介绍了粉末涂料的特点，并从优化涂膜性能的角度研究了粉末涂料原料的选择和使用情况。从羧基聚酯树脂 — 异氰脲酸三缩水甘油酯（TGIC）体系纯聚酯粉末涂料配方设计入手，研究了基料、填料、助剂对其涂膜物理机械性能（耐冲击力、柔韧性、倾斜流动性、硬度、附着力、抗 UV老化等）的影响，给出涂膜综合性能最好的原料配比。

    关键词：聚酯树脂；粉末涂料；配方；性能

  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。 

白色纯聚酯粉末涂料

    注：配料量为质量分数。下述所有实验中配方以表1为基准，未作说明的物料及物料量与表1同。

    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。

   4.1.2样板5MPa 冲击强度测试结果分析（见表2）表25MPa 冲击强度测试结果

　　注：”/”下方为抗紫外线（UV）后的实验数据，下同。

    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<活性CaCO₃<轻质CaCO₃。经过紫外灯24h 的照射，三种树脂所体现的耐候性 能良好，抗 UV测试后光泽度下降幅度不明显。

   4.2　钛白粉种类的改变对涂膜的影响

    用于粉末涂料的钛白粉除了提供颜色即装饰效果外，还能吸收紫外光，提高涂料的耐候性。5MPa冲击强度测试结果表明，CR-828的用量变化对冲击强度的影响不甚明显；三种钛白粉的冲击强度依次为：CR-828>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。