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1、“熱點(diǎn)”粉末涂料開發(fā)與設(shè)計(jì)(四)皺紋型粉末涂料皺紋型粉末涂料2021-6-142 2“熱點(diǎn)熱點(diǎn)”粉末粉末涂料涂料開發(fā)開發(fā)與設(shè)與設(shè)計(jì)計(jì)粉末涂料設(shè)計(jì)基礎(chǔ)消光型粉末涂料木紋粉末涂料皺紋粉末涂料皺紋粉末涂料多色花粉末涂料低溫與輻射固化粉末涂料耐久型粉末涂料產(chǎn)品開發(fā)與設(shè)計(jì)常見問(wèn)題與對(duì)策2021-6-143 3皺紋及其延伸型粉末涂料知識(shí)源于不斷探索、創(chuàng)新、積累與自我否定的過(guò)程,這個(gè)過(guò)程是緩慢的,但隨著時(shí)間的推移與自我滿足意識(shí)的膨脹,這個(gè)過(guò)程也將隨之逐漸結(jié)束!知識(shí)始終處于不斷更新?lián)Q代之中,今天的知識(shí)對(duì)于明天不一定能再適用!因此,對(duì)于粉末涂料產(chǎn)品設(shè)計(jì)師、生產(chǎn)工藝師 以及相關(guān)的技術(shù)工作者、管理者,不要拿昨天否定
2、今天,也不要拿今天否定明天,具有自我發(fā)展、創(chuàng)新與否定意識(shí)才能不斷進(jìn)步,否則將會(huì)有固步自封的危險(xiǎn)!商新學(xué)1皺紋粉末涂料-41.1環(huán)氧樹脂型皺紋粉末涂料-51.2羥基封端聚酯/氨基樹脂型皺紋粉末涂料-161.3環(huán)氧樹脂型與聚酯-氨基樹脂型皺紋粉末涂料比較-332網(wǎng)紋粉末涂料-352.1環(huán)氧樹脂型網(wǎng)紋粉末涂料-362.2羥基封端聚酯-氨基樹脂雜合型網(wǎng)紋粉末涂料-393龜紋粉末涂料-413.1環(huán)氧樹脂型龜紋粉末涂料-423.2環(huán)氧-聚酯混合型龜紋粉末涂料-443.3P/TMMGU型龜紋粉末涂料-473.4P/ACRYLIC1龜紋粉末涂料-492021-6-144 4皺皺紋及其延伸型粉末涂料紋及其延伸型
3、粉末涂料皺紋型粉末涂料名稱來(lái)源于英文名稱為“wrinkle finish”的翻譯,此類效果粉末涂料外資企業(yè)有叫“綿綿漆”或“水紋”,國(guó)內(nèi)也有人叫皮紋,本人認(rèn)為確切的叫法應(yīng)該是皺紋。皺紋粉末涂料的涂層具有獨(dú)特的外觀裝飾效果、極高的硬度、平滑的紋理和柔和的手感,廣泛應(yīng)用于家具、五金、電器等行業(yè)。1皺紋粉末涂料皺紋型粉末涂料根據(jù)耐候性的不同,分為戶外與戶內(nèi)應(yīng)用型兩種,根據(jù)成膜物質(zhì)分為環(huán)氧樹脂/普通雙氰胺型與羥基聚酯/甲甲氧基甘脲型(TMMGU)雜合型。隨皺紋粉末涂料的發(fā)展,在其基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展形成了網(wǎng)紋型粉末涂料、龜紋型粉末涂料,產(chǎn)品樹脂類型也擴(kuò)展到了環(huán)氧-聚酯型、聚酯-丙烯酸型等。皺紋型粉末涂料一
4、類比較特殊的粉末涂料,其對(duì)原材料選擇、配方設(shè)計(jì)以及制造工藝要求都比較高。本章節(jié)將詳細(xì)討論此類粉末涂料的研制。2021-6-145 51.1環(huán)氧樹脂型皺紋粉末涂料環(huán)氧樹脂型皺紋粉末涂料在國(guó)內(nèi)已展已是相對(duì)比較成熟的紋理型粉末涂料,配方也相對(duì)比較成熟。但也還是存在許多研制與應(yīng)用方面的問(wèn)題。一、配方及原料環(huán)氧皺紋粉末涂料配方中成膜物質(zhì)為環(huán)氧樹脂、普通雙氰胺以及部分的聚酯樹脂,環(huán)氧樹脂與普通雙氰胺之間的交聯(lián)反應(yīng)速度慢,而聚酯樹脂主要用來(lái)調(diào)整反應(yīng)速度。環(huán)氧樹脂型皺紋粉末涂料的配方見表1。從表1可以看出,環(huán)氧樹脂型皺紋粉末涂料配方與平面型純環(huán)氧粉末涂料結(jié)構(gòu)類似,平面型粉末涂料所應(yīng)用的原料其基本上都有。區(qū)別之
5、處在于:添加劑增加使用了乙酰丙酮鋁或者說(shuō)水紋劑,這是用于催化環(huán)氧樹脂交聯(lián)反應(yīng)的催化劑(請(qǐng)參閱相關(guān)資料);反應(yīng)速度調(diào)整劑聚酯樹脂,用于調(diào)整成膜物的反應(yīng)速度。就是有了上述的區(qū)別,環(huán)氧樹脂型皺紋粉末涂料與平面型純環(huán)氧粉末涂料在配方設(shè)計(jì)、產(chǎn)品制備與涂裝方面存在較大的差別。2021-6-146 6表1 環(huán)氧樹脂型皺紋粉末涂料配方及工藝條件原料用量/%說(shuō)明制造/代理商環(huán)氧樹脂56.068.0環(huán)氧當(dāng)量在700840g/eq,如663U、CYD-014U等,以確保樹脂各批次技術(shù)指標(biāo)生產(chǎn)穩(wěn)定的供貸商。Dow、Ciba、Shell、國(guó)產(chǎn)等6/4型混合型聚酯2.04.0適量,與光澤、紋理有關(guān)。選擇含有催化劑(快速固
6、化)的樹脂或未加催的普通樹脂,用于調(diào)節(jié)反應(yīng)速度。DSM、Cytec、國(guó)產(chǎn)等普通或微細(xì)雙氰胺 2.83.4其用量與環(huán)氧樹脂、聚酯用量有關(guān),與環(huán)氧樹脂交聯(lián)固化速度非常緩慢。避免采用改性或加速雙氰胺。進(jìn)口或國(guó)產(chǎn)流平劑0.81.5以氣相二氧化硅為載體的丙烯酸酸類流平劑進(jìn)口或國(guó)產(chǎn)安息香0.20.6脫氣劑,可以不添加,但建議添加!進(jìn)口或國(guó)產(chǎn)PE、PP、PTFE蠟粉 0.60.80改善涂層平滑度、耐磨性、耐劃傷性、手感等。進(jìn)口或國(guó)產(chǎn)乙酰丙酮鋁1.22.8催化劑,如MCD、XG605-1A等。添加量與光澤有關(guān)。 國(guó)產(chǎn)著色顏料適量以涂膜6080m厚度能完全遮蓋住基材為基準(zhǔn)進(jìn)口或國(guó)產(chǎn)超細(xì)或沉淀硫酸鋇 適量不易采用
7、粒度較粗的消光鋇或具有微堿性的填料國(guó)產(chǎn)配方總量100.00粉末平均粒徑/m4045平均粒徑不宜太細(xì),只有個(gè)別產(chǎn)品要求3338m涂敷膜厚/m6080過(guò)薄或過(guò)厚均不適宜,過(guò)薄將不能形成皺紋!固化溫度(基材)/180200固化溫度取決于環(huán)氧樹脂與普通雙氰胺及聚酯的啟動(dòng)反應(yīng)的溫度和催化活性。溫度過(guò)低,反應(yīng)無(wú)法啟動(dòng);過(guò)高,則交聯(lián)反應(yīng)同時(shí)發(fā)生;結(jié)果均不起花固化時(shí)間/min2015交聯(lián)固化時(shí)間取決于成膜物的交聯(lián)程度,即主要取決于慢反應(yīng)組分。2021-6-147 7配方中所需要的原料選擇如下:1、環(huán)氧樹脂環(huán)氧樹脂品質(zhì)的穩(wěn)定性直接影響到水紋產(chǎn)品紋理的穩(wěn)定性,最好選擇二步法生產(chǎn)的環(huán)氧樹脂,如南亞的S-903H、陶
8、氏的663UE、岳化的CYD-014U等。至于黃山一步法環(huán)氧樹脂,部分廠商產(chǎn)品穩(wěn)定的環(huán)氧樹膙可選擇,對(duì)于質(zhì)量不穩(wěn)定、雜質(zhì)比較多或參假的環(huán)氧樹脂均不在選擇之列,否則將嚴(yán)重影響皺紋粉末涂料研制的穩(wěn)定性、貯存穩(wěn)定性、產(chǎn)品的有效期、產(chǎn)品涂裝的穩(wěn)定性等,否則所研制的環(huán)氧樹脂型皺紋粉末涂料產(chǎn)品具有極大的、潛在的不穩(wěn)定性因素。這是一些粉制造企業(yè)產(chǎn)品不穩(wěn)定的一個(gè)非常重要的原因。2、普通雙氫胺或微細(xì)雙氰胺普通雙氫胺與環(huán)氧樹脂反應(yīng),需要溫度較高且反應(yīng)較緩慢,這是一個(gè)特性,不必改用取代雙氫胺或加速來(lái)降低固化溫度或加快固化速度,以免影響產(chǎn)品紋理效果(那時(shí)想有花紋恐怕就難了?。?。由于普通雙氰胺與環(huán)氧樹脂的相容性并不好,
9、有時(shí)會(huì)因擠出設(shè)備的原因造成更加不良的分散效果,此時(shí)坱要考慮微細(xì)化的普通雙氰胺,即微細(xì)雙氰胺。雙氰胺的質(zhì)量與分散程度也影響最終的紋理與產(chǎn)品的成敗。2021-6-148 83、水紋劑又稱皺紋劑,市場(chǎng)所售的皺紋劑化學(xué)名稱為乙酰丙酮鋁,為乙酰丙酮與鋁的金屬絡(luò)合物,乙酰丙酮鋁為白色至橘黃色結(jié)晶,熔點(diǎn)185195,固含量99%。在配方中主要對(duì)環(huán)氧樹脂與雙氰胺的交聯(lián)固化起到催化作用,催化過(guò)程不消耗環(huán)氧樹脂或雙氰胺。因而配方設(shè)計(jì)時(shí)來(lái)計(jì)算環(huán)氧樹脂與固化劑配比時(shí)水紋劑的影響可以忽略不計(jì)。水紋劑配方中添加量的多少,直接影響涂層的光澤,一般來(lái)講用量越大光澤會(huì)越低涂層紋路也會(huì)變小,通常用量點(diǎn)配方總量的1.63.2%。在
10、國(guó)內(nèi)皺紋粉末涂料應(yīng)用中,皺紋劑以莞中添、武漢炎黃的MCD及奉化南海藥化的XG605-1A為代表。4、聚酯樹脂使用通常,在環(huán)氧樹脂型皺紋粉末涂料配方中都會(huì)或多或少地使用交聯(lián)固化反應(yīng)調(diào)節(jié)劑,主要用于調(diào)節(jié)成膜物質(zhì)在乙酰丙酮的催化作用下的反應(yīng)速度,以優(yōu)化最終涂膜的機(jī)械力學(xué)性能和涂層外觀,以來(lái)達(dá)到產(chǎn)品紋路穩(wěn)定的目的。交聯(lián)反應(yīng)調(diào)節(jié)劑一般選擇6/4型的聚酯樹脂,而不選擇5/5或7/3型的聚酯樹脂,其添加量也一般添加量為26%。所選擇的聚酯樹脂與環(huán)氧樹脂的交聯(lián)固化速度要適中,不宜過(guò)快或過(guò)慢,因此常選擇本身已含催化劑的快速固化樹脂或不含催化劑的普通6/4型聚酯樹脂。對(duì)于反應(yīng)過(guò)快會(huì)影響最終的紋理呈現(xiàn),甚至有時(shí)無(wú)花
11、紋出現(xiàn);而對(duì)于反應(yīng)過(guò)慢的樹脂,也會(huì)影響皺紋的紋理,下面在龜紋配方中會(huì)提到。2021-6-149 95顏料的使用環(huán)氧樹脂型皺紋粉末涂料,其涂層與平面型的智慧層在厚度上基本上一致,約為6080m,因此其顏料的用量與平面型的用量基本上是一致的,以剛好完全遮蓋住基材為基準(zhǔn)。過(guò)多是浪費(fèi),過(guò)少則遮蓋不住底。6、體質(zhì)顏料環(huán)氧型皺紋粉末涂料的化學(xué)交聯(lián)過(guò)程是非常復(fù)雜的,那么所采用體質(zhì)顏料(即填充料)的粒度和微弱的硬驅(qū)堿性都會(huì)影響到這個(gè)過(guò)程。導(dǎo)致的結(jié)果要不就是涂層不起花紋,要不就是涂層光澤上升,緊終結(jié)果就是皺紋的效果達(dá)不到預(yù)期的要求,致使產(chǎn)品失敗。因此,在環(huán)氧型皺紋配方中,建議使用超細(xì)硫酸鋇、納米硫酸鋇或沉淀硫酸
12、鋇,而不推薦采用碳酸鈣系列填料。7、其它添加劑配方中除了流平劑和乙酰丙酮鋁外,安息香與蠟粉(無(wú)論是PE蠟、PP蠟、PTFE蠟或它們的混合改性蠟)建議適量采用。除此之外的添加劑,需要根據(jù)客戶要求或試驗(yàn)來(lái)決定。二、產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制備2021-6-141010環(huán)氧樹脂型皺紋粉末涂料雖然說(shuō)不具有良好的耐候性,不適用于戶外,但已經(jīng)廣泛應(yīng)用于防盜門、戶內(nèi)家具、五金制品、電器等。環(huán)氧樹脂型皺紋粉末涂料配方不用于普通的純環(huán)氧樹脂配方(見表2),進(jìn)行配方設(shè)計(jì)時(shí)也需要考慮更多的因素,這些因素均可能影響到涂層的紋理效果、光澤、涂裝性能等,甚至嚴(yán)重的情況下會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品的失敗。1、成膜物質(zhì)用量的計(jì)算根據(jù)實(shí)際應(yīng)用表明,環(huán)氧樹脂
13、(EEW=760840)與普通雙氰胺的最佳交聯(lián)比例為95:595.5:4.5;所采用的聚酯樹脂為6/4型的混型聚酯樹脂,其酸值范圍在5258mgKOH/g,聚酯樹脂在配方只作為交聯(lián)反應(yīng)速度調(diào)節(jié)劑,一般選擇含不含催化普通6/4型聚酯樹脂或含催化劑的快速固化的6/4型聚酯樹脂。在粉末涂料交聯(lián)固化過(guò)程,乙酰丙酮鋁只對(duì)環(huán)氧樹脂與普通雙氰胺或微細(xì)雙氰胺起到催化作用,而不會(huì)消耗環(huán)氧樹脂,因此計(jì)算成膜物質(zhì)比例與用量的時(shí)候,無(wú)需考慮乙酰丙酮鋁的用量及影響。因此,在成膜物質(zhì)的計(jì)算參考表2的方法進(jìn)行。2021-6-141111表2 環(huán)氧樹脂型皺紋粉末涂料原料(用量/%)配方A配方B配方C備注663UE56.006
14、4.0072.00Dow環(huán)氧樹脂,也可以選擇國(guó)內(nèi)一步法的環(huán)氧樹脂P-26123.003.003.00DSM聚酯樹脂DICY(普通雙氰胺)2.803.203.60普通或微細(xì)雙氰胺ResiflowPV880.801.500.801.500.801.50 Estron公司制造的丙烯酸酯流平劑Benzoin(安息香)0.200.80 0.200.80 0.200.80 脫氣劑,脫除小分子揮發(fā)物蠟粉0.801.50 0.801.50 0.801.50 改善涂層耐劃傷、手感等性能MCD0.601.20 0.601.20 0.601.20 乙酰丙酮鋁,催化劑,東莞中添著色顏料適量適量適量以涂層6080m遮蓋
15、住底為基準(zhǔn)納米、超細(xì)或沉淀鋇適量適量適量避免使用偏堿性或粒度過(guò)粗的填料配方總量100.00100.00100.002021-6-1412122、紋理與光澤大小調(diào)節(jié)配方設(shè)計(jì)過(guò)程中,成膜物質(zhì)內(nèi)在組分比例、占配方的占含量、乙酰丙酮鋁的用量均會(huì)影響最終涂膜光澤高低、紋路大小。那么對(duì)光澤與紋理進(jìn)行調(diào)整,可按如下的方法進(jìn)行:整成膜物質(zhì)的組成及其比例通常,乙酰丙酮鋁的供貨商所推薦的皺紋配方中均不含有6/4型的聚酯樹脂,在乙酰丙酮鋁催化劑用量不變的情況下,引入6/4型的聚酯樹脂,涂膜的光澤會(huì)升高,紋理會(huì)變大。分析如下:此時(shí),相當(dāng)于成膜物質(zhì)為“環(huán)氧樹脂+普通雙氫胺”與“環(huán)氧樹脂+聚酯樹脂”兩種交聯(lián)組分的復(fù)合物。
16、將聚酯樹脂的加入,相當(dāng)于減少了催化劑所能催化的組分“環(huán)氧+異氰酸”組分的降低,導(dǎo)致光澤上升。值得注意的是,不同的聚酯樹脂影響涂膜的光澤與紋路起花效果,對(duì)于5/5型和部分廠家的6/4聚酯樹脂,可能導(dǎo)致皺紋不起花,因此,采用什么樣的聚酯樹脂應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)進(jìn)行確定。對(duì)于含“環(huán)氧樹脂+普通雙氫胺”與“環(huán)氧樹脂+聚酯樹脂”兩種交聯(lián)組分的復(fù)合物,在保持總的成膜物質(zhì)含量不變的情況下,增加聚酯樹脂的用量,相當(dāng)于在減少雙氰胺的用量,涂膜的光澤會(huì)升高,紋路會(huì)變大,相反光澤降低紋路變小。那么,當(dāng)聚酯樹脂的量增加到一定的時(shí)候,紋路可能不起花(下面龜紋將深入探討)。2021-6-141313調(diào)整成膜物質(zhì)的含量在保持成膜物質(zhì)
17、內(nèi)部組成與比例不變的情況下,增加成膜物質(zhì)的用量,相當(dāng)于減少硫酸鋇的用量,光澤會(huì)上升,紋路會(huì)變大(見表2-26)。相反,則光澤降低,紋路變小。因此,對(duì)于某一特定紋理與光澤的皺紋粉末涂料,基本上其組成就確定了。調(diào)整乙酰丙酮鋁的用量調(diào)整乙酰丙酮鋁的用量,即在調(diào)整本方中催化劑的用量,隨催化劑用量的增加或減少,成膜物質(zhì)總的反應(yīng)活性也隨之增加或減少,因此通過(guò)此方法可以方便地調(diào)整涂膜的光澤與紋理。綜合調(diào)整在上面三調(diào)整方案中,每一種方案都存在一定的缺陷,因此必須進(jìn)行綜合調(diào)整,即對(duì)成膜物質(zhì)自身組成比例、總成膜物質(zhì)的用量、催化劑用綜合來(lái)進(jìn)行調(diào)整。這種調(diào)整是復(fù)雜的,但都是以上三種方法的綜合。2021-6-14141
18、43、烘烤固化條件實(shí)踐應(yīng)用表明,環(huán)氧樹脂與普通雙氰胺或微細(xì)雙氰胺的交聯(lián)固化,需要在20015分鐘以上才能完全交聯(lián)固化;而環(huán)氧/聚酯型粉末涂料在聚酯樹脂含有催化劑或未含催化劑,其交聯(lián)固化也只需要200610分鐘好可固化。那么對(duì)于含“環(huán)氧樹脂+普通雙氫胺”與“環(huán)氧樹脂+聚酯樹脂”兩種交聯(lián)組分的復(fù)合物其交聯(lián)固化條件取決于慢反應(yīng)組分,即“環(huán)氧樹脂+普通雙氫胺”。在進(jìn)行配方設(shè)計(jì)時(shí),由于調(diào)整紋理和光澤的需要,有時(shí)乙酰丙酮鋁的添加量會(huì)很少,此時(shí)若沒(méi)有“環(huán)氧樹脂+聚酯樹脂”復(fù)配物存在的情況下,可能因?yàn)椤碍h(huán)氧樹脂+普通雙氫胺”交聯(lián)反應(yīng)速度過(guò)于緩慢而造成最終涂層的固化不完全,最直觀的表現(xiàn)是物理力學(xué)差。因此,加入聚
19、酸樹脂這個(gè)反應(yīng)調(diào)整劑,就是為了避免此種情況的發(fā)生,也是為了調(diào)整涂膜表面的紋理,這樣才能保證最終的紋理、光澤與烘烤固化條件在預(yù)期的范圍。另外,需要注意的是,烘烤溫度不易過(guò)低或達(dá)高。若溫度過(guò)低催化劑無(wú)法啟動(dòng),就不會(huì)形成紋理,另一方面涂層也不能完全交聯(lián)固化。若溫度過(guò)高,成膜物質(zhì)中的所有的反應(yīng)都會(huì)被啟動(dòng),由于皺紋形成是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程,如果所有的交聯(lián)反應(yīng)全部被啟動(dòng),那么結(jié)果也是不能有效形成皺紋涂層效果。2021-6-1415158、熔融擠出工藝及條件相對(duì)于錘紋粉末涂料,環(huán)氧型皺紋粉末涂料批量生產(chǎn)時(shí),應(yīng)使用溫度控制良好、分散優(yōu)良的擠出設(shè)備,良好的分散性才能有更好更穩(wěn)定的花紋效果。擠出過(guò)程機(jī)螺桿的擠出條件,
20、如單或雙螺桿、設(shè)定溫度與實(shí)際溫度、混煉分散程度均會(huì)影響最終產(chǎn)品的光澤與紋路效果,建議采用分散性優(yōu)良的雙螺桿擠出機(jī)(這與做錘紋的建議不同,需要注意),但應(yīng)避免雙螺桿之間存在過(guò)熱區(qū),否則會(huì)啟動(dòng)催化反應(yīng)9、粉末粒徑控制粉末粒徑應(yīng)比普通平面產(chǎn)品稍偏粗一些,以4045m為宜。粒度也會(huì)或多或少地影響最終的光澤及紋理效果,這也坱要注意。總起來(lái)說(shuō),環(huán)氧型皺紋粉末涂料配方設(shè)計(jì)與制備要求都比較高,還是要大量的實(shí)踐與應(yīng)用才能達(dá)到產(chǎn)品的應(yīng)用的穩(wěn)定性好。2021-6-1416161.2羥基封端聚酯/氨基樹脂型皺紋粉末涂料耐久性粉末涂料具有很好的耐光致老化與降解性能,它即可用于室內(nèi)制品的涂裝,也可用于室外制品的涂裝。為了
21、得到良好的室外涂膜性能,粉末涂料所有組份包括交聯(lián)劑,必須具有良好的耐光致老化與降解性能。氨基樹脂交聯(lián)劑如密胺類(即三聚氰胺)樹脂具有優(yōu)異耐久性能而廣泛應(yīng)用于液體涂料工業(yè);由于幾十年來(lái)良好的記錄,它們成為液體涂料的首選交聯(lián)劑,并且可得到低成本、耐久的、光穩(wěn)定的堅(jiān)硬涂膜。Powderlink1174樹脂(氰特工業(yè)有限公司生產(chǎn),以下簡(jiǎn)稱1174)是另一種氨基樹脂交聯(lián)劑,它是以甘脲而不是以三聚氰胺為基礎(chǔ)的。甘脲型氨基樹脂涂料具有優(yōu)異的室外耐久性能,1174主要成分是單體的四甲氧基甲基甘脲(TMMGU),是具有高熔點(diǎn)的非粘性、不結(jié)塊、易粉碎的固體,特別適合于室外型耐久粉末涂料的配制。產(chǎn)品1174其熔點(diǎn)高
22、于90。2021-6-141717對(duì)于羥基封端的聚酯/氨基樹脂雜合型皺紋粉末涂料其實(shí)在國(guó)外或外資粉末制造企業(yè)已是一支非常成熟的產(chǎn)品。但是由于甲氧基甘脲樹脂、封閉異氰酸酯、胺封閉磺酸催化劑等配套的交聯(lián)劑或皺紋劑價(jià)格一直居高不下,其價(jià)格水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)所能接受的范圍,致國(guó)內(nèi)此類皺紋粉末涂料產(chǎn)品原料成本與售價(jià)均奇高,結(jié)果是不言而喻的,國(guó)內(nèi)幾乎沒(méi)有企業(yè)開發(fā)與應(yīng)用此類粉末涂料。但不能否認(rèn)聚酯/氨基樹脂這一類皺紋粉末涂料是一支非常具有特色的粉末涂料品種。近年來(lái),四甲氧甲基甘脲(TMMGU)與封閉異氰酸酯先后已經(jīng)被國(guó)內(nèi)企業(yè)攻破,將此類粉末涂料價(jià)格高高在上的價(jià)格拉下來(lái)。有望不久將來(lái)便在國(guó)內(nèi)遍地開花,為國(guó)
23、人廣泛所接受。四甲氧甲基甘脲樹脂國(guó)內(nèi)開發(fā)比較成功的是山西太原科源達(dá)精細(xì)化工有限公司,經(jīng)多批次產(chǎn)品試驗(yàn)測(cè)試表明,其產(chǎn)品批次穩(wěn)定性佳,但存在產(chǎn)品固化固度稍慢的問(wèn)題。胺封閉磺酸催化劑,經(jīng)本人長(zhǎng)期研究下已被開發(fā)成功,經(jīng)本人多次反復(fù)測(cè)試以及阿克蘇深圳公司、東莞愛粵公司等的測(cè)試表明,能滿足P/TMMGU型皺紋粉末涂料的應(yīng)用要求。因此,在四甲氧甲基甘脲樹脂及胺封閉磺酸實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化的保障下,P/TMMGU型皺紋粉末涂料成本的大幅度降低為國(guó)內(nèi)市場(chǎng)應(yīng)用打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。2021-6-141818一、配方及原料P/TMMGU皺紋粉末涂料推薦配方如表3。原料(用量/%)配方A配方B說(shuō)明制造商或代理商羥基封端的聚酯樹脂A
24、56.072.0 羥值405mgKOH/g羥基封端的聚酯樹脂B56.072.0 羥值305mgKOH/g產(chǎn)協(xié)、封閉或內(nèi)封閉型異氰酸酯2.003.80 2.003.80 交聯(lián)反應(yīng)調(diào)節(jié)劑德固賽、杭州金田等四甲氧基甘脲樹脂(TMMGU)3.404.50 2.803.60 羥基樹脂交聯(lián)劑Cytec、太原科源達(dá)流平劑0.801.50 0.801.50 改善漏底進(jìn)口、國(guó)產(chǎn)安息香,消泡劑0.200.80 0.200.80 消除熔小分子揮發(fā)物 進(jìn)口、國(guó)產(chǎn)蠟粉(PE、PP、PTFE或混合蠟) 0.601.20 0.601.20 改善手感、耐劃傷等 進(jìn)口、國(guó)產(chǎn)WL(胺封閉磺酸催化劑)0.802.00 0.802.
25、00 用作催化劑進(jìn)口、自制著色顏料適量適量6080m遮蓋底材進(jìn)口、國(guó)產(chǎn)納米、超細(xì)或沉淀硫酸鋇適量適量體質(zhì)顏料進(jìn)口、國(guó)產(chǎn)配方總量100.00100.00粉末平均粒徑/m4045平均粒徑不宜太細(xì),極少數(shù)要求3338m涂敷膜厚/m6080不宜過(guò)薄或過(guò)厚,過(guò)薄將不能形成皺紋!固化溫度(基材)/180200固化溫度取決于樹脂與TMMGU及聚酯的啟動(dòng)反應(yīng)的溫度和催化活性。溫度過(guò)低,反應(yīng)無(wú)法啟動(dòng);過(guò)高,則交聯(lián)反應(yīng)同時(shí)發(fā)生;結(jié)果均不起花固化時(shí)間/min2015交聯(lián)固化時(shí)間取決于成膜物的交聯(lián)程度,即主要取決于慢反應(yīng)組分。表3 P/TMMGU皺紋粉末涂料配方2021-6-1419191、羥基封端的聚酯樹脂羥基封端
26、的聚酯樹脂可以選擇的有兩類:羥值在405mgKOH/g,其與封閉型異氰酸酯的交聯(lián)比例為80:20,與TMMGU的交聯(lián)比例為93.3:6.7。此類樹脂以產(chǎn)協(xié)的EL-1000H(羥值范圍為)為代表。羥值在305mgKOH/g,其與封閉型異氰酸酯的交聯(lián)比例為85:15,與TMMGU的交聯(lián)比例為94.4:5.6。以氰特的Crylcoat2920-0(羥值約33mgKOH/g)、殼牌Albester3280(羥值約35mgKOH/g)、FINE-CLADM-8100(羥值約27mgKOH/g)。鑒于以上反應(yīng)比例,樹脂制造商折中推薦與TMMGU固化的比例均為94:6,因此設(shè)計(jì)配方時(shí)要注意聚酯樹脂與TMMG
27、U樹脂的交聯(lián)比例。經(jīng)驗(yàn)表明,在樹脂質(zhì)量穩(wěn)定的情況下,采用羥值在305mgKOH/g的聚酯樹脂比羥值在405mgKOH/g聚酯樹脂更容易起花,并且穩(wěn)理更加穩(wěn)定。若羥值增加至505mgKOH/g,那么皺紋更不易起花,且產(chǎn)品紋路穩(wěn)定性變差,因此此類羥基封端樹脂將側(cè)重適用于與TMMGU固化或異氰酸酯固化的平面型產(chǎn)品。2021-6-1420202、封閉型或內(nèi)封閉型異氰酸酯在聚酯/氨基樹脂型皺紋粉末涂料配方中,絕大部分樹脂制造商所提供的配方基本上不采用此類固化反應(yīng)調(diào)節(jié)劑。例如:廣州產(chǎn)協(xié)高分子有限公司。可蒂施EL-1000H,是含羥基飽和聚酯樹脂,與封閉型異氰酸鹽(Blocked IPDI)配合用于制造熱固
28、型粉末涂料,應(yīng)用于室外裝飾性及功能性涂裝,具有良好的耐候性;或與Powderlink1174配合,用于制造特殊熱固型粉末涂料,應(yīng)用于裝飾性皺紋涂裝推薦配方如表4。表4 粉末涂料參考配方原料(用量/g) PU平面高光 TMMGU皺紋 備注EL-1000H498564飽和聚酯,廣州產(chǎn)協(xié)高分子有限公司VESTAGONB-1530 102HULS,建議使用比例:EL-1000H/BLOCKEDIPDI=83/17Powderlink1174 36Cytec,EL-1000H/Powderlink1174=94/6流動(dòng)控制劑63.6FC-100,廣州產(chǎn)協(xié)高分子有限公司安息香38.4DBTDL1.2WL7
29、.8胺封閉磺酸催化劑二氧化鈦300240Kornos2160,IshiharaCR-80或DuPontR-9002021-6-142121FINE-CLADM-8100羥基官能聚酯樹脂。FINE-CLADM-8100是一支羥基官能團(tuán)聚酯樹脂(羥值為27mgOH /g),設(shè)計(jì)用于異氰酸酯或氨基樹脂(amino plast)為交聯(lián)劑固化的樹脂。由于具有優(yōu)異的抗損傷性,可以與氰特公司Powderlink 1174交聯(lián)劑搭配研制具有優(yōu)異耐刮傷性的皺紋(wrinkle finish)粉末涂料。應(yīng)用用戶外家具、草坪與花園設(shè)施、一般工業(yè)金屬、機(jī)器裝備等。研制的粉末涂料具有優(yōu)異機(jī)械性能、良好的戶外耐候性、良好
30、的耐化學(xué)與耐沾污性、優(yōu)異的耐損傷性以及與氰特公司Powderlink1174搭配使用可以研制皺紋粉末涂料。在20410分鐘固化條件下,獲得三種顏色“鱷皮”效果。陶氏DER662UH環(huán)氧樹脂使用是為了降低固化過(guò)程中的熔融黏度,以及在固化的涂層上面產(chǎn)生三維立體峰和凹峪。鱷皮配方具有一個(gè)相當(dāng)長(zhǎng)的膠化時(shí)間,便于熔融的涂層有充足的時(shí)間達(dá)到最低黏度。粉末采用中分級(jí)更容易獲得特殊效果,建議采用150-180目篩網(wǎng)。如果起初沒(méi)有獲得鱷皮效果,采追加Actiron32-18-A催化劑,建議增加用量0.2%。鱷皮效果與涂層厚度有關(guān),較厚的涂層能產(chǎn)生更一致紋理的涂層。采用更低熔融黏度環(huán)氧樹脂,倒允許配方達(dá)到峰與峪距
31、離的不同要求。在巨大的鱷紋單元,皺紋效果是明顯的,這表面完全固化性能。2021-6-142222表5 推薦配方鱷皮紋(alligator)配方每100份成膜物質(zhì)(Bind) 成膜物質(zhì)1000g配方供貨商94.094.094.0FINE-CLADM-8100684.2 847.9 811.76.06.06.0Powderlink1174(氨基樹脂)44.054.552.2 Cytec,100.0100.0100.0成膜物質(zhì)小計(jì)728.2 902.4 863.9添加劑和顏料6.06.06.0環(huán)氧樹脂,DER662UH44.054.571.2 DowPlastics2.02.02.0安息香,Uraf
32、lowB15.419.118.3 GCAChemicals1.51.51.5流平劑,ModarezMFP-V11.514.313.6 Synthron2.0Raven1255,炭黑23.7 ColumbianChemicals25.0二氧化鈦,Ti-PureR-960193.1DuPont1.01.01.0催化劑,Actiron32-18A7.89.79.3Synthron35.510.514.5添加劑和顏料小計(jì)271.897.6136.1135.5110.5114.5配方總量1000.0 1000.0 1000.02021-6-142323配方中EP-B1400是-己內(nèi)酰胺封閉的TMP多異氰
33、酸酯,NCO含量(質(zhì)量)為12.514.0%,與TMMGU均協(xié)調(diào)對(duì)端羥基聚酯樹脂交聯(lián)固化,共同調(diào)節(jié)其用量比例可調(diào)節(jié)涂膜光澤與花紋;國(guó)內(nèi)大部分公司采用B1530,其為-己內(nèi)酰胺封閉的多異氰酸酯,NCO含量(質(zhì)量)為14.815.7%。EP-B1400主要用來(lái)調(diào)節(jié)配方反應(yīng)速度、涂層的光澤及其紋理的穩(wěn)定性。國(guó)內(nèi)目前已有封閉異氰酸酯開發(fā)出來(lái),如杭州金田化工公司的TS280,也府后面會(huì)有更多的公司投入此交聯(lián)樹脂的開發(fā)之中。3、TMMGUTMMGU是英文縮寫,中文名稱為四甲氧甲基甘脲,屬于氨基樹脂其中一種能用于粉末涂料的樹脂,具有獨(dú)特的物化性能。在羥其封端聚酯/TMMGU粉末涂料交聯(lián)過(guò)程中,會(huì)釋放出甲醇,
34、這也是用其來(lái)做平面型粉末涂料不易層涂的重要原因,不過(guò)目前基本上已解決。由于TMMGU發(fā)生脫醇與羥基樹脂的反應(yīng)活性較低,通常需要添加催化劑進(jìn)行催化固化以達(dá)到粉末涂料的涂裝要求。TMMGU原為Cytec(氰特公司)發(fā)明,其產(chǎn)品為Powderlink 1174,現(xiàn)國(guó)內(nèi)山西太原科源達(dá)化工有類似的產(chǎn)品,質(zhì)量與Powderlink1174接近。2021-6-142424TMMGU作為一種耐久性粉末涂料交聯(lián)劑,給粉末涂料工業(yè)帶來(lái)了新的配方選擇,該交聯(lián)劑能提供普通的耐候高光厚涂膜、平滑無(wú)光和皺紋涂膜。通過(guò)使用添加劑可以調(diào)節(jié)酸催化劑強(qiáng)度和固化前的流變性能,從而得到非常厚的、性能良好的高光無(wú)缺陷粉末涂料。使用環(huán)己
35、烷基氨基磺酸或其他催化劑配制無(wú)光粉末,使用胺封閉磺酸催化劑配制皺紋粉末,這點(diǎn)在粉末涂料工業(yè)是獨(dú)特的。皺紋性粉末涂料最終外觀和性能取決于胺封閉磺酸的類型和濃度,皺紋的深淺和手感也是一樣??傊?,含有Powderlink1174交聯(lián)劑的粉末涂料具有化學(xué)多樣性,各種方式包括加入添加劑和催化劑都可以改善其流動(dòng)性能,最終得到所需要的涂膜性質(zhì)和外觀,以滿足不同的應(yīng)用要求。4、胺封閉磺酸催化劑WL皺紋、花紋粉末涂料具有令人爽心悅目、手感可從柔軟的改變到堅(jiān)韌的甚至粗糙或毛糙的涂層表面。TMMGU粉末涂料采用為數(shù)不多的幾種不同的胺封閉磺酸催化時(shí),可得到外觀極好的耐候皺紋粉末涂料。雖然環(huán)氧基粉末涂料可以得到皺紋粉末
36、涂料,但到目前環(huán)氧基粉末涂料很難得到耐候性皺紋涂料。基于TMMGU粉末涂料本身具有極佳的耐候性能,因此使用胺封閉磺酸催化劑就可配制耐2021-6-142525候性優(yōu)異的皺紋粉末涂料。另外高的聚酯樹脂/固化劑比(94/6)也使它具有經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。它的用途包括收錄機(jī)、影碟機(jī)、計(jì)算機(jī)、家用電器及其它電子、電氣產(chǎn)品、室外家具、柵欄、球場(chǎng)設(shè)施及卡車工具箱也是其潛在用途。其中市場(chǎng)上所見到的催化劑如氰特工業(yè)有限公司的WL-catalystX-320和Additol920,3M化工公司的FluoradFC-520催化劑,Synthron公司的Actiron32-18A。目前,本人也通過(guò)長(zhǎng)期分析與研究,發(fā)明了一種氣
37、相二氧化硅為載體的WL系列胺封閉磺酸,這是國(guó)內(nèi)首創(chuàng),其性能與進(jìn)口的類似,售價(jià)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于進(jìn)口的同類產(chǎn)品。所有這些催化劑都是以溶液形成得到的,必須與聚酯樹脂通過(guò)熔融混合做成母料并除去溶劑。通過(guò)合理的配方設(shè)計(jì),所制備的皺紋粉末涂料性能都很好,可以得到仿皮感的重皺紋涂膜,可以一種令人愉快的無(wú)規(guī)花紋涂膜,其手感柔軟更為平滑;可以得到一種有點(diǎn)星狀的皺紋涂膜,它手感較為粗糙或毛糙,令人聯(lián)想起古老的鑄鐵表面。采用封閉磺酸催化的TMMGU粉末涂料都具有令人悅目的外觀。5、流平劑配方亦然需要添加少量流平劑改善涂層的漏底性。2021-6-1426266、安息香建議配方適當(dāng)使用一部分安息香,有助于脫氣改善涂層性能。7、
38、其它助劑P/TMMGU皺紋粉末涂料,除安息香、流平劑之外,還允話使用其它較多的添加劑,如蠟粉、抗氧劑以及光穩(wěn)定劑等。不過(guò)由于此類產(chǎn)品交聯(lián)固化過(guò)程比較復(fù)雜,所有助劑必須通過(guò)試驗(yàn)才可以使用。8、硫酸鋇前面已經(jīng)提到,P/TMMGU配方中采用了胺封閉的磺酸催化劑,那么在粉末涂料交聯(lián)大化過(guò)程中,熔融物必然為顯微弱酸性的物質(zhì),若采用如碳酸鈣等偏弱堿性的填充料,會(huì)或多或少中和催化劑的酸性,若完全中和掉則無(wú)法出現(xiàn)皺紋的表面交果,會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品失敗。因此,對(duì)填充料的化學(xué)類型必須慎重選擇。另外,填充料粒度的粗細(xì)和吸油量也會(huì)影響最終的紋理效果,試驗(yàn)表明納米級(jí)、超細(xì)級(jí)或沉淀級(jí)的硫酸鋇能符合P/TMMGU皺紋產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求
39、,但不同廠家的硫酸鋇必須通過(guò)試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證是否適用。2021-6-142727二、P/TMMGU皺紋粉末涂料配方設(shè)計(jì)從推薦的配方來(lái)看,配方中含有低羥值(羥值在30mgKOH/g左右)的聚酯樹脂、封閉型異氰酸酯、TMMGU(四甲氧基甘脲)三種成膜物質(zhì),采用封閉的磺酸作為催化劑,還有不同的顏填料、添加劑等。這些成分或含量均會(huì)影響到最終涂層的紋理效果,因此P/TMMGU皺紋產(chǎn)的設(shè)計(jì)是比較復(fù)雜的。如何證配方設(shè)計(jì)合理?如何做到產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定?下面著重討論P(yáng)/TMMGU的配方設(shè)計(jì)。2021-6-1428281、成膜物質(zhì)用量的計(jì)算配方設(shè)計(jì)采用的羥值在30mgKOH/g左右的羥基封端的聚酯樹脂,其與國(guó)內(nèi)常見的封閉異
40、氰酸酯(如EP-B1400或B1530、TS280等)的交聯(lián)比例為85:15,與TMMGU的交聯(lián)比例為94:6。進(jìn)行成膜物質(zhì)理論計(jì)算應(yīng)以此為基礎(chǔ),因?yàn)榘贩忾]磺酸在P/TMMGU配方中不消耗聚酯樹脂,因此此類配方還是需要計(jì)算進(jìn)行成膜物質(zhì)設(shè)計(jì),而不是盲目或僅憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。2、紋理與光澤調(diào)節(jié)皺紋涂料是一種特殊類型的低光澤涂料,所有的皺紋漆用光澤計(jì)測(cè)量光澤均較低,實(shí)際上涂料本身是有光的。這是由于皺紋漆凹凸不平的形狀使光澤計(jì)射出的光產(chǎn)生衍射,從而光澤讀數(shù)較低。然而,假如凹凸形狀足夠大,肉眼可看出涂料實(shí)際上是有光的。如果皺紋圖案非常細(xì)小,不放大無(wú)法觀察到,那么肉眼看起來(lái)光澤似乎很低。當(dāng)用TMMGU作固化
41、劑時(shí),可使用各種催化劑制備皺紋漆。那么如何調(diào)整?在不考慮顏色的情況下,來(lái)調(diào)整涂層紋理或光澤,主要是通過(guò)調(diào)節(jié)成膜物質(zhì)含量及其內(nèi)在比例、催化劑用量(見表6)。2021-6-142929表6 P/TMMGU皺紋粉末涂料紋理及光澤調(diào)整原料配方A配方B配方C說(shuō)明羥基封端的聚酯樹脂56.0064.0072.00羥值為305mgKOH/g封閉異氰酸酯0.902.103.30與聚酯交聯(lián)比例為15:85四甲氧基甘脲(TMMGU)3.203.203.20與聚酯交聞比例為6:94Benzoin(安息香)0.200.800.200.800.200.80流平劑0.801.500.801.500.801.50以氣相二化硅
42、為載體的丙烯酸酯類流平劑蠟粉0.601.200.601.200.601.20WL0.802.000.802.000.802.00自制皺紋劑,二氧化硅為載體的胺封閉磺酸著色顏料適量適量適量以涂層6080m遮蓋住底材為基準(zhǔn)納米、超細(xì)或沉淀硫酸鋇適量適量適量體質(zhì)顏料配方總量100.00100.00100.002021-6-143030調(diào)整封閉型異氰酸酯與TMMGU的比例封閉型異氰酸酯與TMMGU都與配方中同一支羥基樹批進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng),在保持總在成膜物質(zhì)總量不變與酸催化劑量不變的情況下,調(diào)節(jié)封閉型異氰酸酯與TMMGU的比例。當(dāng)配方中無(wú)TMMGU時(shí),涂膜是高光涂層,隨TMMGU逐漸的增加,涂層開始起皺出現(xiàn)
43、紋理,隨TMMGU用量增加紋理越強(qiáng),同時(shí)光澤越低,當(dāng)TMMGU增加至無(wú)封閉型異氰酸酯存在的情況下,涂層光澤最低,花紋紋路也將最小。調(diào)整成膜物質(zhì)總量成膜物質(zhì)可以看成是“羥基聚酯樹脂/封閉異氰酸酯”和“羥基聚酯樹脂+TMMGU”兩種交聯(lián)組分復(fù)合而成,那么在在保持“羥基聚酯樹脂/封閉異氰酸酯”與“羥基聚酯樹脂+TMMGU”兩種成分在成膜物質(zhì)中的比例不變的情況下,調(diào)整總的成膜物質(zhì)在配方中的含量高低。那么,成膜物質(zhì)越高(相應(yīng)地硫酸鋇越少),光澤會(huì)越高,涂層紋理也越大且更清晰。2021-6-143131調(diào)整催化劑用量在保持成膜物質(zhì)含量及內(nèi)在比例不變的情況下,隨催化劑用量的增加,光澤越低花紋越小,相反光澤越
44、高花紋越大。特別是在無(wú)催化劑時(shí),涂層將無(wú)花紋呈現(xiàn)平面型效果,此時(shí)光澤也較高。在催化劑過(guò)量時(shí),涂層呈現(xiàn)無(wú)光,紋理非常小,涂層物理機(jī)械力學(xué)性能將大大降低。封閉磺酸催化劑解封后顯酸性,設(shè)計(jì)涂料配方時(shí)必須考慮這一因素,避免選用與酸反應(yīng)的物質(zhì)。如使用離子型潤(rùn)濕分散劑,宜用陰離子型的,對(duì)陽(yáng)離子型的必須慎重權(quán)衡,以免與催化劑發(fā)生反應(yīng)而影響涂膜固化。選用顏料也是如此。要特別指出的是顏料鈦白粉的選用,一般認(rèn)為鈦白粉是典型的中性顏料,可以安全使用。然而某些淺色氨基礎(chǔ)化聚酯的涂料中,某些牌號(hào)鈦白粉往往使涂膜固全能明顯降低。這是因?yàn)闉榱颂岣哳伭镶伆追鄣氖褂眯阅?,要用硅、鋁、鋅、鋯和有機(jī)物等添加劑改進(jìn)鈦白粉粒子表面性質(zhì)
45、,通常有兩種方式,一是鋅、鋁類改進(jìn)劑部分進(jìn)入氧化鈦晶格,部分處于氧化鈦粒子表面;二是將改進(jìn)劑直接包覆在氧化鈦粒子表面。因?yàn)樵跍\色和淡色涂膜中鈦白粉占顏料的大部分,當(dāng)鋅、鋁以氧化物形式包覆在氧化鈦粒子表面時(shí)容易與酸反應(yīng),降低體系中酸的含量而影響涂膜的固化。所以涂料配方設(shè)計(jì)時(shí),最好選用經(jīng)前一種后處理的鈦白,對(duì)后處理方式不清楚時(shí),最好先做儲(chǔ)存后的固化試驗(yàn)。2021-6-143232綜合調(diào)節(jié)。將以三種方法綜合起來(lái)調(diào)整,雖說(shuō)比較復(fù)雜,但設(shè)計(jì)出的涂層的紋理效果、光澤及硬度等物化性能會(huì)最佳。這是設(shè)計(jì)此類配方的難點(diǎn)所在,通過(guò)大量的實(shí)踐才可能游刃有余。3、交聯(lián)固化條件實(shí)踐表明,在無(wú)催化劑存在下,羥基封端聚酯/異
46、氰酸酯(聚氨酯粉末涂料)需要2001520分鐘才能完全固化;而在無(wú)催化劑存在下,羥基封端聚酯/TMMGU需要更高的溫度和更長(zhǎng)的時(shí)間。在羥基封端聚酯/TMMGU皺紋粉末涂料配方中,催化劑只對(duì)羥基封端聚酯/TMMGU交聯(lián)反應(yīng)起到催化作用,因此,在進(jìn)行光澤與紋理調(diào)整的時(shí),會(huì)減少催化劑的用量,也就是相應(yīng)提高固化溫度和處長(zhǎng)固化時(shí)間,在催化劑極少時(shí)若沒(méi)有異氰酸酯的組分存在,那么會(huì)出現(xiàn)在“常規(guī)”烘烤條件下涂層無(wú)法完全固化的情況,甚至根本無(wú)法固化。這是一個(gè)配方設(shè)計(jì)的一個(gè)問(wèn)題,那么在配方設(shè)計(jì)時(shí),必須避免此問(wèn)題,解決的辦法就是配方中添加異氰酸酯這個(gè)組分,也就是上面所推薦配方的形式。2021-6-1433334、熔
47、融混煉擠出擠出過(guò)程機(jī)螺桿的擠出條件,如單或雙螺桿、設(shè)定溫度與實(shí)際溫度、混煉分散程度均會(huì)影響最終產(chǎn)品的光澤與紋路效果,建議采用分散性優(yōu)良的雙螺桿擠出機(jī)(這與做錘紋的建議不同,需要注意),但應(yīng)避免雙螺桿之間存在過(guò)熱區(qū),否則會(huì)啟動(dòng)催化反應(yīng)。6、粉末粒徑控制粉末粒徑應(yīng)比普通平面產(chǎn)品稍偏粗一些,以4045m為宜。粒度也會(huì)或多或少地影響最終的光澤及紋理效果,這也坱要注意??偲饋?lái)說(shuō),P/TMMGU配方設(shè)計(jì)與制備要求都比較高,還是要大量的實(shí)踐與應(yīng)用才能達(dá)到產(chǎn)品的應(yīng)用的穩(wěn)定性好。1.3環(huán)氧樹脂型與聚酯-氨基樹脂型皺紋粉末涂料比較戶內(nèi)用E/P型水(皺)紋與戶外PU型耐候性水(皺)紋粉末涂料,是裝飾性粉末涂料中重要
48、的一個(gè)成員,其比較如表7??傊?,聚酯/氨基樹脂型水紋粉末涂料是具有非常高的成本與售價(jià),具有極高的裝飾性能,高檔家具之類強(qiáng)裝飾性產(chǎn)品的首選。2021-6-143434表7 E/P型與PU型水紋粉末涂料比較項(xiàng)目E/P型水紋粉末涂料聚酯/氨基樹脂型水紋粉末涂料原材料選擇與要求有嚴(yán)格要求,否則花紋不穩(wěn)定或無(wú)花紋紋理有來(lái)格要求,否則花紋不穩(wěn)定或無(wú)花紋紋理配方結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)有嚴(yán)格要求,根據(jù)涂層光澤、紋理來(lái)調(diào)整設(shè)計(jì)有嚴(yán)格要求,根據(jù)涂層光澤、紋理來(lái)調(diào)整設(shè)計(jì)原料成本較高,配方中以環(huán)氧樹脂為主,助劑價(jià)格也較高極高,配方中以羥基聚酯樹脂為主,并且四甲氧基甲基甘脲樹脂、封閉異氰酸酯及催化劑價(jià)格較極高,致產(chǎn)品成本居高不下粉
49、末生產(chǎn)工藝條件與控制對(duì)擠出機(jī)溫度控制與分散性要求高,磨粉粒徑有要求,否則將影響產(chǎn)品生產(chǎn)及涂裝的穩(wěn)定性對(duì)擠出機(jī)溫度控制與分散性要求高,磨粉粒徑有要求,否則將影響產(chǎn)品生產(chǎn)及涂裝的穩(wěn)定性紋理調(diào)節(jié)與穩(wěn)定性工生產(chǎn)工藝保證下,仍需精心調(diào)節(jié),合理更改配方結(jié)構(gòu),否則將直接影響產(chǎn)品最終性能工生產(chǎn)工藝保證下,仍需精心調(diào)節(jié),合理更改配方結(jié)構(gòu),否則將直接影響產(chǎn)品最終性能產(chǎn)品耐候持性較差,只適合戶內(nèi)產(chǎn)品使用較優(yōu)良,適合內(nèi)、戶外金屬制品等使用物理機(jī)械性能良好,需合理化配方結(jié)構(gòu)與涂裝工藝保證良好,需合理化配方結(jié)構(gòu)與涂裝工藝保證產(chǎn)品裝飾性極優(yōu),具有極佳的手感與外觀極佳,比E/P更具有裝飾性、手感與外觀對(duì)涂裝工藝條件與控制較高
50、,需控制涂裝、條件、厚度及烘烤條件較高,需控制涂裝、條件、厚度及烘烤條件2021-6-1435352 2網(wǎng)紋粉末涂料網(wǎng)紋粉末涂料在皺紋設(shè)計(jì)過(guò)程,花紋可能通過(guò)成膜物質(zhì)用量增、成膜物本身的比例調(diào)整與催化劑用量的調(diào)整,來(lái)調(diào)整最終的紋路大小和紋路清晰度。然而,這種紋路大小還是有一定的范圍限制,對(duì)于更大的網(wǎng)紋是在皺紋基礎(chǔ)上形成的一系列具有清晰紋路效果、較大花紋的紋理型粉末涂料。網(wǎng)紋粉末涂料即是采用網(wǎng)紋劑形成的一系列具有網(wǎng)紋效果的粉末涂料。網(wǎng)紋粉末涂料可劃分為環(huán)氧樹脂型與羥基聚酯/TMMGU型兩種,分別應(yīng)用于戶內(nèi)與戶外。下面將分別討論這兩種網(wǎng)紋粉末涂料類型。2021-6-143636一、配方及原料環(huán)氧樹脂
51、型網(wǎng)紋粉末涂料典型的配方如表8所示。從表中可以看出,網(wǎng)紋底粉的配方同環(huán)氧樹脂型皺紋配方是類似的,也可以劉是相同的,只是成膜物質(zhì)的含量大幅度地增加以及后混添加了微量的網(wǎng)紋劑。因此,這里不再對(duì)網(wǎng)紋底粉的配方做更多的討論,下面只對(duì)網(wǎng)紋劑進(jìn)行重點(diǎn)討論。網(wǎng)紋劑即使皺紋粉末涂料呈現(xiàn)出網(wǎng)紋效果的添加劑,其主要有兩種:一是乙酰丙酮鋁過(guò)80180目篩網(wǎng)獲得的中間粒度范圍的顆粒物;二是浮花劑,市場(chǎng)上所出售的浮花劑是增光劑(丙烯酸丁酯與甲基丙烯酸甲酯共聚物)與液體丙烯酸流平劑(丙烯酸丁酯共聚物)的復(fù)配物,為白色結(jié)晶固體狀,其配制比例為95:5或100:5。而特效網(wǎng)紋劑為增光劑與Powdermate 486CFl的復(fù)
52、配物,比例約為90:10。2.1環(huán)氧樹脂型網(wǎng)紋粉末涂料2021-6-143737表8 環(huán)氧樹脂型網(wǎng)紋粉末涂料配方原料用量/%說(shuō)明制造商環(huán)氧樹脂62.076.0環(huán)氧當(dāng)量在700840g/eq,如663U、CYD-014U等,以確保樹脂各批次技術(shù)指標(biāo)生產(chǎn)穩(wěn)定的供貸商。Dow、Ciba、國(guó)產(chǎn)等6/4型混合型聚酯2.004.00適量,與光澤、紋理有關(guān)。選擇含有催化劑(快速固化)的樹脂或未加催的普通樹脂,用于調(diào)節(jié)反應(yīng)速度。DSM、Cytec、國(guó)產(chǎn)等普通或微細(xì)雙氰胺 3.203.80其用量與環(huán)氧樹脂、聚酯用量有關(guān),與環(huán)氧樹脂交聯(lián)固化速度非常緩慢。避免采用改性或加速雙氰胺。進(jìn)口或國(guó)產(chǎn)流平劑0.801.50
53、以氣相二氧化硅為載體的丙烯酸酸類流平劑進(jìn)口或國(guó)產(chǎn)安息香0.200.80 脫氣劑,可以不添加,但建議添加!進(jìn)口或國(guó)產(chǎn)PE、PP、PTFE蠟粉 0.600.80 改善涂層平滑度、耐磨性、耐劃傷性、手感等。進(jìn)口或國(guó)產(chǎn)乙酰丙酮鋁1.202.80 催化劑,如MCD、XG605-1A等。添加量與光澤有關(guān)。 國(guó)產(chǎn)著色顏料適量以涂膜6080m厚度能完全遮蓋住基材為基準(zhǔn)進(jìn)口或國(guó)產(chǎn)超細(xì)或沉淀硫酸鋇 適量不易采用粒度較粗的消光鋇或具有微堿性的填料國(guó)產(chǎn)配方總量100.00粉末平均粒徑/m 4045平均粒徑不宜太細(xì),只有個(gè)別產(chǎn)品要求3338m總的配方:上述底粉:網(wǎng)紋劑=100:0.20.8涂敷膜厚/m80100涂層不宜
54、過(guò)薄,過(guò)薄將不能形成皺紋!固化溫度(基材)/180200固化溫度取決于環(huán)氧樹脂與普通雙氰胺及聚酯的啟動(dòng)反應(yīng)的溫度和催化活性。溫度過(guò)低,反應(yīng)無(wú)法啟動(dòng);過(guò)高,則交聯(lián)反應(yīng)同時(shí)發(fā)生;結(jié)果均不起花固化時(shí)間/min2015交聯(lián)固化時(shí)間取決于成膜物的交聯(lián)程度,即主要取決于慢反應(yīng)組分。2021-6-143838二、配方設(shè)計(jì)環(huán)氧樹脂型網(wǎng)紋粉末涂料的配方設(shè)計(jì)基本上與環(huán)氧樹脂型皺紋粉末涂料的類似,只是后混添加了不同粒徑范圍的網(wǎng)紋劑,建議網(wǎng)紋劑粒徑范圍在180120目之間,不推薦采用12080目粒徑范圍的網(wǎng)紋劑。一般來(lái)說(shuō),網(wǎng)紋劑粒度越大,添加量越少,網(wǎng)紋的花紋越明顯花紋越大。但是過(guò)粗粒度的網(wǎng)紋劑,由于與底粉的粒度別異
55、過(guò)大,會(huì)造成底粉與網(wǎng)絡(luò)劑在涂裝過(guò)程物分離,這是造成產(chǎn)品穩(wěn)定性差,新粉與舊粉花紋不一致,嚴(yán)重時(shí)造成涂層表面紋理分布不均勻。在研制環(huán)氧樹脂型粉末涂料中,聚酯樹脂的選擇也比交關(guān)鍵,實(shí)踐表明,部分聚酯制造商的聚酸樹脂并不適合做網(wǎng)紋粉末涂料的交聯(lián)固化速度的調(diào)節(jié)劑,選擇需要通過(guò)試驗(yàn)確定。另外,在設(shè)計(jì)網(wǎng)紋粉末涂料配方時(shí),成膜物質(zhì)要有足夠的含量,否則很難形成網(wǎng)紋效果。2021-6-143939一、配方與原料P/TMMGU型網(wǎng)紋粉末涂料配方見表9。從配上來(lái)看,P/TMMGU型網(wǎng)紋粉末涂料配方與環(huán)氧樹脂型網(wǎng)紋粉末涂料的類似,其底粉的配方與P/TMMGU皺紋粉末涂料的配方類似。因此,這里不過(guò)多論述。二、配方設(shè)計(jì)P/
56、TMMGU網(wǎng)紋粉末涂料的配方設(shè)計(jì)與P/TMMGU皺紋粉末涂料的配方類似,因此不過(guò)多敘述。其所用的網(wǎng)紋劑也與環(huán)氧樹脂型所用的網(wǎng)紋劑相同。只是需要注意的是,在設(shè)計(jì)此粉粉末涂料時(shí),底粉的成膜物質(zhì)的含量足夠高,否則無(wú)法起花。另外,網(wǎng)紋劑的粗細(xì)與用量將最大程度影響網(wǎng)紋粉末涂料涂層的紋路效果、光澤以及粉末涂料的涂裝性能。2.2羥基封端聚酯-氨基樹脂雜合型網(wǎng)紋粉末涂料2021-6-144040表9 P/TMMGU型網(wǎng)紋粉末涂料原料(用量/%)配方B說(shuō)明制造商或代理商羥基封端的聚酯樹脂B64.076.0 羥值305mgKOH/g產(chǎn)協(xié)、Cytec等封閉或內(nèi)封閉型異氰酸酯2.004.20 交聯(lián)反應(yīng)調(diào)節(jié)劑德固賽、拜
57、耳、杭州金田四甲氧基甘脲樹脂(TMMGU) 2.803.80 羥基樹脂交聯(lián)劑Cytec、科源達(dá)精細(xì)化工流平劑0.801.50 改善漏底進(jìn)口、國(guó)產(chǎn)安息香,消泡劑0.200.80 消除熔融小分子揮發(fā)物進(jìn)口、國(guó)產(chǎn)PE、PP、PTFE等蠟粉0.601.20 改善手感、耐劃傷等進(jìn)口、國(guó)產(chǎn)胺封閉磺酸催化劑(WL)0.802.00 用作催化劑進(jìn)口、自制著色顏料適量6080m遮蓋底基準(zhǔn)進(jìn)口、國(guó)產(chǎn)納米、超細(xì)或沉淀硫酸鋇適量體質(zhì)顏料進(jìn)口、國(guó)產(chǎn)配方總量100.00粉末平均粒徑/m4045平均粒徑不宜太細(xì),只有個(gè)別產(chǎn)品要求3338m總的配方上述底粉:網(wǎng)紋劑=100:0.20.8涂敷膜厚/m6080過(guò)薄或過(guò)厚均不適宜,
58、過(guò)薄將不能形成皺紋!固化溫度(基材)/180200固化溫度取決于環(huán)氧樹脂與普通雙氰胺及聚酯的啟動(dòng)反應(yīng)的溫度和催化活性。溫度過(guò)低,反應(yīng)無(wú)法啟動(dòng);過(guò)高,則交聯(lián)反應(yīng)同時(shí)發(fā)生;結(jié)果均不起花固化時(shí)間/min2015取決于成膜物的交聯(lián)程度,即主要取決于慢反應(yīng)組分。2021-6-1441413 3龜紋粉末涂料龜紋粉末涂料前面已討論了皺紋與網(wǎng)紋型粉末涂料,下面進(jìn)一步來(lái)討論龜紋交果的粉末涂料。龜紋效果的粉末涂料是皺紋及網(wǎng)紋基礎(chǔ)上開發(fā)而形成一系列具有龜紋效果的粉末涂料,但隨龜紋粉末涂料的發(fā)展,龜紋粉末涂料又與傳統(tǒng)皺紋粉末涂料具有較大的區(qū)別。龜紋粉末涂料又稱網(wǎng)紋或斑紋粉末涂料,顧名思義涂層外觀具有類似龜殼外觀紋理的
59、一類粉末涂料,更具有非常凸起的規(guī)則紋理(見圖3.228),凸起的紋理首尾相連,形成蜘蛛網(wǎng)狀的涂層效果,且紋理比較規(guī)整。龜紋粉末涂料是一類具有非常特殊紋理效果的強(qiáng)裝飾性粉末涂料,明顯不同于皺紋,但與皺紋非常類似。在研究與應(yīng)用過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)具有網(wǎng)紋效果的粉末涂料光澤通常均比較低,可能與其反應(yīng)機(jī)理有直接關(guān)系,到目前為止還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)高光澤網(wǎng)紋粉末涂料。所有的龜紋粉末涂料均使用了一種“微晶纖維素(MCC)”后混形成具有紋龜紋效果的粉末涂料。龜紋粉末涂料同其它紋理型粉末涂料一樣,也被劃分為戶內(nèi)與戶外應(yīng)用兩種應(yīng)用級(jí)別的粉末涂料。按成膜物質(zhì)體系,已擴(kuò)展到了環(huán)氧樹脂體系、環(huán)氧-聚酯體系、羥基封端的聚酯樹脂-四甲氧基
60、甘脲體系與羧基封端的聚酯樹脂-GMA丙烯酸體系,共四種體系。2021-6-1442423.1環(huán)氧樹脂型龜紋粉末涂料環(huán)氧樹脂型的龜紋粉末涂料也是在皺紋型粉末涂料的基礎(chǔ)上開發(fā)而形成的,通常具有極高的成膜物質(zhì)含量。一、配方及原料環(huán)氧樹脂型龜紋粉末涂料與環(huán)氧樹脂型網(wǎng)紋粉末涂料配方非常相似,配方見表10。顯然,與環(huán)氧樹脂網(wǎng)紋型配方相比,區(qū)別在于:一成膜物質(zhì)含量較高;二是網(wǎng)紋劑改換成了龜紋劑。二、配方設(shè)計(jì)環(huán)氧樹脂型龜紋粉末涂料,成膜物的含量與比例會(huì)影響到最終的成膜效果,對(duì)于光澤的影響并不太大,因?yàn)樘砑恿她敿y劑之后,光澤均會(huì)明顯升高,通常支沅做到像皺紋粉末涂料那樣低的光澤。在粉末涂料的生產(chǎn)與控制非常重要,這
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