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浅谈环氧聚酯粉末涂料边角覆盖力的改进

http://www.coatings.hc360.com2015年02月28日08:38 来源:中国防腐涂料网T|T

    慧聪涂料网讯:

南仁植,金顺玉,程军,潘锎,周建新,陈益峰

    (江苏兰陵高分子材料有限公司,江苏常州213119)

    摘要:论述了环氧聚酯粉末涂料中聚酯树脂的品种、粉末涂料配方中的催化剂品种和用量、边角覆盖力改性剂品种和用量、颜填料品种和用量等对粉末涂料熔融水平流动性和胶化时间的影响,通过这些因素的调整可以改进环氧聚酯粉末涂料的边角覆盖力。

    关键词:环氧聚酯;粉末涂料;边角覆盖力;改进

    中图分类号:TQ633 文献标识码:A 文章编号:1007-9548(2012)10-0012-04

    0·引言

    环氧聚酯粉末涂料是在我国粉末涂料中生产量最多、涂膜外观类型和花色品种也最多、应用范围最广泛的粉末涂料品种。为了满足各种用途的需要,经常要调整粉末涂料的各种技术参数,例如固化速度、熔融黏度、遮盖力、上粉率、边角覆盖力等,其中粉末涂料的边角覆盖力对于要求厚涂层或者工件边角厚度要求均匀的工件来说是重要的技术参数之一。粉末涂料的边角覆盖力主要与粉末涂料的熔融黏度、胶化时间有密切的关系。一般来说,粉末涂料的熔融黏度受树脂的熔融黏度、颜填料的含量和吸油量等因素影响,粉末涂料的熔融黏度越大,边角覆盖力越好;其次是粉末涂料的胶化时间受树脂的活性、催化剂的品种和用量等因素影响,胶化时间越短涂膜边角覆盖力越好,但涂膜流平性变差,因此必须把这些技术指标调整到合适的水平。

    在设计粉末涂料配方时,首先在原材料的选择上,应考虑选择对粉末涂料熔融黏度有较大影响的品种;其次选择对粉末涂料胶化时间起缩短作用的原料品种。具体来说,在聚酯树脂的选择上,尽量考虑在固化温度下熔融黏度高的聚酯树脂品种;另外在配方设计上通过添加固化促进剂缩短粉末涂料的胶化时间;还有添加边角覆盖力改性剂、增加颜填料的含量等方法提高粉末涂料的熔融黏度,以此改进粉末涂料的边角覆盖力。下面具体介绍进行研究试验的情况。

    1·试验部分

    1.1 试验设备

    实验室用双螺杆挤出机、小型高速粉碎机、静电粉末喷涂设备、粉末涂料胶化时间和熔融流动性测定仪、涂膜性能测定设备等。

    1.2 试验用原料

    环氧聚酯粉末涂料用一般原料(包括不同商家不同规格的聚酯树脂)、E-12环氧树脂、流平剂、光亮剂、安息香、金红石钛白粉、沉淀硫酸钡、促进剂、气相二氧化硅等。

    1.3 试验方法

    选择环氧聚酯粉末涂料的经典配方(m环氧/m聚酯=50/50),聚酯树脂品种、促进剂品种和用量、边角覆盖力改性剂品种和用量、颜填料含量等后,考察粉末涂料的熔融流动性和胶化时间的变化情况。

    2·结果与讨论

    2.1 聚酯树脂的影响

    用不同商家的4种聚酯树脂(m环氧/m聚酯=50/50)配制环氧聚酯粉末涂料的配方和涂膜性能指标见表1。

表1 不同商家聚酯树脂配制环氧聚酯粉末涂料的配方和涂膜性能

表1 不同商家聚酯树脂配制环氧聚酯粉末涂料的配方和涂膜性能

    表1的试验结果表明,4种不同商家的聚酯树脂配制的同一种配方的环氧聚酯粉末涂料,虽然涂膜的外观、光泽、耐冲击性都差不多,粉末涂料的胶化时间差别也不大,然而聚酯树脂的熔融黏度差别较大,粉末涂料的熔融水平流动性差别较大,其中产协聚酯树脂配制粉末涂料的流动性最小。因此要得到边角覆盖力好的环氧聚酯粉末涂料,最好选择产协聚酯树脂。在选择聚酯树脂时,最好选择固化温度条件下,熔融黏度大或配制粉末涂料熔融水平流动性小的聚酯树脂品种。

    2.2 促进剂品种和用量的影响

    分别选择2-苯基咪唑啉和2-甲基咪唑配制环氧聚酯粉末涂料,用2-苯基咪唑啉配制的环氧聚酯粉末涂料的配方和涂膜性能见表2;用2-甲基咪唑配制环氧聚酯粉末涂料的配方和涂膜性能见表3。

表2 用2-苯基咪唑啉配制的环氧聚酯粉末涂料的配方和涂膜性能

表2 用2-苯基咪唑啉配制的环氧聚酯粉末涂料的配方和涂膜性能

表3 用2-甲基咪唑配制环氧聚酯粉末涂料的配方和涂膜性能

表3 用2-甲基咪唑配制环氧聚酯粉末涂料的配方和涂膜性能

    表2的试验结果表明,随着2-苯基咪唑啉用量的增加,涂膜的外观和光泽没有明显的变化,但是涂膜的耐冲击性得到明显的改进,而且粉末涂料的胶化时间有明显的缩短,粉末涂料的熔融流动性也明显变小,也就是说明通过调整2-苯基咪唑啉的用量,可以改进涂膜的边角覆盖力。

    表3的试验结果表明,随着2-甲基咪唑用量的增加,涂膜的外观变差,光泽降低,然而涂膜耐冲击性有变好的倾向。随着2-甲基咪唑用量的增加,粉末涂料的胶化时间明显变短,粉末涂料的熔融水平流动性明显变小,有利于涂膜边角覆盖力的改进。

    当含有2种促进剂的粉末涂料进行比较时,含有2-甲基咪唑粉末涂料的胶化时间更短,粉末涂料的熔融水平流动性更小,说明2-甲基咪唑对粉末涂料涂膜边角覆盖力的改进效果比2-苯基咪唑啉的效果更好。

    2.3 边角覆盖力改性剂的影响

    在环氧聚酯粉末涂料中,气相二氧化硅、气相氧化铝、纳米碳酸钙等可以作为涂膜边角覆盖力改性剂使用。用不同用量的气相二氧化硅和纳米碳酸钙做的试验结果见表4~5。

表4  不同用量的气相二氧化硅和纳米碳酸钙做的试验结果

表4 不同用量的气相二氧化硅和纳米碳酸钙做的试验结果

表5 不同用量纳米碳酸钙对环氧聚酯粉末涂料和涂膜性能的影响

表5 不同用量纳米碳酸钙对环氧聚酯粉末涂料和涂膜性能的影响

    表4的试验结果表明,随着气相二氧化硅用量的增加,涂膜的流平性变差,涂膜光泽下降,涂膜的耐冲击性也变差,当用量增加至一定程度后正反耐冲击性都通不过。对粉末涂料来说,随着气相二氧化硅用量的增加,粉末涂料的胶化时间变长,而粉末涂料的熔融水平流动性变小,说明通过调整配方中气相二氧化硅的用量,使粉末涂料的边角覆盖力得到改进,但添加的量要根据涂膜机械性能的要求决定,添加过多会影响涂膜的机械性能。

    表5的试验结果表明,随着纳米碳酸钙用量的增加,涂膜光泽和耐冲击性的影响并不明显,然而对涂膜外观有一定影响,当增加到一定量以后涂膜橘纹变重。随着纳米碳酸钙用量的增加,粉末涂料的胶化时间有所变短,而粉末涂料的熔融水平流动性明显变小,说明调整配方中纳米碳酸钙的用量可以改进粉末涂料的边角覆盖力。

    2.4 颜料和填料用量的影响

    在粉末涂料配方中,颜料和填料是不可缺少的组成成分,而且用量也比较大。因此其品种和用量的选择对粉末涂料的技术指标和涂膜的性能有很大的影响,其中包括对粉末涂料的胶化时间和流动性的影响。如果选择合适的颜料和填料及用量时,通过调整颜料和填料在配方中的含量可以改进粉末涂料的边角覆盖力。不同填料(超细重晶石粉)用量对环氧聚酯粉末涂料的影响见表6;不同颜料和填料组合对环氧聚酯粉末涂料的影响见表7。

表6 不同颜料和填料组合对环氧聚酯粉末涂料的影响

表6 不同颜料和填料组合对环氧聚酯粉末涂料的影响

表7 不同颜填料组合对环氧聚酯粉末涂料和涂膜性能的影响

表7 不同颜填料组合对环氧聚酯粉末涂料和涂膜性能的影响

    表6的结果表明,随着超细重晶石粉填料用量的增加,涂膜外观变差,涂膜光泽和耐冲击性没有明显的变化,粉末涂料的胶化时间的变化也很小,然而粉末涂料的熔融水平流动性的变化明显,随着超细重晶石粉用量的增加粉末涂料的熔融水平流动性变小,可以通过适当增加填料用量改进涂膜的边角覆盖力。

    表7的结果表明,当金红石钛白、锐钛型钛白和沉淀硫酸钡3种颜填料的配比进行调节时,粉末涂料涂膜的外观、光泽和耐冲击性的变化不大,粉末涂料的胶化时间变化明显,而且粉末涂料的熔融水平流动性的变化较大,说明配方27的涂膜边角覆盖力比配方25有明显的改进。也就是说,通过不同颜填料用量配比的调整,可以改进粉末涂料的涂膜边角覆盖力。

    3·结语

    试验结果表明,要改进环氧聚酯粉末涂料的边角覆盖力,可以在下面几个方面进行考虑:

    1)从聚酯树脂考虑,尽量选择在固化温度下熔融黏度高的聚酯树脂品种,这样粉末涂料在固化时熔融黏度高,涂膜的边角覆盖力好。

    2)添加合适的固化促进剂品种和用量可以调整粉末涂料的胶化时间,使粉末涂料的熔融水平流动性变小,可以改进粉末涂料涂膜的边角覆盖力。

    3)添加能增加粉末涂料熔融黏度的边角覆盖力改性剂,如气相二氧化硅、纳米碳酸钙等助剂,可以改进粉末涂料涂膜的边角覆盖力。

    4)根据颜料和填料的吸油量和活性,通过改变颜填料的品种、用量及配比来调整粉末涂料的熔融黏度、胶化时间和熔融水平流动性,可以改进粉末涂料的边角覆盖力。

责任编辑:谭蓉

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