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白色纯聚酯粉末涂料的性能研究

作者:admin 来源: 日期:2013-8-21 15:58:41 人气:19

周爱军,刘长生,郭耿华,苏联喜
(武汉化工学院材料系,湖北武汉 430073)
1 前言
随着环保要求的日益严格,粉末涂料以其低污 染、高装饰性、综合性能好等众多优点而得以快速发 展[1-2]。目前,应用最广泛的三种粉末涂料分别为 环氧型、环氧—聚酯型、纯聚酯粉末涂料。由于聚酯 树脂中不含环氧树脂中的不饱和基团以及羟基,使 其在耐候性方面具有明显优势,因此主要用于高速 公路护栏、隔离墩、路灯、户外变压器、电信线路上的 箱柜等各种室外用具[3-4]。聚酯粉末涂料的种类较 多,有一系列的固化剂,可用于聚酯粉末的固化。羧 基聚酯树脂有用异氰脲酸三缩水甘油酯(TGIC)和羟 烷基酰胺固化的;羟基聚酯树脂则有用氨基树脂、聚 氨基甲酸酯固化的[3-6]。我们从羧基聚酯树脂- TGIC体系纯聚酯粉末涂料配方设计入手,研究了基 料、填料、助剂对其涂膜性能的影响。
2 实验原料
聚酯树脂:均为羧基聚酯。CC450,上海优西比 特种化工有限公司;6700,广州南方树脂化工公司; 6600,广州南方树脂化工有限公司。白色颜料(钛白 粉): CR-828,美国杜邦公司,经过致密SiO2表面 包膜后的产品;ZA-100,湖南株州化工有限公司; 耐晒白,广州华立—萨其宾化工有限公司。填料: 沉淀BaSO4,河北辛集集美化工有限公司; 90# CaCO3,英国;轻质CaCO3,广东清远市宝石化工有限 公司;活性CaCO3,湖南三湘化工厂。固化剂:异氰 脲酸三缩水甘油酯(TGIC),安徽黄山华蕙化学有限 公司。各类助剂:增光剂931、消泡剂Benzoin,无锡 万利涂料设备责任有限公司;流平剂FC-100,广东 中山市黄圃镇环山化工有限公司。
3 样板制备及性能测试
3.1 原料组分的配合及基本配方的选定[3,5,6]
在设计粉末涂料配方时,必须考虑组分之间的 内在关系,各组分之间的优良混容性是保证涂膜质 量的基础。涂料组分中的合成树脂决定着涂膜的基 本性能,粉末涂料的涂膜物理机械性能主要是由树 脂、固化剂、颜料、填料状态决定。粉末涂料中所使 用的助剂,如流平剂、消泡剂、增光剂等,原则上需是 固态的。本实验过程均为羧基聚酯-TGIC体系,体 系相容性良好,通过改变填料、助剂用量,以期获得 在耐候性等方面较好的粉末涂料配方。涂料配方见 表1。
3.2 涂膜性能试验样板制备及涂膜性能测试[5-8]
采用双螺杆挤出机熔融挤出、静电喷粉枪喷涂 制备试验样板,并进行涂膜性能测试。附着力:采用 QFH型漆膜划格器测定;涂膜硬度:采用CT-291型 硬度仪水平推犁法,按GB6739-1989标准进行测 试;倾斜流动性:按GB6554-1986标准进行测试;涂 膜柔韧性:采用QHQ型涂膜柔韧性测定仪,按 GB6742-1986的标准进行测试;涂膜耐冲性:按 GB/T1732-1993标准进行测试。
4 结果与讨论
4.1 改变聚酯树脂种类、填料种类测试结果分析
4.1.1 流平性能实验结果分析
从实验中我们发现,对于相同的聚酯, 90# CaCO3与基料的相容性最佳,相应流平性能最好,其 次分别是BaSO4、活性CaCO3及轻质CaCO3。6700、 6600和CC450这三种聚酯对比发现,CC450流平性 能比6700、6600好,而6700、6600流平性能基本相 同。 同。
4.1.2 样板5MPa冲击强度测试结果分析(见表2)
一般地,样板耐冲击性能正冲情况较反冲好。 从表2可以看出,聚酯相同,使用活性CaCO3的样板 冲击强度好,而使用轻质CaCO3的样板冲击强度最 差。由6700、6600、CC450三种聚酯树脂的对比可 见,使用CC450冲击强度较6700、6600好;而抗UV 测试数据表明,三者在耐候性(冲击强度方面)情况 接近。
4.1.3 光泽度测试结果分析
填料的种类与用量对于涂膜光泽度的影响很 大。填料分散至涂膜表面,破坏基料树脂的连续性, 形成一层产生漫反射的膜层,从而具有消光效果。 从下页表3可知,不同填料对涂膜光泽的影响次序 为:BaSO4<90#CaCO3 耐晒白>ZA-100,即CR-828体 系的耐冲击性能最好。
由表4可知,CR-828因具有优良的表面包膜 处理,改善了其润湿分散性,也因此增加了涂膜的流 平性能,光泽度高。经过抗UV实验后,三种钛白粉 体系的光泽度下降均不大,说明其耐候性能良好。 三种聚酯在对应钛白粉类型相同的情况下,光泽度 也基本相同。钛白粉CR-828配合聚酯CC450可 获得良好的涂膜性能,其用量200份左右较好。
4.3 固化剂TGIC用量变化对涂膜的影响
TGIC是熔点约为95℃左右的白色粉末,环氧值 在0.92以上。它与双酚A型环氧树脂不同之处在 于不含有苯环和醚键;因此固化产物具有优良的抗 UV性能,具有良好的保光、保色性。实验表明,TGIC 用量为树脂量的4%时,不能充分固化聚酯树脂,导 致耐冲击性能差;6%时,涂膜冲击强度较好。进一 步实验说明,6%~8%的TGIC用量正好使CC450交 联完全;用量继续增加时,TGIC在CC450中的相容 性变差,反而使涂膜性能降低。
4.4 助剂用量的影响 实验表明,树脂用量600g,增光剂931用量8g 左右较好;流平剂FC-100用量10g左右最佳。安 息香(Benzoin)分子中有两个苯环和一个羟基,是一 个多极性基团的消泡剂,具有很低的表面张力。它 最大的缺点是用量过多时,高温下会引起涂层泛黄, 一般维持在树脂用量的0.5%左右即可。
5 结论
5.1 聚酯树脂选择CC450 三种聚酯树脂6700、6600、CC450中,CC450熔融 粘度低,分子量分布窄,对填料有较好的相容性和分 散性,所制得的粉末涂料涂膜综合性能最好。
5.2 填料的选择
与CC450配合时,BaSO4与90#CaCO3综合性能 较好,可以考虑配合使用。钛白粉选用杜邦公司产 品CR-828,综合性能最好。
5.3 固化剂用量及助剂
固化剂TGIC为基料(树脂)的6%~8%左右, 增光剂931为8g,流平剂FC-100为10g,消泡剂安 息香(Benzoin)为3g,所制涂膜综合性能最好。
参考文献:
[1] 孙先良.新型粉末涂料发展的新趋势[J].现代涂料与 涂装,2002,(2):3-5.
[2] 李珍芳.耐候型粉末涂料及发展[J].安徽化工,1999, (3):7-9.
[3] 南仁植.粉末涂料与涂装技术[M].北京:化学工业出 版社,2000.26-38.
[4] 曲 颖.国外热固性粉末涂料的现状和发展方向[J]. 中国涂料,1998,(4):4-6.
[5] 周 韬,徐晓峰,伏玲丽.聚酯树脂和粉末涂料[J].化 工新型材料,2001,(12):24-26.
[6] 毛建平.白色颜料填料的吸油量对粉末涂料性能的影 响[J].涂料工业, 2001,(10):13-15.
[7] 范真祥,安立华.粉末涂料聚酯树脂性能研究[J].国防 科技大学学报,1996,(3):18-21.
[8] 夏 雷.聚酯—环氧型粉末涂料用聚酯树脂的研制 [J].湖北化工,1994,(4):27-29.
收稿日期:2002-09-09
作者简介:周爱军(1965-),男,讲师,主要从事聚合物合成、共 混及改性研究,电话:(027)87446459。

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