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户外超低温固化消光粉末涂料的研究

  • 发表时间:2020-05-16 13:34:58
  • 来源:未知
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0 引言

粉末涂料低温固化与超低温固化是当下各原材料厂商和粉末厂商研发的主要方向和主要目标,其优势不仅满足客户现场应用需求,更是响应国家节能减排政策,且其应用领域较广如工程机械(ACE)行业、中密度纤维板(MDF)和5G特殊散热材料等。

 

目前,国内外户外低温固化消光粉末涂料研究鲜有报道,且国内户外低温固化消光剂供应商也正处于初步研发阶段,而户外常温固化消光剂在低温固化条件下发挥的作用微乎其微。

 

现阶段常见的户外低温固化消光粉末涂料制作工艺为羟烷基酰胺(HAA)或异氰脲酸三缩水甘油酯(TGIC)双组份干混消光,其光泽无法做到无光;另外一种工艺是一步法高低酸值低温固化消光,能达到这种技术的原材料厂商少之又少;而单纯的低温固化消光剂产品还处于研制阶段,仍有许多难题需要攻关。

 

本文作者在原材料厂商和同行精英的共同支持下研制出了户外超低温固化(140℃x15min)消光粉末涂料。在灯饰与户外家具等领域得到了应用并获得了终端用户的广泛认可。

 

 

 

 
 
1 户外低温(160℃x15min)消光粉末涂料研究进展
1.1  HAA&TGIC双组份干混低温消光

HAA双组份干混低温消光技术比较成熟。如湛兴(Allnex)、帝斯曼(DSM)、昕特玛(Synthomer)等厂商均有此类产品。其中昕特玛干混低温消光技术可做到光泽15%,表面细腻平整;TGIC双组份干混低温消光技术较难,因其反应速率差,难以控制,拥有此类产品的厂商仅有湛兴(Allnex)、帝斯曼(DSM)等。

 

1.2 一步法高低酸值低温消光

目前,一步法高低酸值常温消光的已有成熟产品,但一步法低温消光仍鲜有报道。湛兴(Allnex)、帝斯曼(DSM)也是近年来才拥有此项技术,白色光泽度可做到20%(60°)。

 

1.3 低温固化消光剂

目前,户外低温固化消光剂国内各厂家仍然处于研发阶段,虽在低温条件下光泽可做到哑光,但其机械性能非常差,根本满足不了客户需求;而国外也仅有一两家才刚发布户外低温固化(160℃x15min)消光新产品。

 

 
 
2 实验部分
2.1  配方原材料

本文通过选用进口低温聚酯树脂与特殊助剂搭配进口低温消光剂制得户外超低温固化消光粉末涂料,并且对比了不同种类固化剂和常温聚酯树脂之间的物化性能差异。所用原材料及基础配比如表1所示。

 

表1 户外超低温固化消光粉末涂料配方

 

2.2 实验设备

实验设备:电子天平、混料机、挤出机、磨粉机、静电喷枪、烘箱、膜厚仪、光泽仪、冲击仪、弯曲仪、杯突仪、UVB老化箱、PCI标准板。

 

2.3 实验方法

按照设计配方A、B、C,称取树脂、固化剂、消光剂、各种助剂和颜料进行预混合,熔融挤出,冷却破碎,磨粉,再用静电喷枪喷板固化后制得户外超低温固化消光粉末涂料样板,固化条件140℃x15min。将制得的样板冷却到室温后进行各项性能检测。主要性能列示于表2,机械性能测试样板图片见图1。

 

表2 户外超低温固化消光粉末涂料主要性能指标

 

A配方机械性能测试

        冲击测试           柱弯测试              杯突测试

图1 机械性能测试

图1为A配方的机械性能测试样板图片,经过大量不同原材料与不同用量配比配方测试对比可知:A配方所用原材料种类与用量配比为最优配方,其消光性能、机械性能、耐候性能及表面细腻光滑程度最佳。

 

 
 
3 结果与讨论

本文通过不断优化配方最终制得流平优异、机械性能优异、消光优异与耐候优异的户外超低温固化消光粉末涂料。

 

通过对比不同种类的固化剂1与固化剂2可知:两者制得的超低温消光粉末外观流平细腻程度均比较优异,固化剂1制得的超低温消光粉末具有更加优异的机械性能,而固化剂2制得的超低温粉末具有更加优异的消光性能。

 

通过对比低温固化和常温固化聚酯树脂可知:两者制得的超低温消光粉末机械性能与耐候性能无明显差异,但低温固化聚酯制得的超低温消光粉末具有更加优异的流平性能,表面更加光滑细腻。

 

同时也测试了国内供应商提供的几款户外低温消光剂,虽然其消光性能及流平性能可以达到研究要求,但其机械性能非常不理想,在这里就不赘述了。

 

 
 
4 结语

本文详细介绍了国内外户外低温固化(160℃x15min)消光粉末涂料研究进展及其消光方法,进一步介绍了户外超低温固化(140℃x15min)消光粉末涂料的研制工艺和理化性能,通过测试该产品户外耐候性能达到了Qualicoat class 1性能指标要求,可广泛应用于建材、户外家具、展示柜、灯饰等行业。

 

由于进口低温聚酯树脂与进口低温消光剂刚面世不久,其原材料单价较贵,终端客户难以接受,因此对于粉末厂商推广较难,目前仅用于部分高端客户与高端市场。同时希望国内聚酯厂商与消光剂厂商能加大研发力度此类产品,尽快国产化,为国内市场贡献出一份力量。

 

由于低温与超低温固化具有明显的节能环保优势,可极大地降低涂装成本,因此户外低温与超低温固化消光粉末涂料一直以来是原材料厂商和粉末同行重点研究的课题。本文旨在通过测试数据给同行科研人员提供一些参考意见,继而在后续的低温消光研发项目中选取合适的树脂与低温消光剂。

0 引言

粉末涂料低温固化与超低温固化是当下各原材料厂商和粉末厂商研发的主要方向和主要目标,其优势不仅满足客户现场应用需求,更是响应国家节能减排政策,且其应用领域较广如工程机械(ACE)行业、中密度纤维板(MDF)和5G特殊散热材料等。

 

目前,国内外户外低温固化消光粉末涂料研究鲜有报道,且国内户外低温固化消光剂供应商也正处于初步研发阶段,而户外常温固化消光剂在低温固化条件下发挥的作用微乎其微。

 

现阶段常见的户外低温固化消光粉末涂料制作工艺为羟烷基酰胺(HAA)或异氰脲酸三缩水甘油酯(TGIC)双组份干混消光,其光泽无法做到无光;另外一种工艺是一步法高低酸值低温固化消光,能达到这种技术的原材料厂商少之又少;而单纯的低温固化消光剂产品还处于研制阶段,仍有许多难题需要攻关。

 

本文作者在原材料厂商和同行精英的共同支持下研制出了户外超低温固化(140℃x15min)消光粉末涂料。在灯饰与户外家具等领域得到了应用并获得了终端用户的广泛认可。

 

 

 

 
 
1 户外低温(160℃x15min)消光粉末涂料研究进展
1.1  HAA&TGIC双组份干混低温消光

HAA双组份干混低温消光技术比较成熟。如湛兴(Allnex)、帝斯曼(DSM)、昕特玛(Synthomer)等厂商均有此类产品。其中昕特玛干混低温消光技术可做到光泽15%,表面细腻平整;TGIC双组份干混低温消光技术较难,因其反应速率差,难以控制,拥有此类产品的厂商仅有湛兴(Allnex)、帝斯曼(DSM)等。

 

1.2 一步法高低酸值低温消光

目前,一步法高低酸值常温消光的已有成熟产品,但一步法低温消光仍鲜有报道。湛兴(Allnex)、帝斯曼(DSM)也是近年来才拥有此项技术,白色光泽度可做到20%(60°)。

 

1.3 低温固化消光剂

目前,户外低温固化消光剂国内各厂家仍然处于研发阶段,虽在低温条件下光泽可做到哑光,但其机械性能非常差,根本满足不了客户需求;而国外也仅有一两家才刚发布户外低温固化(160℃x15min)消光新产品。

 

 
 
2 实验部分
2.1  配方原材料

本文通过选用进口低温聚酯树脂与特殊助剂搭配进口低温消光剂制得户外超低温固化消光粉末涂料,并且对比了不同种类固化剂和常温聚酯树脂之间的物化性能差异。所用原材料及基础配比如表1所示。

 

表1 户外超低温固化消光粉末涂料配方

 

2.2 实验设备

实验设备:电子天平、混料机、挤出机、磨粉机、静电喷枪、烘箱、膜厚仪、光泽仪、冲击仪、弯曲仪、杯突仪、UVB老化箱、PCI标准板。

 

2.3 实验方法

按照设计配方A、B、C,称取树脂、固化剂、消光剂、各种助剂和颜料进行预混合,熔融挤出,冷却破碎,磨粉,再用静电喷枪喷板固化后制得户外超低温固化消光粉末涂料样板,固化条件140℃x15min。将制得的样板冷却到室温后进行各项性能检测。主要性能列示于表2,机械性能测试样板图片见图1。

 

表2 户外超低温固化消光粉末涂料主要性能指标

 

A配方机械性能测试

        冲击测试           柱弯测试              杯突测试

图1 机械性能测试

图1为A配方的机械性能测试样板图片,经过大量不同原材料与不同用量配比配方测试对比可知:A配方所用原材料种类与用量配比为最优配方,其消光性能、机械性能、耐候性能及表面细腻光滑程度最佳。

 

 
 
3 结果与讨论

本文通过不断优化配方最终制得流平优异、机械性能优异、消光优异与耐候优异的户外超低温固化消光粉末涂料。

 

通过对比不同种类的固化剂1与固化剂2可知:两者制得的超低温消光粉末外观流平细腻程度均比较优异,固化剂1制得的超低温消光粉末具有更加优异的机械性能,而固化剂2制得的超低温粉末具有更加优异的消光性能。

 

通过对比低温固化和常温固化聚酯树脂可知:两者制得的超低温消光粉末机械性能与耐候性能无明显差异,但低温固化聚酯制得的超低温消光粉末具有更加优异的流平性能,表面更加光滑细腻。

 

同时也测试了国内供应商提供的几款户外低温消光剂,虽然其消光性能及流平性能可以达到研究要求,但其机械性能非常不理想,在这里就不赘述了。

 

 
 
4 结语

本文详细介绍了国内外户外低温固化(160℃x15min)消光粉末涂料研究进展及其消光方法,进一步介绍了户外超低温固化(140℃x15min)消光粉末涂料的研制工艺和理化性能,通过测试该产品户外耐候性能达到了Qualicoat class 1性能指标要求,可广泛应用于建材、户外家具、展示柜、灯饰等行业。

 

由于进口低温聚酯树脂与进口低温消光剂刚面世不久,其原材料单价较贵,终端客户难以接受,因此对于粉末厂商推广较难,目前仅用于部分高端客户与高端市场。同时希望国内聚酯厂商与消光剂厂商能加大研发力度此类产品,尽快国产化,为国内市场贡献出一份力量。

 

由于低温与超低温固化具有明显的节能环保优势,可极大地降低涂装成本,因此户外低温与超低温固化消光粉末涂料一直以来是原材料厂商和粉末同行重点研究的课题。本文旨在通过测试数据给同行科研人员提供一些参考意见,继而在后续的低温消光研发项目中选取合适的树脂与低温消光剂。

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