摘要Abstracts

本實驗主要討論了不同種類固化劑以及TGIC與HAA雙拼固化對經濟型聚酯性能的影響。結果表明，TGIC與HAA雙拼固化，聚酯涂膜的機械性能、耐候性能等都得到了一定的提升。

0 引言

隨著人類科技的不斷發展，粉末涂料行業也隨之高速發展，與傳統溶劑型涂料相比，粉末涂料以其高生產效率、優異的涂膜性能、良好的生態環保性和良好的經濟性而受到用戶的日益青睞。從粉末產量來說，我國已真正成為世界粉末涂料生產和消費的第一大國。戶外用聚酯粉末涂料主要應用在空調、門窗、電信線路箱柜、變壓器、郵筒、路燈和燈柱、交通標志、高速公路護欄板、馬路欄桿、機動車及非機動車、體育健身器材及消防器材等。2021年粉末涂料原材料價格暴漲，導致粉末廠家成本壓力劇增，粉末涂料的成本控制已顯得尤為重要，制作出低成本粉末，同時其性能又與高成本粉末相當甚至更好的需求也越來越大。本文主要探討了固化劑對經濟型聚酯性能的影響，期望在原材料價格高漲的情況下給低成本粉末的研發思路略提供參考。

1 固化劑的選擇

在聚酯粉末涂料中，主要成膜物質是聚酯樹脂和固化劑，這兩種化合物的交聯固化反應使粉末涂料成膜。酸酐類固化劑是通過聚酯樹脂端基或側鏈的羥基與酸酐的加成反應，以及聚酯樹脂與酸酐加成反應的羥基之間的酯化反應而交聯成膜，該反應過程烘烤溫度過高，成本大，一般不予采用；PT910是偏苯三酸三縮水甘油脂與苯二甲酸二縮水甘油脂的混合物，與TGIC相比，PT910消除了生態毒性，但仍然具有一定的接觸毒性和嚴重的刺激性，由于該固化劑官能團含量低，反應活性隨之降低，一般也不予采用；異氰尿酸三縮水甘油酯(TGIC)固化的粉末涂料耐泛黃性、耐化學品性和耐玷污性以及機械性能都很好，同時還有出色的耐熱性和熱硬化性，擁有極好的可見度，氯含量低，不易變質和電解腐蝕，缺點是對皮膚有刺激作用和價格偏貴；羥烷基酰胺類固化劑(HAA)具有與TGIC相當的戶外耐久性、對人體無刺激性并且可以減少對環境的污染，節約能源，涂料貯存穩定性好，涂料配方成本低，反應活性比TGIC強，可適應摩擦槍噴涂，缺點是厚涂時易于表面形成針孔。聚酯樹脂中的主要反應基團是羧基基團， TGIC中的主要反應基團是環氧基基團，HAA中的主要反應基團是羥基基團。在TGIC與聚酯樹脂的反應中，聚酯樹脂中的羧基與TGIC中的環氧基發生反應，直至行成高分子化合物的涂膜，在這種反應中沒有副產物的形成；而在HAA與聚酯樹脂的反應里，主要的化學反應是聚酯樹脂中的羧基與HAA中的羥基之間的脫水反應，直至形成高分子化合物的涂膜，需要注意的是，在這種反應過程中會產生小分子化合物水，是反應的副產物，當涂膜過厚時這些小分子的逸出會使涂膜表面產生針孔。綜上，本實驗僅選擇TGIC和HAA固化劑。

2 實驗部分

2.1 粉末涂料原材料

聚酯樹脂(PE):新中法高分子材料股份有限公司；TGIC:常州牛塘化工有限公司；HH8080:黃山華惠科技有限公司；流平劑:寧波南?；瘜W有限公司588通用流平劑；增光劑:寧波南海化學有限公司701B；安息香:肇慶十盈實業有限公司；鈦白粉:東佳集團SR-2377鈦白粉；沉淀鋇:陜西富化化工有限責任公司。

2.2 主要設備

單螺桿擠出機(KN30):煙臺超遠粉末機械有限公司；高速粉碎機:上海淀久中藥機械制造有限公司；高壓靜電噴槍：SJ-5；鼓風干燥箱(LC-223)：上海愛斯佩克環境設備有限公司；漆膜沖擊器(BGD301)：廣州標格達實驗室儀器用品有限公司；光澤度計(WGG60-Y4)：科仕佳光電儀器有限公司。

2.3 主要設備

首先按設計配方稱取各原材料，手動搖勻進行預混后使用單螺桿擠出機在設定的溫度、轉速條件下將物料熔融擠出，熔融擠出后的片料經冷卻、粉碎、過篩后得到的細粉在經過高壓靜電噴槍噴涂到經過表面處理的底材上，噴涂完成后放入烘箱按設定的固化溫度及固化時間完成烘烤，固化完成的涂層最后進行各項性能的測試。

2.4 主要設備

粉末涂料性能測試對應的測試標準見表1。

3 結語與討論

本實驗采用的經濟型聚酯樹脂(酸值約31)PE既可與TGIC反應，也可與HAA反應，采用的HAA固化劑牌號為HH8080，一組實驗用經濟型聚酯樹脂PE分別與TGIC、HH8080單獨反應，另一組實驗將TGIC與HAA同時加入聚酯樹脂中，通過不斷調整固化劑中TGIC消耗聚酯樹脂的比例以及HAA消耗聚酯樹脂的比例來研究固化劑中TGIC與HAA分別處于何種比例時，涂膜性能最佳。

表2為單獨一種固化劑固化，表3為TGIC和HH8080雙拼固化；在配方設計上，其成膜物用量固定60%，聚酯與TGIC配比93:7，聚酯與HH8080配比為95:5。

由表2可知：上述實驗里A的膠化時間比B長，在TGIC的固化中，其沖擊強度性能較HH8080固化的略低；水煮測試，A、B保光率接近，固化劑TGIC、HH8080對耐水煮性能的影響，兩者相差不大；經QUV測試273 h后，可以看出HH8080固化的樣板保光率略低于TGIC固化的樣板；厚涂樣板中，HH8080固化的樣板，當膜厚達到120 μm時，表面即清晰可見針孔出現，而固化劑為TGIC的樣板膜厚到170 μm也無針孔，這是由于TGIC與聚酯樹脂固化過程中無副產物水的生成。綜上所述，同等條件下，在經濟型聚酯PE中，HAA固化的樣板沖擊性能的表現略優于TGIC固化的樣板；QUV保光率方面,TGIC固化的樣板保光率略高于HH8080固化的樣板。因此，為了研究樣板表面及沖擊強度變化，接下來選擇了TGIC+HH8080繼續實驗。

在表3中：水煮后的保光率這5組相差不多，水煮后表面光亮依舊，保光率都很高；彎曲測試2 mm全部通過；底材附著力十字劃后用膠帶粘附均未見劃格脫落；鉛筆硬度1 H測試均為輕微劃痕，較單純一種固化劑固化得到了一定的提升。表面出現針孔臨界厚度最大的是配方E，達到了160 μm才出現針孔，同時其沖擊性能也達到了150 μm膜厚正反沖均未開裂。從固化劑占比來看，TGIC占比越多，越不易出現針孔。

圖1為7個配方QUV耐候保光率曲線圖，結合表２、表3和圖1，可以看出：QUV老化273h后，保光率最高的是配方D。因此在該組實驗中，當TGIC與HH8080比例為55%/45%時，耐候性能得到了一定改善。

圖2為不同配方主要性能對比圖，結合表2、表3和圖2，可以看出：當固化劑中TGIC與HH8080比例為40%/60%時，沖擊性能將會得到較大提升，配方F可以達到最佳的沖擊效果。

從以上實驗可以發現：當TGIC與HH8080比例為60%/40%時，厚涂出現針孔限度除TGIC單獨固化之外最高，此時表面外觀會得到較大改善；當TGIC與HH8080比例為55%/45%時，耐候性能會得到改善；當TGIC與HH8080比例為40%/60%時，機械性能會得到較大提升。

4 結語

綜上所述，較單純一種固化劑固化的樣板，固化劑雙拼后的樣板的各方面性能都得到一定的提升，不同的固化劑雙拼比例，可以分別得到抗老化、機械性能以及表面針孔改善不同方面的提升；從表面流平、光亮程度來看也要比單純一種固化劑固化的樣板要好。

在經濟型聚酯中，聚酯生產的成本比其他聚酯低，聚酯性能比高成本聚酯也會略差，但可以通過對其固化劑的調整，使其性能在不同方面得到一定的提升；在原料價格都大幅上漲的市場里，尤其TGIC漲幅最大，針對這種情況便可以采取用HAA和TGIC雙拼固化以取得較高的性能以及節約生產成本。