摘要：本文研究了不同樹脂及不同反應體系、不同樹脂含量、不同填料、不同表面類型對粉末涂料UVA老化性能的影響。通過對各時間段光澤和色差數據的統計分析，得出不同因素對粉末涂料老化性能的基本影響規律，從而為粉末涂料配方的設計提供參照。

關鍵詞：粉末涂料；人工加速老化；耐候性

引言

隨著涂料行業的綠色化，溶劑型涂料逐步退出歷史舞臺，粉末涂料因其不含有機溶劑、無污染的優勢，近幾年得到了快速的應用和發展，特別是熱固性粉末涂料。其中，戶外粉末涂料占據了很大的比例。然而粉末涂料固化后形成的涂層，在實際戶外使用的過程中容易受到陽光、雨水、溫度、氧氣等諸多環境因素的影響，會導致涂層發生褪色、失光、粉化、開裂等老化現象，從而影響產品的性能和美觀，甚至造成嚴重的經濟損失。因此研究影響粉末涂料老化的因素，對于預測粉末涂料的使用壽命，制備耐候性能比較優異的粉末涂料，降低涂層老化所造成的損失具有重要的現實意義。

1、 實驗部分

1.1 實驗材料

聚酯樹脂(A、B、C、D、E、F)、TGIC固化劑、HAA固化劑、聚氨酯粉末固化劑、流平劑、光亮劑、安息香、硫酸鋇、鈦白粉等均為國產工業級。

1.2 儀器設備

電子秤、雙螺桿擠出機、研磨機、實驗靜電噴槍、鼓風干燥箱、光澤儀、色差儀、人工加速老化實驗箱等。

1.3 粉末涂料制備

表1 不同樹脂及反應體系配方表

表2 不同填料配方表

表3 不同樹脂含量配方表

表4 不同表面類型配方表

按照以上配方制備粉末涂料，工藝流程為配料→預混→擠出→壓片→粉碎→研磨→過篩→噴涂，分別在相應的固化條件下得到老化試樣。

實驗選用QUVA-340nm光源，此光源對太陽光的紫外短波段光線模擬效果最佳。實驗條件為輻照度0.89W/m²，60℃光照8h，50℃冷凝4h，檢查周期72h。實驗完畢后分別按照GB/T 9754-2007與GB/T 11186.3測量并記錄以下數據：

保光率=現有光澤/原始光澤*100%

其中，l、a、b為樣板初始顏色值，l’、a’、b’為老化實驗后樣板的顏色值。

2、 結果與討論

2.1 不同樹脂及反應體系

圖1 不同樹脂及反應體系涂層的保光率變化

圖2 不同樹脂及反應體系涂層的色差值變化

如圖1-2所示，樹脂A、B、C為TGIC體系樹脂，其中，樹脂C為超耐候型樹脂，樹脂D、E為HAA體系樹脂，樹脂F為聚氨酯體系樹脂。從總體趨勢來看，隨著老化時間的延長，涂層的色差值在逐漸增大，涂層的保光率均呈先減小后變大再變小的趨勢，這可能與涂層微觀形貌的變化有關。超耐候型涂層的性能明顯優于其他體系，1800h內保光率始終維持在90%左右，色差值在0.5以內。其次為聚氨酯體系，由于表面結構相對致密，1000h光澤可保持在80%以上，色差變化也較小。而HAA體系耐候性最差，在500h時，TGIC體系保光率可保持在70%-80%，HAA體系保光率則僅維持在50%附近，因其分子結構中裸露的N原子容易被氧化，所以色差變化也最為明顯。當然，對于不同廠家、不同牌號的樹脂來說，性能會有明顯差異，具體結論以實驗結果為準。綜上，不同樹脂及不同體系對粉末涂料的耐候性能有明顯的影響，其中，超耐候型與聚氨酯體系的耐候性最優，而對于TGIC體系和HAA體系來說，不同樹脂之間的性能差異大，以實際實驗結果為準。

2.2 不同填料

圖3 不同填料對TGIC體系的保光率影響

圖4 不同填料對TGIC體系的色差值影響

圖5 不同填料對HAA體系的保光率影響

圖6 不同填料對HAA體系的色差值影響

如圖2-6所示，對于TGIC體系來說，在前500h，三種填料的保光率和色差值總體上無明顯區別；500h后，填料A的保光率要高于填料B和填料C，色差值明顯低于填料B。對于HAA體系來說，填料A的保光率和色差值要始終優于填料B和填料C。造成這一結果的不同與填料的顏色、形狀、粒徑大小等因素有關，填料在涂層中的分布越均勻致密，涂層的老化性能越好。因此，不同填料對不同體系的粉末涂料耐候性有一定影響，其中，填料A的耐候性能較優。

2.3 不同樹脂含量

圖7 不同樹脂含量對TGIC體系的保光率影響

圖8 不同樹脂含量對TGIC體系的色差值影響

圖9 不同樹脂含量對HAA體系的保光率影響

圖10 不同樹脂含量對HAA體系的色差值影響

如圖7-10所示，對于TGIC體系和HAA體系來說，在前500h中，提高粉末涂料的樹脂量后，粉末涂料的失光率和色差值明顯變小；但自500h后，樹脂含量相對低的粉末涂料的保光率卻高于樹脂含量相對高的粉末涂料，這可能是由于此時涂層中的酯鍵出現了大面積水解斷裂，而樹脂含量相對較高，其破壞程度也會相對較大，因此樹脂含量高的涂層的保光率會略低于樹脂含量低的涂層。最終，在1300h附近，涂層被完全分解破壞，保光率和色差值趨于一致。綜上，提高粉末涂料的樹脂含量可以在短時間內相對提高老化性能。

2.4 不同表面類型

圖11 不同表面類型對粉末涂料保光率的影響

圖12 不同表面類型對粉末涂料色差值的影響

如圖11-12所示，高光型涂層的保光率基本一直高于消光型和砂紋型，在800h-1600h區別最為明顯，色差值的變化則略優于消光型涂層，和砂紋型涂層基本一致。導致這一結果的原因可能是涂層表面微觀結構的不同。高光型相比消光型和砂紋型來說，微觀結構相對均勻致密，而消光和砂紋的微觀結構相對粗糙，容易遭受水汽的侵蝕，破壞速度相對更快。綜上，不同表面類型對粉末涂料的耐候性有一定影響，高光型粉末涂料的耐候性優于消光型和砂紋型。

3、 結語

(1) 涂層老化的保光率均呈現先減小后增大再減小的趨勢，這可能與涂層表面的微觀結構變化有關。

(2) 不同樹脂及不同體系對粉末涂料的耐候性能有明顯的影響，超耐候型與聚氨酯體系最優，對于TGIC型和HAA型來說，不同廠家、不同牌號的樹脂性能差異大，具體以實際結果為準。

(3) 不同填料對粉末涂料的耐候性有一定影響，這與填料的顏色、形狀、粒徑等因素有關。

(4) 不同樹脂含量對粉末涂料的耐候性有一定影響，提高粉末涂料的樹脂含量可以在短時間內相對提高老化性能，需結合其他因素綜合考慮。

(5) 不同表面類型對粉末涂料的耐候性有一定影響，高光型粉末涂料的耐候性優于消光型和砂紋型。