越来越好，但是粉末涂料仍然有不少应用的问题需要解决。例如，最常见的一个问题就是高光粉末涂料的相容性问题就是一个很头疼的难题。粉末涂料从光泽上划分的话，可以分为成高光粉末涂料、平光粉末涂料、亚光粉末涂料、无光粉末涂料。这几类粉末涂料，在实际应用过程中，亚光和无光粉末涂料，由于光泽低，涂膜表明微观_上本身就不平整，所以相容性问题不是很明显；而高光、平光粉末涂料经常会出现批次间相容性不好，导致喷涂后，工件表面出现针孔、缩孔、雾影等问题，影响了表面的平整性和光泽。所以粉末涂料的相容性问题值得我们去进一步研究。

2、相容性判断方法

检测批次间粉末涂料相容性最简单的方法是目测法，即将批次间的粉末按照一定比例混合均匀打板，通常比例有1:99；10:90；50:50；90:10；99:1，烘烤后观察样板的表面情况，如针孔、缩孔、雾影等情况。但是目测法对针孔、缩孔很容易判断，雾影肉眼不易判断其等级，且没有明确的概念，特别是一些亚光涂层更加难以判断。故仪器法可以很好的得到真实的数据，给予更加直观的判断和对比。雾影仪就是很好的检测涂膜雾影程度的仪器，它是一台双光束光泽仪，其中参比光束可以消除温度对光泽以及颜色对雾影值的影响。仪器的主接收器接受涂膜的光泽，副接收器接受反射光泽周围的雾影。雾影仪测定雾影值时采用20°法。雾影值最高可达，而正常的粉末涂料的雾影值通常在以下。故下文将以雾影仪测出的雾影值为判断依据。

3、试验论证

影响粉末涂料的相容性问题很多，但归根结底主要是因为上下两批次粉末的稳定性问题。当然稳定只是相对的，因为化工高分子材料，不可能完全一致。粉末涂料的原材料有很多，如树脂，固化剂，颜料，填料，助剂等，而树脂作为粉末涂料最重要的成膜物质，其树脂批次间的稳定性，直接关系到制成的粉末涂料的相容稳定性，故在此以树脂为例，以试验数据为参考，分析影响树脂批次间相容性主要有哪些因素呢?

3.1酸值

酸值是树脂的一项重要指标，不仅作为树脂合成时判断反应程度的指标，也是计算树脂与固化剂比例关系的重要数据。虽然平时生产粉末涂料时，根据树脂厂家或固化剂厂家推荐的固化比例去搭配的，但是我们会发现树脂的酸值有-定的区间，如户外纯聚酯93:7，酸值区间在30-36mgK0H/g那么树脂的酸值在这个区间范围是否对相容性有影响呢?故我们选取一支相同型号的树脂P1对P1树脂抽取十个批次，见表1。通过制粉按照50:50的比例，不同批次间进行混溶试验。选取的7批次树脂P1的粘度基本一致，酸值在30-36mgKOH/g之间，从表2的数据中可以看出，酸值差别越大，雾影值相比单板的雾影值有越大的现象,说明相容性越差。

3.2粘度

粘度也是树脂合成的过程中的一项重要指标，它间接地反映出树脂的分子量大小，另外再制粉挤出时也很大程度影响混炼效果，同时也影响着熔融流平阶段的涂层流动性能。为此，我们选取一支树脂P2，尽可能挑选出粘度不同的批次，见表3。制粉后按照50:50的比例，不同批次间进行相容性试验。在酸值比较稳定的情况下,粘度差异越大，雾影值越大,即相容性越差。由此可以看出粘度也是影响粉末涂料批次间相容性的重要因素之一。

3.3片料分布

树脂在高温反应釜中是液态产品，经过滤杂质后输送到冷却钢带上，通过钢带的布料器均匀分布，并冷却破碎成均匀颗粒后包装。在整个放料过程中，如果布料器分布不均匀，或者破碎机破碎不均匀，都会导致树脂片料的大小、厚度不一致不仅给生产包装带来麻烦，而且在制粉过程中也会导致分散不均匀。在此选择同一批次树脂P3，通过调整布料器和破碎齿密度，改变树脂颗粒的厚度和大小，经过标准筛选后，得到如下一组片料分布情况，见表5。最后制粉验证片料的大小及厚度对相容性的影响。

3.4反应活性

粉末涂料的反应活性一般以胶化时间或通过DSC放热反应峰的温度来间接反映出来。聚酯树脂作为粉末涂料中主要的成膜物质；其树脂自身的活性对粉末涂料的活性有着直接的影响，所以如果批次间树脂反应活性差别越大，就直接影响到粉末涂料的相容性效果了。以下以树脂P4为例，通过添加少量促进剂进行调整其反应活性，对比相容性的结果。

反应活性的差距越大，雾影值越大，说明相容性越差。由此可以看出反应活性的稳定性对相容性的重要性了。当然影响粉末的反应活性不仅仅是树脂方面,固化剂和配方中参与反应的材料，以及具有促进作用的助剂同样影响着粉末涂料的反应活性，在此不再一一试验论证了。

4、树脂耐候性的选择

4.1耐候性的检测方法

铝型材大部分应用场合都在户外，所以户外铝型材用粉末涂料首先考虑的应是涂层的耐候性。根据GB.4-《铝合金建筑型材第四部分粉末喷涂型材》标准规定，对铝合金型材涂层的耐候性检测采用氙灯人工加速老化试验判定，并划分如下两个等级(见表1)。

表1氙灯人工加速老化试验等级判定表

4.2树脂耐候性影响因素

聚酯树脂是粉末涂料中比例最多最重要的组成部分，其耐候性的高低直接决定了涂层的耐候性。因不同厂家和不同牌号的树脂因原材料和工艺条件不同，其耐候性也存在一定的差异。聚酯树脂其实就是多元酸与多元醇的酯化和缩聚反应合成而成的，故其原材料的使用和工艺的合理化直接决定了聚酯树脂的耐候等级通常情况下，合成聚酯树脂时选用的耐候性较好的原材料越多(如IPA、CHDA、NPG、CHDM等)其聚酯树脂耐候等级越高，但实际生产聚酯树脂时还要综合考虑其他性能和工艺等因素以下列举部分铝型材用聚酯树脂的耐候试验结果(QUVA老化、氙灯老化、佛罗里达暴晒)，分别见表2、表3、表4。

表3为部分产品氙灯老化试验结果

表4为部分产品佛罗里达暴晒一年试验结果(产品还在暴晒中)

5、耐盐雾腐蚀性

盐雾对金属材料表面的腐蚀是由于含有的氯离子穿透金属表面的氧化层和防护层与内部金属发生电化学反应引起的。同时，氯离子含有一定的水合能，易被吸附在金属表面的孔隙、裂缝排挤并取代氯化层中的氧，把不溶性的氧化物变成可溶性的氯化物，使钝化态表面变成活泼表面。造成对产品极坏的不良反应。

耐盐雾腐蚀的涂层能很好地对底材进行有效的防护，延缓基材的腐蚀速度,从而增加基材的使用寿命。盐雾试验的结果的优劣影响因素主要有：

(1)前期底材的预处理，不同磷化液和不同的处理工艺条件,对测试结果有很大的影响，一般未经过任何预处理的铝板或钢板，在经过个小时的盐雾试验后，十字交叉划线处，或出现大量的鼓泡，涂层剥落现象严重。

(2)试验条件的影响，试验溶液的浓度、PH值、喷雾压力、温度、喷雾量等。

(3)粉末体系交联密度的影响,随着交联密度的提高,能有效减缓盐雾试验时对底材的腐蚀。而粉末体系的交联密度很大程度是取决于树脂的交联密度,即树脂的支化度越高,参与反应的基团数越多，越有利于提高粉末体系的交联密度。

(4)涂层附着力的影响，附着力影响着盐雾试验时涂层的起泡现象,因为涂层起泡是因为在腐蚀过程中，涂层局部丧失附着力从底材表面脱落造成的。故选择一款附着力优秀的树脂或添加一些助剂可以很好地提高粉末涂料的附着力。

(5)颜基比及颜填料的选择等其他影响因素。以下为部分产品的耐中性盐雾试验结果，见表5。

6、结果与讨论

综合上述试验结果，聚酯树脂影响粉末涂料批次间的相容性主要有酸值、粘度、反应活性以及树脂片料分布等原因。因是作为试验论证，故一些偏极端的数据是特殊生产的。而作为一支成熟的树脂，其合成的原材料和工艺条件应该要始终保持稳定，因为只有稳定的原材料和稳定的工艺条件才能生产出稳定的树脂。另外如上文所述，除聚酯树脂因素外，影响粉末涂料批次间相容性的因素繁多，如混料机的混料破碎效果、挤出机的混炼效果、其他原材料的波动性等等此文不再赘述。总之，“稳定”才是解决相容性的最好的办法。

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