耐候性粉末涂料種類及性能介紹

耐候性粉末涂料種類及性能介紹20世紀(jì)40年代，聚乙烯（PE）獲得工業(yè)化生產(chǎn)，隨之產(chǎn)生了PE粉末，采用火焰法噴涂。50年代，歐洲開始研制并生產(chǎn)熱固性環(huán)氧（Epoxy）粉末涂料。70年代，連續(xù)出現(xiàn)兩次石油危機(jī)，促使人們從節(jié)能和有效利用有限資源的角度考慮，先后研制出環(huán)氧/聚酯型、聚酯型、聚氨酯型、丙烯酸型等各類熱固性粉末涂料。其間熱塑性粉末涂料如聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、聚酰胺（尼龍）、乙烯-乙酸乙烯共聚物（EVA）、聚苯硫醚（PPS）、氟樹脂等也獲得了一定的發(fā)展。90年代后期，為適應(yīng)新的安全或耐候性要求，歐美國家又相繼開發(fā)了一些具有特殊性能的粉末涂料品種，如低分子量環(huán)氧化合物固化聚酯，熱固性氟樹脂粉末，丙烯酸/聚酯粉末。進(jìn)入新的世紀(jì)，新的粉末技術(shù)和品種更是層出不窮，粉末市場變得越來越大，也變得越來越復(fù)雜。中國粉末涂料經(jīng)過近10年的快速發(fā)展，幾乎所有的粉末品種都能在市場中找到。整個(gè)粉末涂料市場也將趨于更加細(xì)化，其中耐候性粉末增長幅度要快于其它品種。-為什么要考慮粉末涂料的耐候性？無論哪一種粉末涂料都是由基料（樹脂、固化劑）、顏料、助劑、填充料四部分組成。粉末涂料一經(jīng)配方確定，并施工于工件上后，涂層即被賦予了一定的物理化學(xué)性能，這些性能在外部自然環(huán)境中，經(jīng)過一段時(shí)間會(huì)發(fā)生哪些變化，涂層最終失去效用要多長時(shí)間，哪些因素對涂層的破壞性最強(qiáng)，等等，這些都是大家非常關(guān)注的。粉末涂料由于具有明顯的環(huán)保和節(jié)能優(yōu)勢，在許多工業(yè)領(lǐng)域已逐步代替油漆，如家用電器幾乎100%用粉末涂料來涂裝外殼，用于家用電器的粉末約占整個(gè)粉末產(chǎn)量的四分之一。自改革開放以來，我國各項(xiàng)事業(yè)都取得了巨大成就，現(xiàn)在相關(guān)于耐候性粉末涂料就有著巨大的市場和商機(jī)，主要市場有：①空調(diào)。②鋁型材。③汽車工業(yè)。④高速公路建設(shè)。⑤戶外用家具及燈具等。提高粉末涂料的內(nèi)在質(zhì)量，延長涂料的使用壽命也即能為國民經(jīng)濟(jì)和廣大用戶帶來切實(shí)利益。-耐候性粉末涂料品種介紹一.熱塑性粉末涂料-聚乙烯粉末涂料（PE）這是開發(fā)應(yīng)用最早的粉末，在熱塑性粉末中產(chǎn)量最大，用途最廣。多采用低密度聚乙烯，具有許多優(yōu)點(diǎn)：涂層耐水，耐酸堿。涂層具有良好的隔熱和電絕緣性能。涂層拉伸強(qiáng)度，柔韌性及抗沖擊性很好。原料來源豐富，價(jià)格低，無毒。受紫外線照射易開裂，不能長期用于戶外，在戶外建筑場合能用3-4年?？沟蜏匦院?，-30°C保持400小時(shí)以上無開裂，可用于北方嚴(yán)寒的環(huán)境。-聚氯乙烯粉末涂料（PVC）PVC粉末具有許多特點(diǎn)：?顏色配制范圍寬。-涂層耐溫性好，并耐酸堿和鹽水噴霧。?耐醇類，汽油，芳烴類溶劑。絕緣性好。原料豐富。聚酰胺（尼龍）依據(jù)原料可分為：①尼龍1010（國產(chǎn)）。②尼龍11和12（進(jìn)口）。尼龍粉末具有獨(dú)特的耐磨性和物理機(jī)械性能。戶外耐久性也非常突出。-聚酯粉末涂料由飽和聚酯，顏填料，流平劑及其它助劑構(gòu)成，粉末軟化點(diǎn)高，Tg也高，儲(chǔ)存穩(wěn)定性非常好。具有很好的機(jī)械性能和耐化學(xué)藥品性，但不耐熱和溶劑?？捎糜谧儔浩魍鈿?，馬路護(hù)欄，儲(chǔ)槽等。5.氟樹脂粉末涂料氟樹脂種類很多，能用作粉末的主要有聚偏氟乙烯（PVdF），這種涂料耐熱性、機(jī)械性能和戶外耐久性都非常突出。廣泛用在耐高溫、抗劃傷、抗粘貼及超耐候等方面。國外已多次報(bào)道過將這種粉末用于超高層建筑上。二.熱固性粉末涂料能夠適應(yīng)戶外應(yīng)用條件的熱固性粉末涂料有以下品種：-聚酯/異氰脲酸三縮水甘油酯（TGIC）異氰脲酸三縮水甘油酯（TGIC）作固化劑的聚酯粉末涂料是國內(nèi)市場上占絕對優(yōu)勢的耐候性粉末。TGIC環(huán)氧值＞0.92，熔點(diǎn)95°C，白色粉末。通常TGIC與低酸值的羧基聚酯配合，兩者的品種和質(zhì)量對粉末涂層的耐候性有重大影響，如何選擇聚酯和TGIC以滿足高耐候要求，請參看〈鋁型材用粉末涂料的研制〉一文。這類粉末具有很多優(yōu)點(diǎn)：-涂層光滑致密，無針孔等弊病。-耐熱性較好，烘烤過程不易泛黃。?物理化學(xué)性能好。?可配制各類顏色和花紋。但TGIC對皮膚有刺激，其毒性問題一直很突出，歷來頗有爭議，許多國家都在開發(fā)替代品。?聚酯/羥烷基酰胺（HMMA）羥烷基酰胺（HMMA）一般商品號有：羅門哈斯（RohmandHass）公司的PrimidXL552，臺(tái)灣優(yōu)美特公司的Eumate350，寧波南海藥化的T105M以及常州牛塘的NT552等。外觀為淡黃至白色粉末，熔點(diǎn)110-120°C，羥值80-90mgKOH/g。羥烷基酰胺反應(yīng)活性比TGIC強(qiáng)，可在較低溫度下固化，所配制的粉末Tg比TGIC系的略高，儲(chǔ)存性要好。羥烷基酰胺在固化聚酯的過程中釋放水等小分子化合物，涂層過厚即容易出現(xiàn)針孔。耐熱性較TGIC系為差。羥烷基酰胺配制的高光平面粉末，表面不夠致密，影響了裝飾性，多用于生產(chǎn)砂紋、錘紋等不要求平整外觀的粉末。羥烷基酰胺系列粉末可用摩擦槍噴涂。經(jīng)多年跟蹤測試，羥烷基酰胺系列粉末具有與TGIC系列粉末相當(dāng)?shù)膽敉饽途眯浴?聚酯/低分子量環(huán)氧樹脂（PT910）PT910是瑞士汽巴（Ciba）公司推出的新型聚酯固化劑，熔點(diǎn)95-105°C，環(huán)氧當(dāng)量141-154。與其配合的聚酯一般都經(jīng)過專門選擇（盡量選用高Tg的聚酯），如比利時(shí)優(yōu)西比（UCB）的CC800，CC802等。用PT910配制的粉末除耐候性稍差外，其它各項(xiàng)性能很好。?羥基聚酯/四甲氧基甲基甘脲（Link1174）Link1174由美國氰特（Cytec）公司推出。在磺酸類催化劑的作用下，可固化羥基聚酯，固化過程釋放甲醇，涂層過厚會(huì)出現(xiàn)針孔或起泡。粉末儲(chǔ)存性比較差，夏天易結(jié)塊。?聚氨酯粉末涂料（PU）PU粉末由封閉型異氰酸酯固化羥端基聚酯而得。作為固化劑的封閉型異氰酸酯主要有芳香族和脂肪族兩種。芳香族耐候性較差，主要用于室內(nèi)防腐蝕，抗污染等方面，如微波爐的門，書寫白板等。PU粉末適于戶外應(yīng)用，最多采用的是封閉型異佛爾酮二異氰酸酯（封閉劑解離溫度為140°C左右）作固化劑。著名的品牌是德國赫斯（Huls）的IPDIB-1530和BF1540。價(jià)格貴，粉末廠很少選用。PU粉末的優(yōu)點(diǎn)：一粉末固化前有充分的流平時(shí)間，體系粘度低，故流平特別好，可與液體涂料相媲美?！渲品秶萒GIC系要寬。一粉末容易噴涂。PU粉末在固化時(shí)釋放封閉劑，氣味難聞，容易污染空氣。?丙烯酸粉末涂料（Acrylic/DDDA和Acrylic/Polyester）這類粉末多采用縮水甘油酯型丙烯酸樹脂、由甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯等聚合而成。高光澤體系一般采用二元羧酸作固化劑。常用的是癸二酸（DDDA）。該體系粉末耐熱，烘烤不易泛黃，附著力好，易于薄涂，有突出的保光保色性，最適于戶外高裝飾性涂裝。但成本較高。亞光無光系列多采用低酸值的聚酯作固化劑，表面細(xì)膩，手感柔和，但機(jī)械性能差，不耐刮。固化時(shí)反應(yīng)機(jī)理較復(fù)雜，兩種樹脂的配比難掌握，在技術(shù)和生產(chǎn)上有難度，能熟練應(yīng)用這種技術(shù)的粉末廠很少。同樣，該系列產(chǎn)品由于價(jià)格原因，還不能普遍推廣。?氟樹脂粉末涂料雖然熱塑性的氟樹脂涂料（PVdF）具有很佳的耐候性，但生產(chǎn)過程顏料分散差，涂層表面光澤低，須高溫烘烤，應(yīng)用上受到了限制。近年來，已有廠家把氟樹脂制成溶劑型涂料，用于高層建筑材料上。（即現(xiàn)正流行的氟碳漆）。工業(yè)化的熱固性氟樹脂粉末的主要成膜物質(zhì)是含羥基的氟樹脂和封閉型異氰酸酯固化劑，可以制成透明粉，儲(chǔ)存性好。具有良好的綜合機(jī)械性能，耐酸雨、臭氧、紫外線。戶外使用年限長，可達(dá)30年。幾種粉末涂料綜合比較類別UP/TGICP/HMMAP/PT910P/Link1174PUAcrylic/DDDAAcrylic/PolyesterF/IPDI外觀868710988機(jī)械性能88787958耐化學(xué)品778898410耐候性886889810綜合成本67665665應(yīng)用舉例空調(diào)，建材建材，沙灘椅沙灘椅，草坪燈燈具，路燈桿建材，汽車部件建材，汽車輪箍和面漆家具，建材建筑材料注：①P表示聚酯樹脂，F(xiàn)表示氟樹脂。②1級最差，10級最好。?影響粉末涂料耐候性的多種因素粉末涂料是基于石油化工的新型材料，由低分子量的樹脂，輔以助劑、顏填料等，在一定條件下固化后具有一定的外觀、光澤、顏色。當(dāng)一個(gè)物件，如空調(diào)外殼，建筑型材經(jīng)粉末涂裝后置于室外的自然環(huán)境中，其涂膜必然受到各種因素的侵?jǐn)_，像陽光照射，酸雨的沖刷等，經(jīng)過一段時(shí)間，涂膜將發(fā)生一系列的變化，可表現(xiàn)為光澤下降，顏色變暗淡，涂層表面出現(xiàn)銹點(diǎn)或裂紋，開始輕微粉化粉末涂料一經(jīng)固化，其低分子樹脂因發(fā)生化學(xué)交聯(lián)而變成具超高分子量的體型聚合物，這樣它就有了彈性、韌性、耐化學(xué)品等一系列性能。從微觀的角度看，涂膜好似立體交叉網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，主要框架是樹脂交聯(lián)后形成的高分子聚合物，在框架中間充滿著諸如顏料、填料粒子和其它涂料組份。涂料表面經(jīng)長時(shí)間光照后即會(huì)出現(xiàn)“斑蝕”，逐漸“粉化”，研究表明，粉末涂層的粉化主要從顏料微粒開始，特別是顏料成團(tuán)的地方，這是一個(gè)光化學(xué)過程。高分子在熱、氧和光的作用下的老化主要通過自由基歷程進(jìn)行。上面講的涂層中的網(wǎng)狀聚合物，是由無數(shù)根分子鏈通過各種化學(xué)鍵連接在一起，這些化學(xué)鍵上有的含氫、氧、雙鍵等，它們很活潑，氫容易失去，形成自由基。自由基與氧結(jié)合成為過氧自由基，可能與其它分子反應(yīng)變成氫過氧化物，使得聚合物鏈發(fā)生斷裂，這樣涂料即開始老化，而出現(xiàn)降光澤，粉化等現(xiàn)象。影響涂料使用壽命的因素很多，概刮起來大致有：紫外線（尤其是波長接近313nm）、濕度、臭氧、高溫、酸雨、工業(yè)廢氣等。-如何測試粉末涂料的耐候性涂料的耐候性測試及評定，必須有充分的依據(jù)，不是憑空捏造出來的?，F(xiàn)在國際上普遍推廣兩種方法：自然曝曬和人工加速老化試驗(yàn)，并強(qiáng)調(diào)兩種試驗(yàn)方法要結(jié)合起來，綜合考慮，以得出更加可靠的結(jié)論。自然曝曬以美國佛羅里達(dá)州曝曬為標(biāo)準(zhǔn)，該州位于美國的最南端，周邊是大海，全年陽光充足而強(qiáng)烈，空氣中水份和鹽份很高，相對于地球上其它地方，除少部分具極端氣候現(xiàn)象外，這里的自然條件對于涂料來說可算是很嚴(yán)酷的環(huán)境。將制好的標(biāo)準(zhǔn)樣板，插入曝曬架上，朝南5°或45°角，定期測試光澤和顏色變化，并記錄。一般試驗(yàn)期以年為單位，試驗(yàn)結(jié)束，可繪制涂層光澤和顏色變化曲線。自然曝曬準(zhǔn)確直觀，數(shù)據(jù)可信，但試驗(yàn)周期過長，不能很快地指導(dǎo)科研和生產(chǎn)，由此絕大部分的相關(guān)試驗(yàn)都采用人工加速老化來完成。人工加速老化試驗(yàn)?zāi)M自然條件，如控制一定的溫度、濕度和降雨周期，并選用不同波長的光照射以模擬陽光，試驗(yàn)周期短，通常只用200-1000小時(shí)，很快就能得出結(jié)論。人工加速老化試驗(yàn)采用的光源有很多，常見的有：氙弧太陽光，熒光紫外線，碳弧燈。中國國標(biāo)規(guī)定了用于涂料老化測試的兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)：GB/T1865-1997《人工氣候老化和人工輻射暴露（濾過的氙弧輻射）》（詳見附錄一）GB/T16585-1996《硫化橡膠人工氣候老化（熒光紫外燈）試驗(yàn)方法》這兩種方法都能檢測粉末涂料的耐久性，氙弧輻射光照溫和，對顏料、塑料等更