耐候性粉末涂料浅谈综述

1、耐候性粉末涂料浅谈1粉末涂料的发展历程20世纪40年代,聚乙烯（PE获得工业化生产，随之产生了 PE粉末，采用火焰法 喷涂。50年代，欧洲开始研制并生 产热固性环氧（Epoxy粉末涂料。70年代，连续出 现两次石油危机，促使人们从节能和有效利用资源的角度考虑，先后研制出环氧/聚 酯型、聚酯型、聚氨酯型、丙烯酸型等各 类热固性粉末涂料。 其间热塑性粉末涂 料如聚丙烯（PP、聚氯乙烯（PVC、聚酰胺（尼龙、乙烯-乙酸乙烯共聚物（EVA、 聚苯硫醴（PPS、氟树脂等也获得了一定的发 展。90年代后期，为适应新的安全或耐候性要求，欧美国家又相 继开发了一些具有 特殊性能的粉末涂料品种，如低分子量环 氧

2、化合物固化的聚酯，热固性氟树脂粉末， 丙烯酸/聚酯粉末。进入21世纪,新的粉末技术和品种更是层出不穷，粉末市场变得越来越大，也变 得越来越复杂。中国粉末涂料经过近 10年的快速发展，几乎所有的粉末品种都能在 市场中找到。整个粉末涂料市场也将趋于更加细化，其中耐候性粉末增长 幅度要快 于其它品种。2为什么要考虑粉末涂料的耐候性？无论哪一种粉末涂料都是由基料（树脂、固化剂、颜料、助剂、填充料四部分 组成的。粉末涂料一经配方确定，并施工于工件上后，涂层即被赋予了一定的物理化学性 能,这些性能在外部自然环境中，经过一段时间会发生哪些变化，涂层最终失去效用要 多长时，哪些因素对涂层的破坏性最强等等，这些

3、都是大家非常关注 的。粉末涂料由于具有明显的环保和节能优势，在许多工业领域已逐步代替了油漆 如家用电器几乎100%用粉末涂料来涂 装外壳，用于家用电器的粉末约占整个粉末 产量的四分之一。自改革开放以来，我国各项事业都取得了巨大成就，现在耐候性粉末涂料有着巨 大的市场和商机，主要市场有：空调、铝型材、汽车工业、高速公路建 设、户外用家具及 灯具等。提高粉末涂料的内在质量，延长涂料的使用寿命，将为 国民经济和广大用户带来切实利益。3耐候性粉末涂料品种介绍热塑性粉末涂料聚乙烯粉末涂料（PE这是开发应用最早的粉末，在热塑性粉末中产量最大，用途最广，多采用低密度 聚乙烯，具有如下优点：涂层耐水，耐酸碱；

4、涂层具有良好的隔热和电绝缘性；涂层拉伸强度、柔韧性及抗冲击性很好；原料来源丰富，价格低,无毒；受紫外线照射易开裂，不能长期用于户外，在户外建筑场 合能用34年；抗低温性好，-30 C保持400h以上无开裂，可用于北方严 寒的环境。聚氯乙烯粉末涂料（PVCPVC粉末具有如下特点：颜色配制范围宽；涂层耐温性好，并耐酸碱和盐雾；耐醇类、汽油、芳姓类溶剂；绝缘性好；原料丰富。聚酰胺（尼龙依据原料可分为：尼龙1010（国产、尼龙11和12 （进口。尼龙粉末具有独特的耐磨性和物理机械性能。户外耐久性也非常突出。聚酯粉末涂料由饱和聚酯、颜填料、流平剂及其它助剂构成，粉末软化点 高，Tg也高，贮存稳 定性非常

5、好，具有很好的机械性能和耐 化学药品性，但不耐热、不耐溶剂。可用于变 压器外壳、马 路护栏、储槽等的涂装。氟树脂粉末涂料氟树脂种类很多，能用作粉末的主要有聚偏氟乙烯（PVdF ,这种涂料耐热性、 机械性能和户外耐久性都非常突出。广泛 用在耐高温、抗划伤、抗粘贴及超耐候 等方面。国外已多次报道过这种粉末在超高层建筑上的应用。热固性粉末涂料能够适应户外应用条件的热固性粉末涂料有以下品种：聚酯/异鼠月尿酸三缩水甘油酯（TGIC异氟月尿酸三缩水甘油酯（TGIC作固化剂的聚酯粉末涂料是 国内市场上占绝对 优势的耐候性粉末。TGIC环氧值0.92，熔点95 C，白色粉末通常TGIC与低酸值的竣基聚酯配合，

6、两者的品种和质量对粉末涂层的耐候性 有重大影响，如何选择聚酯和TGIC以满足高耐候性要求，本文作者在铝型材用粉 末涂料的研制 一文中有详细论述。这类粉末具有如下优点：涂层光滑致密，无针孔等弊病。耐热性较好，烘烤过程不易泛黄。物理化学性能好。可配制各类颜色和花纹的粉末涂料。但TGIC对皮肤有刺激，其毒性问题倍受关注，历来颇有争 议，许多国家都在开发 TGIC的替代品。聚酯/羟烷基酰胺（HMMA常见的羟烷基酰胺（HMMA 一般商品号有：罗门哈斯（R ohm and Hass公司的 Primid XL552,台湾优美特公司的Eumate 350宁波南海药化的T105M以及常州牛 塘的NT 552等。

7、外观为淡黄至白色粉末，熔点110120C，羟值8090mg KOH/g。羟烷基酰胺反应活性比TGIC强,可在较低温度下固化，所配制的粉末Tg比 TGIC系的略高，贮存性更好。羟烷基酰胺在固化聚酯的过程中释放水等小分子化合物，涂层过厚即容易出现针孔。耐热性较TGIC系为差。用羟烷基 酰胺配制的高光平面粉末，因表面不够致 密,而影响其装饰 性，多用于生产砂纹、锤纹等不要求平整外观的粉末。羟烷基酰胺系列粉末可用摩擦枪喷涂。经多年跟踪测试，羟烷基酰胺系列粉末具有与TGIC系列粉末相当的户外耐久 性。聚酯/低分子量环氧树脂（PT910PT910是瑞士汽巴（Ciba公司推出的新型聚酯固化剂，熔点95105

8、 C，环氧当量 141154。与其配合的聚酯一般都经过专门选择（尽量选用高Tg的聚酯，如比利时优西比（UCB的CC800, CC802 等。用PT910配制的粉末除耐候性稍差外，其它各项性能很好。3.2.4羟基聚酯/四 甲氧基甲基甘腑（Link 1174Link1174由美国氟特（Cytec公司推出。在磺酸类催化剂的作用下，用四甲氧基甲基甘月尿固化羟基聚 酯，固化过程中释放 甲醇，涂层过厚会出现针孔或起泡。粉 末贮存性比较差，夏天易结块。聚氨酯粉末涂料（PUPU粉末是用封闭型异氟酸酯固化羟端基聚酯而制成的。作为固化剂的封闭型异氟酸酯主要有芳香族和脂肪族两种。芳香族的异氟酸酯耐候性较差，主要用于

9、室内、防腐蚀、抗 污染等方面，如微波炉的门，书写白板等。PU粉末适于户外应用，最多采用的是封闭型异佛尔酮二异鼠酸酯（封闭剂的解封温度为140 C左右作固化剂。著名 的品牌是德国赫斯 （Huls的IPDI B-1530和BF1540,因价格贵，粉末厂很少选用PU粉末的优点如下：一粉末固化前有充分的流平时间，体系粘度低，故流平特别好，可与液体涂料相 媲美。一配制范围比TGIC系要宽。一粉末容易喷涂。PU粉末在固化时释放封闭剂，气味难闻，容易污染空气。3.2.6丙烯酸粉末涂料 （Acrylic/DDDA 和 Acrylic/Polyester这类粉末多采用缩水甘油酯型丙烯酸树脂、由甲基丙烯酸甲酯、甲

10、基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯等聚 合而成。高光泽体系一般采用二元竣酸作固化剂。 常用的是癸二酸（D DDA o该体系 粉末耐热，烘烤不易泛黄，附着力好，易于薄涂,有突出的保光保色性，最适于户外高装 饰性涂装。但 成本较高。亚光无光系列多采用低酸值的聚酯作固化剂，表面细腻，手感柔和，但机械性能差, 不耐刮。固化时反应机理较复杂，两种树脂的配比难掌握，在技术和生产上有难度，能 熟练应用这种技术的粉末厂很少。同样该系列产品由于价格原因，还不能普遍推广。氟树脂粉末涂料虽然热塑性的氟树脂涂料（PVdF具有很佳的耐候性，但生产过程中颜料分散差， 涂层表面光泽低，须高温烘烤，使应用受到限制。近年来

11、，已有厂家把氟树脂制成溶剂型涂料，用于高层建筑 材料上（即现正流行 的氟碳漆。工业化的热固性氟树脂粉末的主要成膜物质是含羟基的氟 树脂和封闭型异鼠 酸酯固化剂，可以制成透明粉，储存性好。具有良好的综合机械性能，耐酸雨、臭氧 、紫外线等。户外 使用年限长，可达30年。4影响粉末涂料耐候性的因素粉末涂料是基于石油化工的新型材料，由低分子量的树脂，辅以助剂、颜填料等 组成，在一定条件下固化后具有一定的 外观、光泽、颜色。当一个物件，如空调外壳, 建筑型材经粉末涂装后置于室外的自然环境中，其涂膜必然受到各种因素的侵扰，如 阳光照射，酸雨的冲刷等，经过一段时间，涂膜将发生一系列的变化，可表现为光泽下 降

12、,颜色变暗淡，涂层表面出现锈点或裂纹，开始轻微粉化 .。粉末涂料一经固化，具低分子树脂因发生化学交联而变成具超高分子量的体型 聚合物，这样它就有了弹性、韧性、耐化 学品性等一系列性能。从微观的角度看，涂膜好似立体交叉网状结构，主要框架是 树脂交联后形成的高 分子聚合物，在框架中间充满着诸如颜 料、填料粒子和其它涂料组份。涂料表面经 长时间光照后即 会出现斑蚀”逐渐粉化”。研究表明，粉末涂层的粉化主要 从颜料微粒开始，特别是颜料成团的地方，这是一个光化学过程。高分子在热、氧和光的作用下通过自由基历程发生老化。涂层中的网状聚合物是由无数根分子链通过各种化学键连接在一起的，这些化学键有的含氢、氧、双

13、键等，它们很活泼，氢容易失去，形成自 由基。自由基与氧结合成为过氧自由基，随后与其它分子反应变成氢过氧化物，使得 聚合物链发生断 裂，涂料即开始老化，而出现光泽降低，粉化等现象。影响涂料使用寿命的因素很多，概刮起来大致有：紫外线（尤其是波长接近 313nm、湿度、臭氧、高温、酸雨、工业废气等。4如何测试粉末涂料的耐候性涂料的耐候性测试及评定，必须有充分的依据，不是凭空捏 造出来的。现在国际上普遍推广两种方法：自然曝晒和人工加速老化试 验，并强调两种试验 方法要结合起来，综合考虑，以得出更 加可靠的结论。自然曝晒以美国佛罗里达州曝晒为标准，该州位于美国的最南端，周边是大海，全 年阳光充足而强烈，

14、空气中水份和盐 份含量很高，相对于地球上其它地方，除少部分具 极端气候 现象外，这里的自然条件对于涂料来说可算是很严酷的环境。将制好的标准样板 插入曝晒架上，朝南5或45 角，定期测试涂膜光泽和颜色变 化，并记录。一般试验期以年为单位，试验结束后可绘制涂层光泽和颜色变化的曲 线。自然曝晒准确直观，数据可信，但试验周期过长，不能很快地指导科研和生产，因 此绝大部分的耐候试验都采用人工加速老化来完成。人工加速老化试验是模拟自然条件，如控制一定的温度、湿 度和降雨周期，并选 用不同波长的光照射（模拟阳光，试验周期短，通常只用2001000h很快就能得出结 论。人工加速老化试验采用的光源有多种，常见的

15、有氤弧太阳光、荧光紫外线、碳 弧灯等。中国国标规定了用于涂料老化测试的两个标准 :GB/T1865-1997人工气候老 化和人工辐射暴露（滤过的氤弧辐射（详见附录一和GB/T16585-1996硫化橡胶 人工气候老化（荧光紫外灯试验方法。这两种方法都能检测粉末涂料的耐久性，氤弧灯辐射的光照温和，对颜料、塑料等更适合，测试周期要长一些。荧光紫外灯加速性好，适于快速检验，紫外线波长选择范 围宽，能适应多种检测要求。也有加速自然曝晒试验，如EMMAQUA试验（在美国亚利 桑那，使用特殊的反射 镜来强化太阳光，并结合以周期喷雾和温度控制。据观察，该法与佛罗里达曝晒有良 好的关联 性,而老化速度快56倍

16、。需要注意的是，任何加速老化试马都只能作参考，不能迷信测试结果。这些试 验仅是模拟自然条件，而与实际条件千差万别老化试验结果与实际使用结果有时差 别非常大。所以 粉末涂料的耐候性好坏必须以实际使用的效果为准。附录1:漆膜老化（人工加速测定法（GB/T 1865-199 7本标准适用于涂料的耐候性评定。采用人工加速耐候性试验箱打制一定的温度，湿度，降雨周期和时间进行试验，以样板的外观破坏程度评定等级。.材料和仪器人工加速耐候性试验箱a .光源6000W水冷式管状氤灯；样板与光源距离:3540 cm ob .稳压装置CZ-63型磁饱和稳压器或其它稳压装置。1.2试验用水 氤灯冷却 用蒸储水，降雨用离子交换树脂净化 水。其它材料和检验用仪器设备同漆膜大气老化测定法（GB/T 1767中的有关规定。.试验条件温度工作室空气温度45。相对湿度工作室空