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研究了不同促進(jìn)劑種類對(duì)聚酯環(huán)氧粉末涂料與涂膜功能的影響，同一種促進(jìn)劑種類對(duì)不同聚酯樹(shù)脂種類制造聚酯環(huán)氧粉末涂料與涂膜功能的影響，以及不同催化劑用量對(duì)同一種聚酯環(huán)氧粉末涂料與涂膜功能的影響。

1 引言

眾所周知聚酯環(huán)氧粉末涂料是由聚酯樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、顏填料和助劑等組成。

在助劑的成分中，除了常用的流平劑、分散劑、除氣劑、松散劑等外，為了滿意粉末涂料的反響活性，也就是滿意烘烤固化條件而需求增加固化促進(jìn)劑，使涂膜功能達(dá)到用戶的要求。

跟著我國(guó)粉末涂料與涂裝工業(yè)的迅速發(fā)展，為了滿意各種用處的需求，開(kāi)發(fā)的聚酯樹(shù)脂與環(huán)氧樹(shù)脂的種類許多，基本上能滿意一般的需求。

可是還不能徹底滿意特殊用處的需求。在粉末涂料用聚酯樹(shù)脂種類的開(kāi)發(fā)中，盡管都要增加不同量的固化促進(jìn)劑。

可是由于原材料生產(chǎn)單位的遠(yuǎn)近、產(chǎn)品價(jià)格、樹(shù)脂的相容性等多方面的原因而沒(méi)有找到理想的樹(shù)脂種類時(shí)，應(yīng)考慮對(duì)熟悉的樹(shù)脂種類的活性進(jìn)行調(diào)整后運(yùn)用，具體措施之一是在配方中增加促進(jìn)劑。

在粉末涂料配方中，促進(jìn)劑的首要作用是進(jìn)步樹(shù)脂與固化劑（或樹(shù)脂） 的反響活性，進(jìn)步成膜物的固化反響速率或縮短固化反響時(shí)間，或許調(diào)整粉末涂料的膠化時(shí)間和熔融水平流動(dòng)性等。

在聚酯環(huán)氧粉末涂料體系中運(yùn)用的促進(jìn)劑種類許多，常用的種類有金屬氧化物（氧化鋅）、叔胺(咪唑類)、季胺（卞基氯化胺）、季銨鹽（鎓鹽）等。

了解不同促進(jìn)劑種類對(duì)同一種聚酯樹(shù)脂制造的聚酯環(huán)氧粉末涂料與涂膜功能的影響；

同一種類的促進(jìn)劑對(duì)不同廠家或同一廠家不同型號(hào)的聚酯樹(shù)脂制造的聚酯環(huán)氧粉末涂料與涂膜功能的影響；

促進(jìn)劑不同用量對(duì)同一種聚酯樹(shù)脂制造粉末涂料與涂膜功能的影響等，對(duì)于設(shè)計(jì)聚酯粉末涂料、挑選促進(jìn)劑的種類和用量、挑選聚酯樹(shù)脂的種類具有重要的意義。本文就此進(jìn)行研究。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器

實(shí)驗(yàn)設(shè)備有實(shí)驗(yàn)室用雙螺桿擠出機(jī)、破壞機(jī)、靜電粉末噴涂設(shè)備；儀器有色差儀、膠化時(shí)間和熔融流動(dòng)性測(cè)定儀、冰箱、涂膜光澤和沖擊強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)器等。

2.2 實(shí)驗(yàn)原材料

原材料有：聚酯樹(shù)脂-1、聚酯樹(shù)脂-2、聚酯樹(shù)脂-3、聚酯樹(shù)脂-4、環(huán)氧樹(shù)脂E-12、促進(jìn)劑-1（咪唑類）、促進(jìn)劑-2（咪唑啉）、促進(jìn)劑-3（鎓鹽）、鈦白粉R940、沉淀硫酸鋇、流平劑、分散劑、除氣劑和其它助劑等。

2.3 實(shí)驗(yàn)辦法

按粉末涂料的配方稱量，以一般粉末涂料的制造辦法，經(jīng)過(guò)“熔融擠出→破壞→過(guò)篩（180 目）”制得粉末涂料。

然后測(cè)定粉末涂料的膠化時(shí)間和熔融水平流動(dòng)性，在0.5 mm 的冷軋鋼板上經(jīng)靜電噴涂后別離于180 ℃、190 ℃，200 ℃固化15 min，檢測(cè)涂膜性能。

3 成果與評(píng)論

3.1 不同促進(jìn)劑對(duì)同一聚酯環(huán)氧粉末涂料性能的影響

選擇促進(jìn)劑-1、促進(jìn)劑-2、促進(jìn)劑-3，別離與聚酯樹(shù)脂-1 和環(huán)氧樹(shù)脂E-12 制造聚酯環(huán)氧粉末涂料。不同促進(jìn)劑對(duì)聚酯環(huán)氧粉末涂料與涂膜性能的影響實(shí)驗(yàn)成果見(jiàn)表1。

表1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果闡明，不同促進(jìn)劑種類對(duì)同一種聚酯環(huán)氧粉末涂料的膠化時(shí)刻、熔融流平性、涂膜的光澤和沖擊強(qiáng)度有不同的影響，特別是對(duì)冷凍后的涂膜沖擊強(qiáng)度影響不同較大。

這是由于不同促進(jìn)劑的結(jié)構(gòu)不同，催化的機(jī)理也不同，所以促進(jìn)作用也不同。因此根據(jù)粉末涂料與涂膜功能的要求挑選合適的促進(jìn)劑種類是很有必要的。

3 種不同促進(jìn)劑配制的粉末涂料和無(wú)促進(jìn)劑（空白）的粉末涂料分別在180 ℃、190 ℃、200 ℃固化15min，比較涂膜色差（ΔE）的變化情況，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

 
表2 實(shí)驗(yàn)成果說(shuō)明，無(wú)論是以加促進(jìn)劑的180 ℃烘烤固化的樣板為規(guī)范，還是以沒(méi)有加促進(jìn)劑的180℃烘烤固化的樣板為規(guī)范，促進(jìn)劑-3 的色差最小。

因此從涂膜的耐變色性和耐熱性考慮，選擇促進(jìn)劑-3 是比較好的。

3.2 同一促進(jìn)劑對(duì)不同聚酯樹(shù)脂環(huán)氧粉末涂料的影響

選擇促進(jìn)劑-3，用不同廠家生產(chǎn)的聚酯樹(shù)脂-1、聚酯樹(shù)脂-2、聚酯樹(shù)脂-3、聚酯樹(shù)脂-4 別離制造聚酯環(huán)氧粉末涂料，對(duì)粉末涂料與涂膜的功能影響進(jìn)行比較，其實(shí)驗(yàn)成果見(jiàn)表3。

從表3 實(shí)驗(yàn)成果可知，促進(jìn)劑-3 以同樣的用量與不同廠家的聚酯樹(shù)脂制造聚酯環(huán)氧粉末涂料時(shí)，對(duì)粉末涂料的膠化時(shí)刻有影響，但影響不太大，對(duì)粉末涂料的熔融水平流動(dòng)性的影響較大。

這是由于聚酯樹(shù)脂的生產(chǎn)廠家在規(guī)劃聚酯樹(shù)脂的活性時(shí)，考慮到粉末涂料的烘烤固化條件設(shè)定在180 ℃、15 min。

所以各廠之間的聚酯樹(shù)脂的活性和膠化時(shí)刻的不同不會(huì)很大，可是各廠家運(yùn)用的原材料不同，樹(shù)脂結(jié)構(gòu)有不同，熔融黏度不同較大，使粉末涂料的熔融水平流動(dòng)性的不同也較大。

用這種促進(jìn)劑的粉末涂料，在180 ℃、190 ℃、200℃不同溫度下烘烤固化15 min 時(shí)，涂膜的光澤不同很大，但對(duì)涂膜在常溫下的沖擊強(qiáng)度沒(méi)有顯著的影響，然而對(duì)冷凍下的沖擊強(qiáng)度是有必定影響的。

這一實(shí)驗(yàn)成果說(shuō)明，同一種促進(jìn)劑對(duì)不同廠家的聚酯樹(shù)脂制造的粉末涂料與涂膜功能的影響有很大的區(qū)別，所以必須通過(guò)不同聚酯樹(shù)脂和促進(jìn)劑之間的比較實(shí)驗(yàn)來(lái)選擇最佳的聚酯樹(shù)脂與促進(jìn)劑之間的匹配。

別的，同一種促進(jìn)劑對(duì)于不同廠家的聚酯樹(shù)脂制造聚酯環(huán)氧粉末涂料涂膜色差的影響來(lái)說(shuō)，以無(wú)催化劑的粉末涂料180 ℃、固化15 min 的涂膜為規(guī)范；

有促進(jìn)劑-3 的不同聚酯樹(shù)脂粉末涂料分別在180 ℃、190 ℃、200 ℃固化的涂膜的色差（ΔE）進(jìn)行比較時(shí)，相對(duì)比較起來(lái)聚酯樹(shù)脂-4 的色差最小、涂膜耐熱性最好。

而聚酯樹(shù)脂-2 的色差最大、涂膜耐熱性最差，其涂膜耐熱性的好壞次序如下：

聚酯樹(shù)脂-4＞聚酯樹(shù)脂-1＞聚酯樹(shù)脂-3＞聚酯樹(shù)脂-2

根據(jù)涂膜的耐熱性和色差的要求，選擇好聚酯樹(shù)脂種類或者促進(jìn)劑種類也是規(guī)劃粉末涂料配方的重要問(wèn)題。

3.3 不同促進(jìn)劑用量對(duì)聚酯環(huán)氧粉末涂料的影響

選擇促進(jìn)劑-3，與聚酯樹(shù)脂-2、聚酯樹(shù)脂-3 和聚酯樹(shù)脂-4 分別以不同的用量制造粉末涂料，對(duì)涂膜的功能進(jìn)行測(cè)試，實(shí)驗(yàn)成果見(jiàn)表4 ~ 6。

表4 實(shí)驗(yàn)成果闡明，跟著配方中促進(jìn)劑用量的添加，粉末涂料的膠化時(shí)刻顯著縮短，熔融水平流動(dòng)性也有變小的傾向，并且對(duì)涂膜的冷凍沖擊功能也有一定的影響，用量在0.40 g 時(shí)其功能最好。

另外，在一定用量范圍內(nèi)，促進(jìn)劑對(duì)涂膜的沖擊強(qiáng)度沒(méi)有顯著的影響，對(duì)涂膜光澤的影響也沒(méi)有顯著的規(guī)則。

表5 實(shí)驗(yàn)成果闡明，跟著配方中促進(jìn)劑用量的添加，粉末涂料的膠化時(shí)刻顯著縮短，熔融流動(dòng)性也顯著變小，但對(duì)涂膜的光澤、沖擊強(qiáng)度、冷凍沖擊強(qiáng)度的影響沒(méi)有顯著的不同。

表6 實(shí)驗(yàn)成果闡明，跟著配方中促進(jìn)劑用量的添加，粉末涂料的膠化時(shí)間顯著縮短，熔融水平流動(dòng)性也顯著變小，并且對(duì)涂膜的冷凍沖擊功能也有一定的影響，用量在0.40 g 時(shí)其功能最好。

另外在一定用量范圍內(nèi)，對(duì)涂膜光澤和沖擊強(qiáng)度沒(méi)有顯著的影響。

表4 ~ 6 的實(shí)驗(yàn)結(jié)果都闡明，一般在聚酯環(huán)氧粉末涂料系統(tǒng)中，隨著促進(jìn)劑用量的添加，粉末涂料的膠化時(shí)刻縮短，熔融水平流動(dòng)性也有變小的傾向。

因此，添加和調(diào)整促進(jìn)劑的用量可以調(diào)整粉末涂料的烘烤時(shí)刻和溫度，并且對(duì)防止涂膜流掛等問(wèn)題是很有效的。

在上述實(shí)驗(yàn)中，對(duì)涂膜的光澤和沖擊強(qiáng)度的影響并不顯著，可是對(duì)涂膜的冷凍沖擊強(qiáng)度的影響比較顯著。

因此根據(jù)用戶對(duì)粉末涂料和涂膜功能的要求，挑選最佳促進(jìn)劑種類和用量是粉末涂料配方規(guī)劃的重要內(nèi)容之一。

4 結(jié)語(yǔ)

⑴在用同一種聚酯樹(shù)脂與不同種類的促進(jìn)劑制造的聚酯環(huán)氧粉末涂料系統(tǒng)中，不同促進(jìn)劑種類對(duì)粉末涂料的膠化時(shí)刻和熔融水平流動(dòng)性有一定的影響。

對(duì)涂膜的沖擊強(qiáng)度，特別是冷凍沖擊強(qiáng)度的影響更大，并且在不同溫度下烘烤固化時(shí)對(duì)涂膜色差的影響也有顯著不同。因此，有必要挑選適宜的促進(jìn)劑種類。

⑵在用同一種促進(jìn)劑與不同廠家聚酯樹(shù)脂制造的聚酯環(huán)氧粉末涂料系統(tǒng)中，聚酯樹(shù)脂種類對(duì)粉末涂料的膠化時(shí)刻有一定的影響，對(duì)熔融水平流動(dòng)性影響更大；

別的對(duì)涂膜冷凍沖擊強(qiáng)度影響和不同溫度下烘烤時(shí)涂膜色差的影響也較大。因此，有必要挑選適宜的樹(shù)脂種類匹配。

⑶在用同一種聚酯樹(shù)脂與不同用量的同一種促進(jìn)劑制造聚酯環(huán)氧粉末涂料系統(tǒng)中，隨著促進(jìn)劑用量的添加粉末涂料的膠化時(shí)刻有顯著縮短，熔融水平流動(dòng)性也有變小的傾向。

雖然對(duì)涂膜的光澤和沖擊強(qiáng)度沒(méi)有顯著的影響，可是對(duì)涂膜冷凍沖擊強(qiáng)度有顯著的影響。因此，有必要考慮挑選適宜的促進(jìn)劑用量。

總而言之，為了得到具有適宜的反應(yīng)活性、優(yōu)秀的涂膜機(jī)械功能（特別是冷凍下的沖擊強(qiáng)度）和耐熱性好（色差小）的聚酯環(huán)氧粉末涂料，有必要挑選好促進(jìn)劑的種類和用量，還要挑選好聚酯樹(shù)脂的種類相匹配。