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摘要：由于直燃爐熱源的多樣性，使用不同的熱源會產生不同的副產物，會大大影響涂膜的抗黃變性能。通過烘箱模擬直燃爐固化條件的方法，從配方出發(fā)，設計出滿足直燃爐固化條件下高抗黃變性能的熱固性粉末涂料。本課題分別對比了不同聚酯、抗黃變助劑、通用助劑、消光劑對涂膜抗黃變性能的影響，還對比了戶內外配方的抗黃變性能。希望能設計出滿足直燃爐固化條件下的高抗黃變性能的粉末涂料。

關鍵詞：聚酯 、抗黃變助劑、通用助劑、消光劑、涂膜抗黃變性能

 

引言

 

熱固性粉末涂料作為一種需要加熱才能實現(xiàn)固化的粉末涂料體系，加熱固化過程中又以空氣作為固化介質為主，因此如何選擇加熱方式是很重要的一個步驟，需要既能達到固化要求又能節(jié)約成本，且使用安全便捷。

直燃爐具有熱效率高、熱風溫度穩(wěn)定、熱風清潔、阻力小、使用成本低、故障率低等特點，廣泛應用于化工、鋼鐵、食品、涂塑、印染、建材等產業(yè)，自然在以加熱介質為主要固化手段的熱固性粉末涂料行業(yè)中也是廣泛應用的。不過基于直燃爐使用的能源不同，會產生不同的副產物，將會對爐內烘烤的粉末涂料涂層會有不同的影響，這里就不在過多的介紹直燃爐的特性。本課題將著重探索直燃爐環(huán)境下對涂層表面的黃變影響，并從粉末涂料配方的設計角度出發(fā)，對使用不同材料的涂層進行色差對比，從而得出耐黃變性能更好的配方。

 

1、實驗部分

 

本課題將從聚酯、固化劑、消光劑、助劑等方面進行探索，為求在現(xiàn)有的材料中選出最合適的配方結構，生產出最適合直燃爐加熱固化條件的配方。因為條件限制，我們將用烤箱模擬直燃爐固化條件的方法進行試驗。

 

1.1 實驗材料

 

聚酯A、聚酯B、固化劑TGIC、抗黃變助劑(A、B、C、D、E)、戶外消光劑、環(huán)氧E-12、戶內消光劑，流平劑、增光劑、蠟、除氣劑、消泡劑、填料、復合填料、抗氧劑、顏料、金紅石鈦白粉、亞硝酸鈉藥品，250 ml 20%的醋酸溶液。

 

1.2 實驗儀器

 

擠出機(海陽靜電設備有限公司SLJ-32)；篩粉機(海陽靜電設備有限公司ACM-60)；靜電噴槍(金馬涂裝Optiflex 2F)；烘箱。

 

1.3 實驗方法

 

1、將樹脂、固化劑、顏填料、助劑按照配比稱量，并按照預混合、熔融擠出、壓片、破碎、篩選、噴板(膜厚控制在60~90 μm),最終烘烤固化(15 min@190 ℃)得到測試樣板。

2、每組實驗采用同一機臺擠出、篩粉、噴板(使用同種材質的基材和相同的前處理)；

3、用烘箱模擬直燃爐固化氣體環(huán)境；

4、每組實驗噴板兩片，分別將兩片板置于普通烘箱和模擬直燃爐烘烤氣體烘箱，在15 min@190 ℃條件下固化；

5、以普通烘箱固化板為標樣，對模擬直燃爐烘烤氣體烘箱固化板進行色差測試，記錄數(shù)據(jù)；

6、對比實驗結果，給出最佳聚酯和助劑搭配方案。

 

2、實驗室模擬直燃爐固化條件

 

說明：以下方法僅用于實驗室模擬直燃爐固化條件，用于和普通烘箱固化板進行色差對比，同實際生產條件存在差異；

1.稱取2.5克亞硝酸鈉藥品；

2.配置約250ml 20%的醋酸溶液；

3.用步驟2配制好的醋酸溶液溶解亞硝酸鈉藥品；

4.將混合液體倒入燒杯中；

5.將烘箱設置到板材固化所需溫度；

6.待烘箱溫度穩(wěn)定后，將蒸發(fā)皿放置在烘箱合適的位

置，關閉箱門3分鐘左右，見圖1；

7.打開箱門將板材放進烘箱，按照實驗條件固化。

 

 注意：

1.為防止蒸發(fā)皿直接接觸高溫烘箱因受熱不均開裂，可將蒸發(fā)皿放在常溫托盤內再整體放進烘箱。

      2.如若上述實驗現(xiàn)象不明顯，可采用亞硝酸鈉和亞硫酸鈉藥品同時摻混醋酸溶液的方法進行加強測試。

 

3、實驗結果的分析探討

 

3.1 聚酯及抗黃變助劑對涂層抗黃變性能的影響測試

 

選取聚酯A、聚酯B，抗黃變助劑A、B、C、D、E，在白色亞光的基礎配方上采用控制變量法形成10組對照實驗。實驗結果顯示結合實驗色差數(shù)據(jù)和目視情況，聚酯A、聚酯 B搭配抗黃變助劑B、C形成的實驗組均表現(xiàn)出良好的耐直燃爐烘烤黃變性能。而無論哪種聚酯搭配抗黃變助劑A，都會導致很大的色差變化，說明抗黃變助劑A的作用效果不大。

 

3.2 原配方助劑對涂層抗黃變性能的影響測試

 

選取聚酯A，分別去掉原配方中蠟、 除氣劑 、消泡劑，在原有白亞光配方的基礎上采用控制變量法形成4組對照實驗；實驗結果顯示結合實驗色差數(shù)據(jù)和目視情況，原配方中蠟、除氣劑、消泡劑三種助劑在當前用量下不會造成明顯黃變。

 

3.3 不同體系的消光配方對涂層抗黃變性能的影響測試

 

選取聚酯A，消光劑、環(huán)氧E-12、戶內消光劑，在原有白亞光配方的基礎上采用控制變量法形成3組對照實驗：

 

 

 

實驗結果顯示結合實驗色差數(shù)據(jù)和目視情況，聚酯搭配戶外消光劑可在保證黃變范圍內實現(xiàn)較低光澤；去掉配方中戶外消光劑后，涂膜黃變情況無改善，且光澤增加，說明優(yōu)質的戶外體系消光劑對涂層抗黃變的影響很??；而環(huán)氧E-12搭配戶內消光劑黃變情況加重，說明戶內消光配方體系在抗黃變方面明顯劣于戶外聚酯消光配方體系，在要求抗黃變性能相對嚴格的情況下，該配方體系不考慮使用。

 

4、總結

 

想要擁有優(yōu)質的熱固性粉末涂料的涂層，優(yōu)質的加熱固化環(huán)境是必不可少的，而直燃爐的優(yōu)勢，就值得廣大技術人員去研究探討如何更好地的使用，而一個好的配方就是駕馭這個利器的最好方式。本課題通過模擬實驗室直燃爐的固化條件，對配方中的有可能影響涂膜抗黃變性能的材料進行對比測試，對于不影響涂膜抗黃變性能的材料我們就能大膽使用，對于會影響涂膜抗黃變性能的材料，我們就需要通過對比，選擇抗黃變性能更好的材料，這樣才能給出讓客戶滿意的產品。通過上述的實驗結果表明，在TGIC固化體系的不同聚酯對抗黃變性能有著很大的影響，而配方中的一些常用助劑對涂膜的抗黃變性能影響很小。還有TGIC戶外消光體系的抗黃變性能明顯優(yōu)于環(huán)氧戶內配方體系。

 

來源：2023粉末涂料與涂裝第一期

 

作者：文 / 林琳藝 吳冠群 劉雅杰 ( 福建萬安實業(yè)集團有限公司 )