導(dǎo)讀：討論了樹(shù)脂、固化劑、助劑以及工藝條件對(duì)聚氨酯粉末涂料涂膜性能的影響及選擇，終得到了優(yōu)化的配方方案。

 

前言

在耐候性粉末涂料中，聚氨酯粉末涂料的產(chǎn)量在世界上僅次于聚酯粉末涂料。由于其優(yōu)異的物理化學(xué)性能，以及非常好的裝飾性，性能全面、平衡，應(yīng)用范圍特別廣，主要應(yīng)用于戶外場(chǎng)合的裝飾性涂裝，如自行車、摩托車、汽車等。

另外，易于薄層化的特點(diǎn)使其特別適合于金屬預(yù)涂材料（pcm）的涂裝。現(xiàn)在市場(chǎng)上的聚氨酯粉末涂料均是由羥基聚酯和封閉異氰酸酯組成的。

 

由不同的羥基聚酯和封閉異氰酸酯組成的粉末涂料其物理化學(xué)性能有很大的區(qū)別。

 

本研究的目的是通過(guò)試驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)找到合適的聚氨酯粉末涂料的佳配方，以達(dá)到佳的性價(jià)比，同時(shí)探討了各部分組成及試驗(yàn)條件對(duì)涂膜性能的影響。

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1 羥基聚酯的選擇

聚氨酯粉末涂料固化成膜的主要化學(xué)反應(yīng)是聚酯樹(shù)脂的羥基（— oh）與封閉異氰酸基（— nco）之間的反應(yīng)，反應(yīng)式可表示如下：

聚氨酯粉末涂料的涂膜降解速度主要取決于羥基聚酯主鏈分解控制，選擇合適的羥基聚酯對(duì)聚氨酯粉末涂料的耐化學(xué)性能有著至關(guān)重要的影響。

在此選擇了多家羥基聚酯作了各種物理化學(xué)性能的對(duì)比試驗(yàn)，但不同廠家的羥基聚酯做成的聚氨酯粉末涂料的物理化學(xué)性能有很大的不同。

選取的飽和羥基聚酯有國(guó)外樹(shù)脂1、國(guó)外樹(shù)脂2 和國(guó)內(nèi)樹(shù)脂1、國(guó)內(nèi)樹(shù)脂2，作對(duì)比試驗(yàn)。其參考配方見(jiàn)表1。

將原材料嚴(yán)格按照參考配方稱量并且混合均勻，用國(guó)產(chǎn)slj-30擠出機(jī)擠出（一區(qū)溫度控制在105℃，二區(qū)溫度控制在110℃），烤箱溫度為(200±2)℃；

 

制定標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)樣板，檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)按照國(guó)家推薦標(biāo)準(zhǔn)，檢測(cè)以不同飽和羥基聚酯制成的聚氨酯粉末涂料涂膜性能，結(jié)果見(jiàn)表2。

注：耐人工加速老化性是按gb/t 16585 規(guī)定，采用熒光紫外線/ 冷凝循環(huán)試驗(yàn)方法，光源為uv-b（313 nm）燈管。每一循環(huán)試驗(yàn)條件為:uv 光照，60 ℃，4 h；冷凝，50 ℃，4 h。

 

按照表2 所顯示的這四種飽和羥基聚酯所在的配方的各種物理化學(xué)性能相差不大，但是在表中可以看出國(guó)產(chǎn)樹(shù)脂的光澤偏低，耐老化性能比國(guó)外樹(shù)脂稍差。通過(guò)以上試驗(yàn)對(duì)比選擇國(guó)外樹(shù)脂2作為聚氨酯粉末涂料的終成膜樹(shù)脂。

 

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2 固化劑的選擇

 

固化劑對(duì)聚氨酯粉末涂料的物理化學(xué)性能有很大的影響，如果選擇的固化劑與樹(shù)脂不能很好地產(chǎn)生交聯(lián)反應(yīng)，那么聚氨酯粉末涂料的物理化學(xué)性能就會(huì)受到很大程度的影響。

 

聚氨酯粉末涂料的固化劑現(xiàn)在主要還是采用進(jìn)口的，在此選擇了德國(guó)拜耳的2147不封閉型的異氰酸酯為固化劑1和德固薩的b-1530封閉型的異氰酸酯為固化劑2作為實(shí)驗(yàn)用的固化劑，樹(shù)脂選用上述試驗(yàn)的國(guó)外樹(shù)脂2，其參考配方見(jiàn)表3。

嚴(yán)格按照表2的試驗(yàn)檢測(cè)條件對(duì)由表3配方制成的粉末涂料涂膜進(jìn)行檢測(cè)，除耐老化、光澤、杯突有所變化外,其他的各種物理化學(xué)性能跟表2做對(duì)比都沒(méi)有變化。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

注：耐人工加速老化性是按gb/t 16585規(guī)定，采用熒光紫外線/ 冷凝循環(huán)試驗(yàn)方法，光源為uv-b（313nm）燈管。每一循環(huán)試驗(yàn)條件為:uv 光照，60℃，4h；冷凝，50℃，4h。

由表4中可以看出固化劑2所在的配方的性能比表1中各配方的性能有了很大的提高，固化劑2比固化劑1所做的配方的性能要優(yōu)異一些，因此選擇固化劑2 作為聚氨酯粉末涂料的終固化劑。

 

3?試驗(yàn)條件的影響

在試驗(yàn)擠出的過(guò)程中，擠出機(jī)的清理非常重要，好有專門的生產(chǎn)聚氨酯粉末涂料的擠出機(jī)和研磨機(jī)，如果擠出機(jī)與研磨機(jī)中有其他涂料的殘留物，生產(chǎn)出的聚氨酯粉末涂料就會(huì)有顆粒、縮孔等弊病。

由于聚氨酯粉末涂料在烘烤固化成膜過(guò)程中，要釋放封閉劑等小分子化合物，試驗(yàn)樣板的涂膜不能太厚，否則容易產(chǎn)生針孔、氣泡等弊病；

同時(shí)由于封閉性異氰酸酯的解封溫度要求很高，決定了聚氨酯粉末涂料不能做低溫固化。

烘箱的溫度過(guò)高或者烘烤的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)都會(huì)引起涂膜的變黃，進(jìn)而也會(huì)影響涂膜的光澤等。

 

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)探討樹(shù)脂、固化劑以及催化劑對(duì)聚氨酯粉末涂料的各種物理化學(xué)性能的影響，選擇合適的樹(shù)脂以及固化劑對(duì)聚氨酯粉末涂料的性能有著至關(guān)重要的影響，添加合適的助劑可以很大程度上改善涂膜的性能，合適的配方可以大化地節(jié)約成本。