鋁型材用節能環保型耐氣候粉末涂料的研究

　　引言

　　溶劑型涂料排放大量的揮發性有機物對大氣的污染及資源的浪費已成為世界各國非常關注的問題，發展低污染涂料是21世紀的重要方向，而粉末涂料以4E(環保、經濟、高效和性能卓越)優點，成為溶劑型涂料的主力替代品。

　　鋁及鋁合金由于具有密度小、電導熱能力強、成型加工性好等優異的綜合性能，在建筑、交通、能源、食品、電子等領域都有廣泛的應用，已經成為現代工業中使用量僅次于鋼鐵的第二大金屬材料[1]。隨著國民經濟持續增長以及全面建設小康社會的推進，消費者對鋁合金型材的認識逐步提高，鋁合金型材成為門窗、幕墻建筑的首選材料。粉末噴涂鋁型材由于性能優良、裝飾美觀且價格適中，一直深受客戶青睞。目前，粉末涂料應用在鋁型材方面的應用已經由歐洲擴大到美洲，澳洲，遠東，中東和非洲。

　　基于建筑鋁型材涂覆的特點，其適用的粉末涂料應具有以下性能要求：高耐候性、強的機械性能、好的施工適應性、優異的耐蝕性、多樣的色澤及高流平性的外觀設計。鋁型材涂覆用粉末涂料品種按樹脂基料主要分為耐候性的聚酯/TGIC型、聚酯/HAA型及非耐候性的聚酯/環氧混合型[2]。在應用上，聚酯粉末涂料主要應用于鋁框架、門窗、陽臺、走廊和隔墻板等高防腐蝕性鋁型材;而環氧樹脂粉末涂料具有優異的附著性、防腐蝕性，但耐候性較差，故一般用于戶內或者作為底漆使用。

　　由于TGIC本身具有毒性，歐洲、日本國家對TGIC型粉末的限制逐步嚴格;同時TGIC型粉末儲存穩定性差，高溫結團嚴重，性能衰減快，固化溫度偏高，粉末客戶也逐漸認識到其綜合成本較高，TGIC將越來越成為非主流產品。而HAA型粉末的無毒環保性，優異的儲存性能恰恰解決了此問題，同時HAA型固化溫度較低，可實現中薄涂，大大降低了能耗和碳排放，其長期綜合成本和社會效益非常明顯，符合我國國情的發展。在歐洲，聚酯/HAA體系粉末成為鋁型材用主要的耐候粉末涂料品種，但在我國聚酯/HAA體系粉末僅起步在家電領域應用[5]，在鋁型材領域應用還完全是空白。因此，本文從節能環保、高耐候性能出發，針對鋁型材研制出符合其使用特點的聚酯/HAA體系節能環保耐候型粉末涂料。

　　1　試驗部分

　　1.1　原材料

　　飽和羧基聚酯樹脂(工業級)，國產樹脂1、國產樹脂2、國產樹脂3、進口樹脂;β-羥烷基酰胺(SA3120，T105工業級)，六安捷通達/寧波南海化學有限公司產品;β-羥烷基酰胺(Primid XL 552，工業級)，Rohom&Hass公司產品;三縮水甘油基異氰尿酸酯(TGIC，工業級)，鞍山潤德精細化工有限公司產品;金紅石型鈦白粉(工業級)，杜邦公司產品;硫酸鋇(BaSO4，工業級)，國產產品;粉末涂料通用顏料(工業級)，汽巴(Ciba)公司產品;粉末涂料通用助劑(流平劑、脫氣劑、安息香等，均為工業級)，國產產品。

　　1.2　主要設備

　　Ф30型雙螺桿擠出機、萬能中藥粉碎機、ACM磨粉系統、小型靜電噴涂設備、沖擊試驗儀、氙燈人工加速老化試驗儀、鹽霧試驗箱、激光粒度分布儀等涂料及涂層性能檢測設備。

　　1.3 粉末涂料及涂層制備

　　按設計配方稱取各組分，萬能中藥粉碎機充分預混合完畢后通過雙螺桿擠出機在設定溫度下進行熔融擠出，擠出片料經冷卻、粉碎、過篩、靜電噴涂、熱固化成膜，最后對涂膜進行性能測試。噴涂工藝參數如表1所示：

　　2 結果與討論

　　2.1 聚酯樹脂的選擇

　　試驗首先選取了國產樹脂1、國產樹脂2、國產樹脂3、進口樹脂1以及進口樹脂2等不同廠家的聚酯樹脂產品，按照相同配方設計制備涂層樣板，送國家涂料質量監督檢驗中心進行氙燈老化測試，得到的老化性能比較如圖1所示，具體老化實驗數據如表2所示。

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