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低温固化型低光粉末涂料的研究
周玉玲，胡百九，高庆福，彭浩民，张捷
（广州擎天实业有限公司粉末涂料分公司，广州510860）
1 引言
环氧粉末涂料是粉末涂料中的一种，由于具有熔融黏度低、流平性好、物理性能优异、电绝缘性能好、耐化学品腐蚀等优点，广泛应用于防腐、绝缘等领域。环氧低光粉末涂料或环氧/聚酯型粉末涂料常规固化条件为200 ℃/10 min 和180 ℃/20 min，但在热敏性基材料上使用受到限制，因此，对粉末涂料进行低温固化，尤其是不同光泽外观的环氧/聚酯混合型粉末涂料，是各粉末涂料公司以及原材料供应商未来重点开发与研究的方向。现在各国政府对环境保护越来越重视，也做出相应的节能降耗减排的政策。粉末涂料将来若实现低温固化，加上它本身无VOC 挥发，有利于环境保护，并且节省资源和降低二氧化碳排放。本文采用了一类适合于环氧粉末涂料组分的消光固化剂，该固化剂配合其他环氧低温固化剂一同使用，可实现环氧粉末涂料在低温下的快速固化，并可得到任意光泽的涂层。从而使粉末涂料应用于塑料、木板、纸板、纸张等热敏性基材，并使涂层的光泽控制成为可能，具有良好的应用与工业发展前景。
2 试验部分
2.1 原料
双酚A 型环氧树脂E-12（环氧当量700 ～ 800，软化点90 ～ 98 ℃）；环氧固化剂G1；环氧消光剂X1；流平剂；安息香；消泡剂；颜料。
2.2 试验设备
双螺杆挤出机、微粉碎机、标准筛网、静电喷枪、热鼓风恒温烘箱、光泽仪、冲击仪。
2.3 粉末涂料的制备及检测
按设计配方称取各组分，预混合完毕后通过双螺杆挤出机进行熔融挤出，挤出片料经冷却、粉碎、过筛、静电喷涂、热固化成膜，最后对涂膜进行性能测试。
3 结果与讨论
3.1 环氧固化剂G1 固化条件的确定
为确定适宜的固化剂用量，在同一固化条件下改变固化剂的用量，通过比较所得涂层的耐冲击性能来评价该固化条件下涂层的固化程度，结果见表1。
比较试验1 ～ 5 可以发现，当G1 用量为0.5%时，涂层耐冲击性能很差，可以认为环氧树脂固化反应进行得不完全。而当G1 用量过多时，虽然固化得比较充分，但是由于固化程度太快，导致涂层的外观不佳，橘皮现象严重，比较合适的固化剂用量为1.0% ～ 1.5%，固化条件为130 ℃，15 ～ 20 min。在1.5%固化剂用量的条件下，研究了不同固化条件下涂层的耐冲击性能，研究表明，合适的固化剂用量时，该固化体系可以实现120 ℃下的超低温固化（15min）以及160 ℃下的快速固化（5 min）。G1 用量为1.5%，设计配方制得少量粉末涂料产品，静电喷涂后在130 ℃下烘烤15 min，通过DSC 方法测定粉末涂层放热曲线，并与固化前的粉末涂料进行对比，两样品的放热曲线见图1 和图2。
从图1 不难看出，该粉末涂料产品在超过110 ℃即开始放热，表明该温度下，涂层的固化反应已经开始进行，温度升至150 ℃时，放热速率达到最高。而粉末涂料经过130 ℃，15 min 固化后，其固化膜在该区间内无放热峰出现，即无固化反应进行，表明涂层已经完全固化，这与前文中通过固化涂层的耐冲击性能测试所推断出的结论相符合。
3.2 消光剂X1 用量对涂层的影响
通过表1 确定的固化条件及固化剂用量，系统研究了G1/X1 体系中X1 用量（占E-12 质量百分数）对涂膜光泽及物理性能的影响，结果见图3。
从图3 不难看出，随着消光剂X1 用量的增加，体系光泽相应降低，当X1 用量达到15%时，可以得到光泽度在10%以下的涂层。研究还发现，随着烘烤温度的提高，相同消光剂用量条件下所得到的涂层光泽度相应降低。试验还研究了消光剂X1 的加入对体系物理性能的影响，结果表明X1 用量的增加对涂层外观及涂层的耐冲击性能影响不大。
3.3 G1/X1 体系与其他消光体系的比较
在130 ℃，20 min 的固化条件下，使用其他类型的环氧固化剂及消光剂对E-12 树脂进行固化及消光，评价结果见表2。
从表2 可以看出，上述体系中，唯有G1/X1 体系下能实现超低温固化（低于130 ℃），且在该固化温度下能实现涂层光泽的任意调整，其他固化体系在相同的固化条件下不能完成固化，且通用型户内物理消光剂在该低温环境下失去了消光效果。
3.4 经济效益分析
G1/X1 体系下，可以实现粉末涂料的低温快速固化及低温下的光泽度调节，不仅可以提高自动生产线的生产速度，节约能源，还可以使粉末涂料的应用领域不再局限于金属等耐热性基材，也可应用于木材、纸张等热敏性基材，拓宽了粉末涂料的应用范围，因而具有重要的经济与社会效益。
4 结语
通过采用G1/X1 体系，可以实现环氧粉末涂料在低温下的快速固化及低温下的光泽度调控，涂膜的物理机械性能和耐化学品性能均能满足工业化要求。一方面，该体系能大大降低粉末涂料产品的固化温度，提高生产效率，节能效果明显，另一方面，低温固化以及低温下对涂层光泽的控制，对于拓宽粉末涂料的应用领域和应用范围具有重要意义。
