促进剂对聚酯环氧粉末涂料性能的影响

data-full-width-responsive="true"> 1 引言众所周知聚酯环氧粉末涂料是由聚酯树脂、环氧树脂、颜填料和助剂等组成。在助剂的成分中，除了常用的流平剂、分散剂、除气剂、松散剂等外，为了满足粉末涂料的反应活性，也就是满足烘烤固化条件而需要添加固化促进剂，使涂膜性能达到用户的要求。随着我国粉末涂料与涂装工业的迅速发展，为了满足各种用途的需要，开发的聚酯树脂与环氧树脂的品种很多，基本上能满足一般的需要，但是还不能完全满足特殊用途的需求。在粉末涂料用聚酯树脂品种的开发中，虽然都要添加不同量的固化促进剂，但是由于原材料生产单位的远近、产品价格、树脂的相容性等多方面的原因而没有找到理想的树脂品种时，应考虑对熟悉的树脂品种的活性进行调整后使用，具体措施之一是在配方中添加促进剂。在粉末涂料配方中，促进剂的主要作用是提高树脂与固化剂（或树脂） 的反应活性，提高成膜物的固化反应速率或缩短固化反应时间，或者调整粉末涂料的胶化时间和熔融水平流动性等。在聚酯环氧粉末涂料体系中使用的促进剂品种很多，常用的品种有金属氧化物（氧化锌）、叔胺(咪唑类)、季胺（卞基氯化胺）、季铵盐（鎓盐）等。了解不同促进剂品种对同一种聚酯树脂配制的聚酯环氧粉末涂料与涂膜性能的影响；同一品种的促进剂对不同厂家或同一厂家不同型号的聚酯树脂配制的聚酯环氧粉末涂料与涂膜性能的影响；促进剂不同用量对同一种聚酯树脂配制粉末涂料与涂膜性能的影响等，对于设计聚酯粉末涂料、选择促进剂的品种和用量、选择聚酯树脂的品种具有重要的意义。本文就此进行研究。2 试验部分21 试验设备和仪器试验设备有实验室用双螺杆挤出机、粉碎机、静电粉末喷涂设备；仪器有色差仪、胶化时间和熔融流动性测定仪、冰箱、涂膜光泽和冲击强度试验器等。22 试验原材料原材料有：聚酯树脂-1、聚酯树脂-2、聚酯树脂-3、聚酯树脂-4、环氧树脂E-12、促进剂-1（咪唑类）、促进剂-2（咪唑啉）、促进剂-3（鎓盐）、钛白粉R940、沉淀硫酸钡、流平剂、分散剂、除气剂和其它助剂等。23 试验方法按粉末涂料的配方称量，以一般粉末涂料的配制方法，通过熔融挤出过筛（180 目）制得粉末涂料，然后测定粉末涂料的胶化时间和熔融水平流动性，在05 mm 的冷轧钢板上经静电喷涂后分别于180 ℃、190 ℃，200 ℃固化15 min，检测涂膜性能。3 结果与讨论31 不同促进剂对同一聚酯环氧粉末涂料性能的影响选择促进剂-1、促进剂-2、促进剂-3，分别与聚酯树脂-1 和环氧树脂E-12 配制聚酯环氧粉末涂料。不同促进剂对聚酯环氧粉末涂料与涂膜性能的影响试验结果见表1。表1 试验结果说明，不同促进剂品种对同一种聚酯环氧粉末涂料的胶化时间、熔融流平性、涂膜的光泽和冲击强度有不同的影响，特别是对冷冻后的涂膜冲击强度影响差别较大。这是因为不同促进剂的结构不同，催化的机理也不同，所以促进效果也不同。因此根据粉末涂料与涂膜性能的要求选择合适的促进剂品种是很有必要的。3 种不同促进剂配制的粉末涂料和无促进剂（空白）的粉末涂料分别在180 ℃、190 ℃、200 ℃固化15min，比较涂膜色差（E）的变化情况，其试验结果见表2。表2 试验结果说明，无论是以加促进剂的180 ℃烘烤固化的样板为标准，还是以没有加促进剂的180℃烘烤固化的样板为标准，促进剂-3 的色差最小。因此从涂膜的耐变色性和耐热性考虑，选择促进剂-3 是比较好的。32 同一促进剂对不同聚酯树脂环氧粉末涂料的影响选择促进剂-3，用不同厂家生产的聚酯树脂-1、聚酯树脂-2、聚酯树脂-3、聚酯树脂-4 分别配制聚酯环氧粉末涂料，对粉末涂料与涂膜的性能影响进行比较，其试验结果见表3。从表3 试验结果可知，促进剂-3 以同样的用量与不同厂家的聚酯树脂配制聚酯环氧粉末涂料时，对粉末涂料的胶化时间有影响，但影响不太大，对粉末涂料的熔融水平流动性的影响较大。这是因为聚酯树脂的生产厂家在设计聚酯树脂的活性时，考虑到粉末涂料的烘烤固化条件设定在180 ℃、15 min，所以各厂之间的聚酯树脂的活性和胶化时间的差别不会很大，但是各厂家使用的原材料不同，树脂结构有差别，熔融黏度差别较大，使粉末涂料的熔融水平流动性的差别也较大。用这种促进剂的粉末涂料，在180 ℃、190 ℃、200℃不同温度下烘烤固化15 min 时，涂膜的光泽差别很大，但对涂膜在常温下的冲击强度没有明显的影响，然而对冷冻下的冲击强度是有一定影响的。这一试验结果说明，同一种促进剂对不同厂家的聚酯树脂配制的粉末涂料与涂膜性能的影响有很大的区别，所以必须经过不同聚酯树脂和促进剂之间的比较试验来选择最佳的聚酯树脂与促进剂之间的匹配。另外，同一种促进剂对于不同厂家的聚酯树脂配制聚酯环氧粉末涂料涂膜色差的影响来说，以无催化剂的粉末涂料180 ℃、固化15 min 的涂膜为标准，有促进剂-3 的不同聚酯树脂粉末涂料分别在180 ℃、190 ℃、200 ℃固化的涂膜的色差（E）进行比较时，相对比较起来聚酯树脂-4 的色差最小、涂膜耐热性最好，而聚酯树脂-2 的色差最大、涂膜耐热性最差，其涂膜耐热性的好坏顺序如下：聚酯树脂-4＞聚酯树脂-1＞聚酯树脂-3＞聚酯树脂-2根据涂膜的耐热性和色差的要求，选择好聚酯树脂品种或者促进剂品种也是设计粉末涂料配方的重要问题。33 不同促进剂用量对聚酯环氧粉末涂料的影响选择促进剂-3，与聚酯树脂-2、聚酯树脂-3 和聚酯树脂-4 分别以不同的用量配制粉末涂料，对涂膜的性能进行测试，试验结果见表4 ~ 6。表4 试验结果说明，随着配方中促进剂用量的增加，粉末涂料的胶化时间明显缩短，熔融水平流动性也有变小的倾向，而且对涂膜的冷冻冲击性能也有一定的影响，用量在040 g 时其性能最好。另外，在一定用量范围内，促进剂对涂膜的冲击强度没有明显的影响，对涂膜光泽的影响也没有明显的规律。表5 试验结果说明，随着配方中促进剂用量的增加，粉末涂料的胶化时间明显缩短，熔融流动性也明显变小，但对涂膜的光泽、冲击强度、冷冻冲击强度的影响没有明显的差别。表6 试验结果说明，随着配方中促进剂用量的增加，粉末涂料的胶化时间明显缩短，熔融水平流动性也明显变小，而且对涂膜的冷冻冲击性能也有一定的影响，用量在040 g 时其性能最好。另外在一定用量范围内，对涂膜光泽和冲击强度没有明显的影响。表4 ~ 6 的试验结果都说明，一般在聚酯环氧粉末涂料体系中，随着促进剂用量的增加，粉末涂料的胶化时间缩短，熔融水平流动性也有变小的倾向。因此，添加和调整促进剂的用量可以调整粉末涂料的烘烤时间和温度，而且对防止涂膜流挂等问题是很有效的。在上述试验中，对涂膜的光泽和冲击强度的影响并不明显，但是对涂膜的冷冻冲击强度的影响比较明显。因此根据用户对粉末涂料和涂膜性能的要求，选择最佳促进剂品种和用量是粉末涂料配方设计的重要内容之一。4 结语⑴在用同一种聚酯树脂与不同品种的促进剂配制的聚酯环氧粉末涂料体系中，不同促进剂品种对粉末涂料的胶化时间和熔融水平流动性有一定的影响，对涂膜的冲击强度，特别是冷冻冲击强度的影响更大，而且在不同温度下烘烤固化时对涂膜色差的影响也有明显差别。因此，必须选择合适的促进剂品种。⑵在用同一种促进剂与不同厂家聚酯树脂配制的聚酯环氧粉末涂料体系中，聚酯树脂品种对粉末涂料的胶化时间有一定的影响，对熔融水平流动性影响更大；另外对涂膜冷冻冲击强度影响和不同温度下烘烤时涂膜色差的影响也较大。因此，必须选择合适的树脂品种匹配。⑶在用同一种聚酯树脂与不同用量的同一种促进剂配制聚酯环氧粉末涂料体系中，随着促进剂用量的增加粉末涂料的胶化时间有明显缩短，熔融水平流动性也有变小的倾向，虽然对涂膜的光泽和冲击强度没有明显的影响，但是对涂膜冷冻冲击强度有明显的影响。因此，必须考虑选择合适的促进剂用量。总而言之，为了得到具有合适的反应活性、优良的涂膜机械性能（特别是冷冻下的冲击强度）和耐热性好（色差小）的聚酯环氧粉末涂料，必须选择好促进剂的品种和用量，还要选择好聚酯树脂的品种（生产厂家）相匹配。