文/洪贤波，蔡劲树

广东华江粉末科技有限公司

摘要：本文主要从聚酯树脂的种类、特种耐水性聚酯树脂的种类、填料和固化条件等几个方面简单介绍了对聚酯粉末涂料耐渗水性能的影响及改进方法。

1 前言

铝合金建筑型材是当今门窗和幕墙主要的结构材料，在世界范围内广泛应用，未经表面处理的铝合金型材外观单一，并且在潮湿的大气中容易被腐蚀，因而很难满足建筑高装饰性和耐候性的要求，为了提高装饰效果，增强抗腐蚀性及延长使用寿命，铝型材一般都要进行表面处理，而粉末喷涂就是现阶段铝型材发展的一个重要趋势。

随着科技的进步，环保的重视，市场对粉末涂料的需求也越来越大，对粉末质量的要求定会越来越高涂料在线coatingol.com。建筑用粉末涂层通常是热固性粉末涂料，它是热固性树脂的反应性基团与固化剂的反应性基团之间相互进行化学反应，最终固化成为高分子化合物的涂膜。其涂膜虽然不是强渗水性物质，但是在密闭且高热高湿的环境下，水分不易挥发，就会通过涂膜间的间隙渗透到里面导致涂膜变色、失光。南方的相对湿度大、温度高，有时深棕色喷粉铝型材在撕掉保护膜后会出现“水斑”现象，相关各方可能会产生一定的质量纠纷，因此探讨影响铝型材用深棕色聚酯粉末涂料耐渗水性能的原因很有必要。本文主要研究和分析了聚酯树脂的种类、特种耐水性聚酯树脂的种类、填料和固化条件等几个方面简单介绍了对聚酯粉末涂料耐渗水性能的影响及改进方法。

2 实验部分

2.1 实验原材料和实验设备

2.1.1 实验原材料

聚酯树脂、特种耐水性聚酯树脂、TGIC、高光钡、填料、流平剂、光亮剂、蜡粉、安息香、钛白粉、炭黑、铁红、铁黄等。

2.1.2 实验设备

电子秤、挤出机、磨粉机、金马枪、电烤箱、光泽仪、色差仪、冲击试验仪等等。

2.2 实验过程

按照实验实际配方称量原材料，物理混合均匀后通过挤出机熔融挤出，最后制得符合要求的深棕色样板，按要求检测耐渗水性能。

2.3 检测方法

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2.3.1 检测方法的具体步骤

a、将5层直径55mm的圆形定性滤纸叠在一起放在试样表面；

b、滴1.5ml0.1ml蒸馏水，然后用表面皿盖住样品，用玻璃胶密封表面皿边缘防止蒸汽漏出；

c、将盖有表面皿的样品放入在58℃的恒温箱中，保持4小时；

d、冷却15min，取下表面皿和滤纸。

2.3.2 色差测量

用色差仪测定实验后色差，即滤纸遮盖部位相对于未遮盖的色差值，测量3个点，取值较中间点的色差值，记E、L、a、b。

3 实验结果及分析

3.1 聚酯树脂对粉末涂料耐渗水性能的影响

聚酯树脂作为户外粉末涂料主要的成膜物质之一，是决定粉末涂料涂膜性能最主要的成分。饱和聚酯树脂是多元醇和多元酸经过酯化、缩聚反应而得到的，醇类主要用新戊二醇(NPG)、乙二醇(EG)、二甘醇(DEG)、丙二醇等等，酸类主要有对苯二甲酸(PTA)、间苯二甲酸(IPA)、己二酸、富马酸等等。其中醇类NPG与丙二醇有稳定的化学结构，在合成聚酯树脂后的耐渗水性能也较其它醇类优异；其中酸类PTA、IPA都具有苯环结构，因其苯环结构有非常稳定的化学结构，在合成聚酯后的耐渗水性能也较己二酸、富马酸等脂肪族酸类有明显优势。

3.1.1 不同酸值的聚酯树脂对粉末涂料耐渗水性能的影响

现选取不同酸值的聚酯树脂进行实验，具体的实验配方和结果见表1。

从表1可以看出，配方1的耐渗水性最好，其次是配方2和配方3，再其次是配方4，最差的是配方5。说明不同酸值的聚酯树脂耐渗水性差别较大，酸值越大耐渗水性越好，酸值越小耐渗水性越差。究其原因是酸值越大，交联反应所需的固化剂越多，所形成涂膜的交联度越大，涂膜越致密，水分子就很难渗透进去，渗水测试的水斑就越不明显。相反，酸值越小所产生的涂膜交联度越小，耐渗水性就越差。但从表中还可以看出酸值越大流平越差，酸值越小越好。

3.1.2 同类型酸值的聚酯树脂对粉末涂料耐渗水性能的影响

现选取同类型酸值不同厂家的聚酯树脂进行实验，具体的实验配方和结果见表2。

从表2可以看出，配方9的耐渗水性最好，其次是配方8，再其次是配方6，最差的是配方7。说明同一类型酸值的不同聚酯树脂耐渗水性能有明显差别，尽管涂层交联度-一样，但所表现出的耐渗水性能不一-样，究其原因是因为合成聚酯树脂的原材料的种类和含量不同，说明不同聚酯树脂品种之间和不同厂家之间的组成成分差别较大，耐渗水性能好的单体越多，聚酯树脂的耐渗水性能越好，其中主要包括酸类和醇类。

3.1.3 不同聚酯树脂拼用对粉末涂料耐渗水性能的影响

通过表1和表2我们可以得出聚酯树脂酸值越大，耐渗水性能越好，但表面流平会差，同类型的聚酯树脂所表现出来的耐渗水性能也有所差别，现选取综合性能较好的聚酯A1、聚酯B1和聚酯E来探究拼用对粉末涂料耐渗水性能的影响，具体实验配方和结果见表3。

从表3可以看出，配方14和配方13的耐渗水性最好且接近，其次是配方12，最差的是配方10和配方11。说明不同的聚酯树脂按不同比例混合使用所制得的粉末涂料耐渗水性能有差异，耐渗水性能好的聚酯树脂添加的比例大的配方耐渗水性能好，反之差；但涂膜表面流平又出现相反的结果，耐渗水性能好的聚酯树脂添加的比例大的配方流平较差，反之好。需要选取一个耐渗水性能和流平性的一个平衡点进行下面实验。

3.2 特种耐水性聚酯树脂对粉末涂料耐渗水性的影响

现市场上推出的特种耐水性树脂由于有其优异的耐热性、耐沸水性，也可用于要求较高铝型材喷涂。现选取2种型号的特种耐水性聚酯树脂来探讨对粉末涂料耐渗水性能的影响，具体实验配方和结果见表4。

从表4可以看出，配方17的耐渗水性最好，其次是配方15，再其次是配方18，最差的是配方16。说明添加特种耐水性聚酯可以提高粉末涂料的耐渗水性，并且只拼用了配方重量的5%效果就比较显著。主要原因是特种耐水性聚酯结构特殊，以及合成的单体较普通聚酯合成的单体耐渗水性能好。从表中还可以看出不同型号的特种耐水性聚酯的耐渗水性也有差别，特种耐水性聚酯F明显好于G；特种耐水性聚酯从5%含量增加到10%含量表面流平会变差，机械性能稍变差，耐渗水性能会变好，但不显著。则选用拼用5%含量特种耐水性聚酯 F继续做下面实验。

3.3 填料对粉末涂料耐渗水性能的影响

填料H由复杂的化合物组成，粒子呈特殊结构，耐热性能和耐水好。添加不同含量的填料H来做耐渗水实验，具体实验配方和结果见表5。

从表5可以看出，添加填料H可以有效提高粉末涂料的耐渗水性能，配方不同含量的填料H耐渗水性能有轻微差别，但不显著，但随着填料H含量的增加，表面流平会变差，机械性能也会变差。究其原因是填料H的特殊结构可以有效阻隔水汽的穿透，使涂膜具有一定的疏水性，可以提高涂膜的耐渗水性能，但由于填料H的脆性，且还会影响粉末涂料的熔融流动性，所以含量加多表面流平和机械性能会变差，综合各方面，所以选用添加5%含量的填料H。

3.4 固化条件对粉末涂料耐渗水性能的影响

粉末涂料在制造的过程中几乎不涉及化学反应，但在下游客户使用时就会发生交联反应生成具有一定物理性能和化学性能的涂膜。因此要生产出合格的产品，必须要选择合适的固化条件。用配方19做出的粉末涂料在不同的固化温度条件下测试样板的耐渗水性能见表6；不同的固化时间条件下测试样板的耐渗水性能见表7。

从表6的实验结果可以看出，烘烤温度180℃时涂膜的耐渗水性能很差；烘烤温度在200℃上时，涂膜的耐渗水性能显著提升且相差不大。再从表7的实验结果可以看出，200℃烘烤6min涂膜的耐渗水性能很差，200℃烘烤10min及以上涂膜的耐渗水性能都很好且相差不大。从表6和表7的实验数据说明，不同的固化温度或固化时间对粉末涂料涂膜的耐渗水性能有很大的影响，相对其它因素效果更显著。这主要是因为聚酯树脂与固化剂发生交联反应需要一定的温度和时间。较低的固化温度下树脂与固化剂反应的活性达不到，反应不完全达不到应有的交联密度，故涂膜的耐渗水性能很差。较短的固化时间树脂与固化剂交联反应还未完全，其涂膜的交联密度也没有达到应有的交联密度，故涂膜的耐渗水性能也很差。铝型材厂投诉粉末涂料供应商某批次产品耐渗水性能差，也可能与烘烤炉的实际有效的固化温度偏低或有效的固化时间过短有关系。因此为了使粉末涂料涂膜固化完全，烘烤时应控制好有效固化温度和时间。

综上所述，影响粉末涂料耐渗水性能的因素有下很多: 聚酯树脂的种类、特种耐水性聚酯树脂的种类、填料以及固化条件。本文通过对聚酯树脂的对比、拼用特种耐水性聚酯树脂、拼用填料H以及选择合适的固化条件来改善了聚酯粉末涂料的耐渗水性能。