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关键词:涂料 环氧 粉末 粉末涂料
1、环氧树脂粉末体系 绝大多数装饰性环氧树脂粉末涂料都是双酚A型环氧树脂,环氧当量为680~750,所用固化剂有多种,如胺、酰胺、酚、有机酸(酐)、有机酸盐及其加成物。最常用的固化剂是双氰胺(DICY)、甲苯基二胍(OTB),加速双酚A,双酚A环氧加成物和有机酸盐(用于低光粉末)。
如果采用EEW超出680~750范围的双酚A环氧树脂,则树脂/固化剂比应当作适当调整。有时采用EEW低于650的双酚A环氧树脂制备低温固化的粉末涂料(固化温度低于250°F,121℃),但是这种树脂的玻璃化温度Tg很低(可能低于100°F,38℃),影响了体系的贮存稳定性(熔结稳定性)。
有时采用EEW900~1000和EEWl600~1800)的双酚A环氧树脂制备特殊效果的粉末涂料,如花纹粉末涂料,它们可以单独使用.但更多的是与EEW680~750的双酚A环氧树脂配合使用,EEW越高意味着固化涂膜的交联密度越低,因此涂膜的耐化学品性、尤其是耐溶剂性比较差。
双酚A环氧树脂的官能度为2,也就是说在分子链端只有2个反应性环氧基,线性酚醛树脂、甲阶酚醛树脂与双酚F环氧树脂的反应活性要更强一些,这些树脂分子中的反应性基团大于2个,固化时的交联密度更高,因此涂膜的耐化学品性更高。据中国环氧树脂行业协会专家介绍,通常多官能度环氧树脂要比双酚A环氧树脂贵,因此为了降低成本,有时采用双酚A和线性酚醛环氧树脂配伍,使涂料体系的总体性能良好,同时原材料成本比较合理。
双酚A、线性酚醛环氧树脂和双酚F环氧树脂都不耐UV光照射,因此均不能用于配制户外耐久性粉末涂料,当然,氢化双酚A环氧树脂除外。 2、环氧,聚酯混合型粉末体系 装饰性粉末涂料中大多数混合型体系都是采用羧基聚酯/EEW680~750的环氧树脂混合比为50:50、60:40、70:30配制而成的,有时混合比会比之更高。据中国环氧树脂行业协会专家介绍,羧基聚酯的酸值决定了聚酯,环氧的混合比,北美地区采用的混合型羧基聚酯树脂多半含有催化剂,这种催化剂主要用于在320°F(160℃)~400°F(204℃)条件下加速固化反应的进行。混合型体系常用的催化剂有咪唑,例如2-甲基咪唑(2-M1)或2-丙基咪唑(2 PI)。
有时混合型体系也采用EEW900~1000和EEWl600~1800的双酚A环氧树脂,以制成特殊效果的粉末涂料,如花纹粉末涂料。当然这需要调节聚酯,环氧的混合比例。混合型体系中环氧树脂的EEW越高,固化涂膜的交联密度越低,因此涂膜的耐化学品性.尤其是耐有机溶剂性较差。
通常多官能度环氧树脂比双酚A环氧树脂贵,为降低成本,有时用羧基聚酯与双酚A和线性酚醛环氧树脂配用,使涂料体系的总体性能良好,而且原材料成本也比较合理。
双酚A、线性酚醛环氧树脂和双酚F环氧树脂抗紫外线性能均不好,在聚酯/环氧混合型的户外耐久性粉末涂料中不应使用,但采用氢化双酚A环氧树脂的混合体系除外。
3、聚酯,聚氨酯体系 装饰性粉末涂料用的多功能聚酯,聚氨酯体系是采用羟基聚酯/封闭型异氰酸酯(1PDl)80~84/20~16的树脂,固化剂比配制而成的。配制聚氨酯粉末涂料所用的羟基聚酯其交联密度的范围很宽。
羟基聚酯的羟值决定了聚酯,封闭型IPDI的混合比例,北美地区用的羟基聚酯大多含有催化剂,用以在360°F(182℃)~400。F(204℃)条件下加速固化反应的进行。聚氨酯粉末涂料常用的催化剂为有机锡化合物,如辛酸锡、二月桂酸二丁基锡、乙酸二丁基锡和氧化二丁基锡。
例如£-己内酰胺封闭的TDI。这种配方成本较低(较低的固化剂用量,以及TDI原材料成本较低),烘烤固化的温度也较低(平均低25°F,14℃)。但是TDI型聚氨酯粉末涂料的户外耐久性非常一般。
三唑封闭型IPDI粉末涂料(与TDl型体系的树脂,固化剂比相同)的户外耐久性与£-己内酰胺封闭的IPDI型体系相同,但固化温度为290°F(143℃)~320°F(160℃)。
特殊设计的含催化剂的羟基聚酯树脂可与脲二酮固化剂配伍使用,制成无挥发性的聚氯酯粉末涂料,封闭型异氰酸酯固化剂在固化过程中将释放原粉末重量3%~10%的封闭剂。
4、聚酯/TGIC体系 装饰性粉末涂料中聚酯/TGIC体系大多以羧基聚酯/TGIC为93:7的树脂,固化剂混合比配制而成,在特殊使用场合也可采用90:1 O和95:5类型聚酯树脂,羧基聚酯的种类很多,因此与TGIC配伍得到的粉末涂料交联密度的范围很宽。羧基聚酯酸值决定聚酯/TGIC的混合比例。据中国环氧树脂行业协会(www.epoxy-e.cn)专家介绍,在北美TGIC型粉末涂料用的羧基聚酯都含有催化剂,用以在300°F(149℃)~400°F(204℃)范围内加速固化反应的进行。TGIC型粉末涂料常用的催化剂有咪唑衍生物.如1-甲基咪唑(1-M1),以及有机锡化合物或卤化物。
在不同试验室进行的毒性试验证明,TGIC是诱导有机体突变的物质(兔子和老鼠试验)。因此有些国家已经开始限制TGIC在粉末涂料中的应用。90年代初开始西欧、澳大利亚和日本市场上TGIC的用量逐渐减少,聚酯/TGIC体系正在被聚酯,B-羟烷基酰胺(HAA)体系和无挥发性的聚酯,聚氯酯体系所取代。
5、聚酯/B-羟烷基酰胺(HAA)体系 装饰性粉末涂料中的聚酯/HAA体系多采用树脂,固化剂95:5的羧基聚酯/HAA配制而成。特殊情况下也可采用90:10和95:5类型的聚酯树脂。可以采用的羧基聚酯品种很多,因此配成的粉末涂料交联密度范围很宽。羧基聚酯的酸值决定了聚酯/HAA的混合比例,HAA型粉末涂料用的羧基聚酯不含催化剂,因为该固化反应不可能被催化加速。
羧基聚酯与HAA的固化反应是一种缩合反应,其缩合产物为水,这限制了涂膜厚度的增加,一般不能超过4mil(100um)。TGIC型粉末涂料用的含催化剂的羧基聚酯也可用于HAA型体系,但在固化过程中容易泛黄,流动性差,涂膜总体性能不如为HAA型专门设计的羧基聚酯好。
6、聚酯/甘脲体系 聚酯/甘脲体系(尤其是四甲氧甲基甘脲)可用于配制高光和半光粉末涂料:一具肴杰出的柔韧性,好的耐化学品性,优异的耐热性(300°F或149℃)和耐热黄变稳定性,并可形成花纹装饰涂层(皱纹、网纹、鳄鱼皮花纹、鱼鳞花纹),这取决于所用催化剂的种类。
不论是平面粉还是花纹粉,以采用羟值45左右的羟基聚酯为好。采用低羟值的聚酯树脂可以降低固化剂的用量,从而降低原材料成本。在配制甘脲型花纹粉时固化剂最好略微过量,如果甘脲型平面粉或花纹粉的固化不足,其涂膜的户外耐久性下降非常快。甘脲固化剂可大幅度降低体系的Tg,因此最重要的是应选用Tg高于140°F(60℃)的羟基聚酯,以便得到合理的贮存稳定性。相对较低的树脂粘度有利于配制甘脲型花纹粉末涂料,然而低树脂粘度和高Tg是相互矛盾的,所以应当选用平衡折衷性能好的羟基聚酯。
甘脲型平面粉和花纹粉所用的催化剂均为酸性催化剂,所以需要避免选用碱性的填料(如碳酸钙、金属硅酸盐)和添加剂(如胺、酰胺),这些碱性物质将中和催化剂的酸性,使其失去催化作用。在制备粉末涂料时,这种中和作用可能并不会很快表现出来,而在贮存数周以后中和作用的影响就会显现出来。如果这种中和作用不确定,可以将粉末涂料样品在标准条件下贮存,并每周测定一次粉末的胶凝时间。粉末涂料贮存数周后胶凝时间应当没有明显的变化。
羟基聚酯与甘脲的固化反应是缩合反应,产生的挥发性缩合产物为甲醇和少量的甲醛,因而限制了涂膜厚度的增加,一般不能超过4mil或100um。 7、羧基丙烯酸/环氧混合体系 丙烯酸,环氧混合体系具有非常高的耐化学品性,与常规羧基聚酯,环氧混合体系相比,户外耐久性有所改进(但仍然有限)。
8、甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)型丙烯酸体系 GMA型丙烯酸粉末涂料具有优异的涂膜透明性和流动性,耐化学品性和户外耐久性非常好,主要用于汽车涂装。不幸的是,绝大多数的GMA型丙烯酸粉末涂料与其它粉末涂料体系的相容性均不好。关于这类产品的详细情况和应用性能可向原材料供应商咨询。
9、GMA混合体系 GMA丙烯酸/聚酯/二元酸/聚氯酯混合型粉末涂料是为汽车涂装和一般金属涂装用低光和半光粉末涂料而专门开发的,具有相对较高的耐化学品性和非常好的户外耐久性。
10、聚硅氧烷/环氧体系 是由非反应性的聚硅氧烷树脂与特种环氧树脂配伍制成的粉末涂料,显然,聚硅氧烷/环氧粉末体系的户外耐久性有限,聚硅氧烷树脂与环氧/固化剂的混合比例决定了体系最终的耐热性。
11、聚硅氧烷/聚酯体系 是由非反应性的聚硅氧烷树脂与特种聚酯和/或苯乙烯,丙烯酸(氨基甲酸酯或TGIC)体系配伍而成的粉末涂料,聚硅氧烷,聚酯(或丙烯酸)粉末涂料的户外耐久性优异。聚硅氧烷树脂与聚酯/固化剂(或丙烯酸/固化剂)体系的混合比例决定了粉末体系最终的耐热性。
12、紫外光固化环氧体系 UV固化环氧粉末体系采用阳离子固化引发剂,在低于250°F(120℃)的条件下低温固化,形成的涂膜0.6~2mil(15~50um)厚,主要应用领域是中密度纤维板(MDF)和金属底材的底漆,或木材(包括MDF)的封闭底漆。
13、紫外光固化不饱和聚酯体系 UV光固化不饱和聚酯粉末体系采用光引发剂和适当的固化剂降低涂料的固化温度(250°F或120℃),涂膜厚度1~2.5mil(25~65um),涂膜具有好一非常好的物理机械性能。这类涂料适用于热敏金属合金(如航空合金)、木材(包括MDF)和纤维增强塑料的涂装。
14、有机过氧化物活化的不饱和聚酯体系 这类粉末涂料主要用于内模涂装,固化温度为230-350°F(110~175℃),与混合型或标准型聚氨酯粉末涂料相似。由于Tg相对较低,所用不饱和聚酯树脂不稳定,所以这种体系的贮存稳定性有限。
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