摘要

摘要：就實驗器材用粉末涂料，分析了樹脂體系以及涂料PVC含量對于耐丙酮擦拭性能的影響。性能測試結果表明，通過原料的選擇和配方的調整，粉末涂料產品可以提供優異的耐丙酮擦拭性能。

引言

隨著國家明確而嚴格的環保政策出臺，“漆改粉”的勢頭越來越明顯，讓粉末涂料行業迎來了又一次機遇。近些年隨著行業內的競爭和各企業對研發的投入，功能型粉末涂料也愈來愈受到重視。其中耐化學品類的功能型粉末涂料的實際需求也越來越高。本文研究的粉末涂料產品主要應用于室內實驗器材。丙酮是實驗室常用的化學試劑，除了用作溶劑外，也是用來做涂層表面化學抗性的一種試劑，并且通過其測試的難度非常高。所要涂裝的產品如圖1所示。

1.試驗部分

1.1 原材料

羥基聚酯a(羥基當量43~53 mgKOH/g)，羥基聚酯b(羥基當量 280~310 mgKOH/g)：工業級，昕特瑪有限公司；異氰酸酯固化劑B1530[NCO含量14.8%~15.7%(w)]：工業級，贏創德固賽有限公司；酚醛環氧樹脂a(當量750~850 g/eq)：工業級，國都化工(昆山)有限公司；特種樹脂b：佐敦定制；羧基聚酯(酸值48~55 mgKOH/g)：工業級，安徽神劍新材料有限公司；微粉雙氰胺：工業級，今益精(上海)化工制品有限公司；68消光劑：工業級，寧波維楷化學有限公司；2-甲基咪唑：工業級，武漢制藥有限公司；金紅石型鈦白粉：工業級，寧波新福鈦白粉有限公司；填料1(硫酸鋇)：工業級，永安威頓超細礦產有限公司；粉末涂料通用顏料：工業級，市售；粉末涂料通用助劑(流平劑、安息香、蠟粉、流動助劑等)：工業級，市售。

1.2 主要設備和實驗儀器及化學試劑

電子秤：New Classic MF，梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司；實驗室用預混機：FHJ-05，煙臺東源粉末設備有限公司；SLJ-25型雙螺桿擠出機：煙臺凌宇粉末機械有限公司；磨粉機：型號02，煙臺遠立機械設備有限公司；馬爾文干法粒徑儀：MS2000+ Scirocco2000，英國馬爾文公司；實驗室用靜電噴涂設備：昆山科寶樂新材料科技有限公司；電烤箱：FD 115，蘇州格瑞達電子設備有限公司；膜厚儀：德國

FISCHER，北京興華科儀化工設備有限責任公司；丙酮：分析純，市售。

1.3 粉末涂料及涂層的制備

按照配方稱取各個原料，用實驗室預混機充分預混合，通過雙螺桿擠出機制片，料片經磨機粉碎制粉，通過馬爾文干法粒徑儀控制粒徑得到均勻的粉末涂料[1]。基材：0.8~1.0 mm厚鋁板；前處理：無鉻前處理；成膜方式：靜電噴涂；固化工藝：15 min@200 ℃；膜厚范圍：

80~100 μm；最后對涂層進行性能測試。產品要求：80~100 μm，涂層不能橘皮，藍色RAL5023，耐丙酮擦拭不掉色。

耐丙酮測試方法及評估標準：

(1) 用無紡布蘸取丙酮，以浸透無紡布為準；

(2) 利用電子天平，施加500 g的壓力，在2~4 cm的距離內，擦拭20次(往復算一次)，如圖2；

(3) 擦拭結束后，評估擦拭效果；

(4) 評估標準如圖3。

2.結果與討論

2.1 樹脂體系的選擇

為應對高耐化學品抗性測試，通常采用純環氧配方、聚氨酯配方，此外本文新增加了另外一種新型的配方。具體實驗如表1。

配方1，相對于常規的戶外聚酯和戶內混合型粉末涂料，純環氧涂層交聯密度較高，屬于常規意義上的高耐化學品方案。而純環氧體系，本身由于環氧樹脂和固化劑類型較多，會衍生出很多不同的固化體系。酚醛環氧樹脂的環氧基團官能度大于2[2]，普通雙酚A環氧樹脂的環氧基團官能度為2，因此酚醛環氧涂料比雙酚A環氧涂料有更大的交聯密度和更強

的耐化學品能力。固化劑方面，雙氰胺在眾多環氧固化劑中的相對分子質量最小(雙氰胺相對分子質量為84，咪唑相對分子質量為96)，反應官能團濃度最高，是做高交聯密度涂層的理想固化劑。所以配方1采用了酚醛環氧樹脂搭配微粉雙氰胺作為固化體系主選。由于是30±5的光澤，所以又復配了化學消光劑來調整光澤。最終此方案做出的涂層流平有點橘皮，流平效果不理想，耐丙酮測試的結果為掉色。

配方2使用了聚氨酯體系，此體系的交聯密度很高。由于是30±5的光澤，所以使用了高低羥基搭配的雙組分消光體系，羥基聚酯a(羥基當量43~53 mg KOH/g為低羥基聚酯，與異氰酸酯固化劑的配比為85:15)，羥基聚酯b(羥基當量 280~310 mg KOH/g為高羥基聚酯，與異氰酸酯固化劑的配比為4:6)。此方案做出的涂層表面流平比配方1有明顯提高，耐丙酮擦拭效果也明顯好于配方1，但仍有輕微掉色。相較于配方1，配方2的交聯密度提高了很多，有助于耐丙酮擦拭的提高。

配方3中使用了含有環氧基和羥基的多官能團特種樹脂，其中的羥基和異氰酸酯反應形成高交聯聚合物I，環氧基和羧基聚酯反應形成交聯聚合物II，環氧基和異氰酸酯反應形成交聯聚合物III, 交聯聚合物Ⅰ、交聯聚合物II和交聯聚合物III各自交聯后所得的網絡連續地相互穿插而成互穿網絡結構(即interpenetrating polymer networks，簡稱IPN結構)

[3]。因為使用了多官能團樹脂，使得互穿網絡結構剛性更強，同時柔韌性也會下降。為防止柔韌性下降得過多，這里選擇了羧基樹脂而非雙氰胺與環氧基團反應。由于此體系中存在三套反應，所以能達到消光的目的，雖然比配方2的交聯密度更高，但柔韌性好于聚氨酯雙組分消光的。此方案做出的涂層流平很好，耐丙酮擦拭無掉色。

3.氟碳涂料的相關標準及評價

2.2 涂料PVC的影響

涂料PVC(PVC即pigment volume concentration, 顏料體積濃度)是指涂料中著色顏料和體質顏料的體積與配方中所有不揮發分(包括樹脂、固化劑、助劑、著色顏料和體質顏料等)的總體積之比。

PVC是涂料中的一個重要指標，不單是液體涂料需要用到這個指標，其實在粉末涂料中，我們通常講樹脂對顏填料的包裹性，就是PVC的一種體現。

在粉末涂料配方設計的時候，通常使用質量配比，而PVC是體積濃度，所以我們所使用的顏填料(主要是填料)的密度就會至關重要。石英粉和碳酸鈣的密度在2.6~2.7 克/立方厘米，而硫酸鋇的密度在4.4 克/立方厘米，同樣的質量它們的體積差距很大，吸油量也不同。所以從PVC的技術角度，不能在配方中使用輕質填料(例如碳酸鈣、石英粉等)直接替換等質量的硫酸鋇。

此實驗采用了耐丙酮效果中等的雙組分聚氨酯配方體系，測試了常見的填料硫酸鋇，結果見表2。

在表2中，對比使用同一種填料硫酸鋇，不同PVC含量時的耐丙酮效果。從配方1到配方3，PVC含量由低到高，對應的耐丙酮效果是下降的。PVC含量少更有利于有機物(主要是樹脂)包裹顏填料，從而減少溶劑擦拭時，游離的顏填料遷移而表現出的掉色。對于表2中的聚氨酯體系，即便PVC含量很低時，仍不能通過耐丙酮擦拭。

3.結語

以多官能團的特種樹脂，搭配異氰酸酯和羧基樹脂為固化體系，制得的高密度互穿網絡結構的涂層，有著優異的耐丙酮擦拭性能。同時選擇高密度填料，優化配方的PVC可以得到性價比更高的產品。