摘要ABSTRACTS
摘要：本文研究了在TGIC干混消光體系中額外加入消光劑對于粉末涂料性能的影響，結(jié)果表明：在高酸組分中加入戶外物理消光劑可一定程度降低干混消光光澤，但幅度不大，一般在2~4 GU的作用效果，可作為亞光粉的微調(diào)使用。專為干混消光設(shè)計的外混消光劑，最低可將光澤調(diào)節(jié)至11 GU左右，可用于調(diào)節(jié)粉末涂料的光澤，但無法做到10 GU以下的無光效果。
0引言
粉末涂料由于其自身無污染、接近零VOC排放的優(yōu)勢在全球范圍內(nèi)獲得了快速發(fā)展，具有節(jié)省能源、減少污染、工藝簡單、易實現(xiàn)工業(yè)自動化等特點，完全符合國際的“四E”(Economic, Environmental, Efficient, Excellent) 原則，被認(rèn)為是非常環(huán)保的涂料品種[1]。粉末涂料按成膜后光澤高低可分為高光、半光、亞光、無光等幾類。高光澤涂層在部分場合應(yīng)用時容易引起視覺疲勞，造成光污染，而消光涂層具有自然優(yōu)雅的優(yōu)點，此外消費者審美觀念逐漸從高光鏡面效果向消光細(xì)膩表面效果轉(zhuǎn)變，消光粉末涂料正處于一個穩(wěn)定增長時期，市場對半光、低光和無光的產(chǎn)品需求越來越高[2]。
目前制備半光等低光粉末涂料常用的方法包括添加消光劑、干混消光、共擠消光和消光填料等。添加物理消光劑是借助其與基料樹脂的不相容性來達(dá)到消光的目的，將它們加入到粉末涂料中后，通過分散被均勻地分布到涂料內(nèi)部，在涂膜固化成膜過程中析出或保持原來的結(jié)晶態(tài)，分布于涂膜的表面或懸浮于涂膜的表面，破壞了基體樹脂的連續(xù)性，從而打破了涂料的平整性，形成了一層引起光線散射的粗糙面，而起到消光的作用。干混消光粉末涂料是利用高低、酸值聚酯樹脂的反應(yīng)活性差異，得到微觀局部粗糙表面，從而實現(xiàn)消光效果[3]。共擠消光主要將高低酸值樹脂和固化劑通過螺桿擠出的方式制備成消光粉末涂料，在使用過程中存在光澤不穩(wěn)定的現(xiàn)象，其市場應(yīng)用較少[4]。
本文旨在研究在TGIC干混消光體系中額外加入消光劑，看兩種消光方式是否能達(dá)到共同促進(jìn)的作用，亦或者起到反作用的探究。
1試驗部分
1.1 主要原材料
戶外用TGIC固化干混消光高/低酸組分聚酯樹脂：安徽神劍新材料股份有限公司；TGIC：工業(yè)級，黃山華惠；鈦白粉(R-996)：工業(yè)級，四川龍蟒；超細(xì)硫酸鋇：工業(yè)級，青島紅蝶；流平劑GLP588、安息香、701B：工業(yè)級，南?；瘜W(xué)。
1.2 主要實驗儀器
雙螺桿擠出機(jī)：SLJ-40，煙臺凌宇；咖啡磨：Q-250A，浙江屹立；靜電噴涂設(shè)備：HANZHE-901，漢哲涂裝；電烘箱：FDL-100，Binder。膠化時間儀：GT-16，Coesfeld；光澤儀：4446型，BYK；膜厚儀：NIX4500，QNIX；漆膜沖擊儀：QCJ型，天津儀器試驗機(jī)廠；人工加速老化試驗機(jī)：Q-Lab。
1.3 粉末涂料及其涂層的制備
按照表1的基本配方制備粉末涂料，工藝流程為：配料→預(yù)混→擠出→壓片→粉碎→過篩→粉末涂料產(chǎn)品。
TGIC 固化干混消光粉末涂料的制備：將高低酸組分粉末涂料以質(zhì)量比1∶1充分混勻即可(當(dāng)高低酸值質(zhì)量比為1:1時干混消光板光澤最低[5])。本次實驗主要研究干混消光體系中額外加入消光劑的性能影響，故采用交叉干混的方式進(jìn)行混合。
1.4 性能測試
按GB/T 6743-2008測 定 樹 脂 的 酸 值 ；按G B / T 9751.1-2008測定樹脂的黏度；按GB/T 19466.2-2004測試玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(T g)；按GB/T 16995-1997測定膠化時間，測定溫度為200 ℃；按GB/T 9286-2021測試附著力；樣板的光澤按GB/T 9754-2007采用光澤儀進(jìn)行測定；涂層厚度按GB/T 13452.2-2008中5.5.6方法采用NIX4500膜厚儀進(jìn)行測定；耐沖擊性按GB/T 1732-2020采用QCJ型沖擊儀進(jìn)行測試。
2
2.1 單組分配方性能
從表3可以看出，添加消光劑后大大縮短了低酸組分的膠化時間，即提高了低組分的反應(yīng)活性；單組分的板面光澤有明顯降低，這是由于消光劑的活性高，而慢組分的活性低，活性差導(dǎo)致表面光澤變低。同時可以看出，粉末的Tg有所降低，體現(xiàn)在實際應(yīng)用時表現(xiàn)為儲存穩(wěn)定性較差，相應(yīng)也會影響涂層的耐候性能。
根據(jù)單組分性能，本實驗進(jìn)一步進(jìn)行干混消光的實驗操作，將高酸單組分的兩種配方與低酸單組分的兩種配方交叉干混，測試干混消光的性能。
從交叉干混的測試結(jié)果可以看出：在低酸組分中添加消光劑，搭配高酸組分的常規(guī)配方并不能起到降低干混消光光澤的作用，甚至?xí)晕⑻岣呦獾墓鉂?，這是由于添加了消光劑后低酸組分的活性略有提高，與高酸組分的膠化時間差異變小了，固化速度的差異變小，形成互穿網(wǎng)絡(luò)而消光的效果減弱。
在高酸組分中添加消光劑可以一定程度上降低干混消光的光澤，但降低幅度有限，并不能達(dá)到無光的效果，推測可能是快組分漆膜大部分已經(jīng)形成，而慢組分漆膜可能才形成小部分，使得快組分漆膜變成類似“消光填料”的作用，微觀的連續(xù)的粗糙度并沒有增加，因此混粉光澤不再降低[1]。
在關(guān)注到消光光澤降低的同時，也可以看到在配方體系中添加消光劑，會使粉末的T g降低，儲存穩(wěn)定性變差，更易結(jié)塊，機(jī)械性能和水煮性能也略有下降。
此次研究中另外分析了多個干混消光體系，以及不同消光劑的作用，干混消光的目標(biāo)主要體現(xiàn)在消光光澤方面，故粉末T g及其他性能的影響不再過多展示，具體見下表：
從以上三組不同耐候級別及消光光澤范圍的干混消光體系的測試結(jié)果來看，與HAV-1/LAV-1的干混消光體系結(jié)果基本接近，在高酸組分中加入消光劑可一定程度上降低干混消光的光澤，但降低的幅度不大，一般在4 GU以內(nèi)，在低酸組分中添加時反而存在反作用效果。另外擴(kuò)展探究了用另一廠家的消光劑2進(jìn)行研究，得到了類似的結(jié)果。
以上探究基于在干混消光的單組分中內(nèi)加消光劑的性能研究。另外選用了一款專為干混消光體系設(shè)計的外混消光劑，在高低酸組分1:1混合后，按混合后總質(zhì)量的0.2%~2.0%的添加，測定不同添加量對于干混消光光澤的影響，得出如下的測試結(jié)果：
從上圖可以看出，外混消光劑添加量值0.5%時消光光澤開始有比較明顯的降低，添加量達(dá)到1.2%時消光光澤已有大幅度降低，達(dá)到11 GU左右，但再加至1.5%乃至2.0%時，消光光澤不再有明顯降低，已達(dá)到一定極限。
3結(jié)語
通過本次研究得出在干混消光體系中，添加戶外物理消光劑對于干混消光體系的消光光澤存在一定影響，主要體現(xiàn)為在高酸組分體系中添加消光劑可一定程度降低消光光澤，達(dá)到微調(diào)消光光澤的作用，一般可降低2~4 GU的光澤效果。專為干混消光體系設(shè)計的消光劑可以較大幅度的降低消光光澤，最低可達(dá)到11 GU左右，但再往下想達(dá)到10 GU以下乃至無光還是不能實現(xiàn)。由此可見在TGIC干混消光體系中額外添加消光劑可以達(dá)到調(diào)節(jié)消光光澤的作用，但其效果有限，無法達(dá)到無光的效果。同時添加消光劑會使粉末體系的T g變低，機(jī)械性能、耐候和水煮性能也會有一定影響。在實際應(yīng)用時，可在干混消光光澤偏高時進(jìn)行光澤的適當(dāng)修正，同時結(jié)合其他性能進(jìn)行適當(dāng)?shù)呐浞竭x擇。
參考文獻(xiàn)：
[1] 許國徽，賈林，等. 高酸值聚酯樹脂在干混消光涂層中的應(yīng)用研究[J]. 《合成材料老化與應(yīng)用》, 2021, 50(03): 32-36.
[2] 程凱，張恩賜，等. TGIC體系高韌性干混消光粉末涂料用低酸值聚酯樹脂的制備與性能研究[J]. 《涂料工業(yè)》，2023,53(3):14-20.
[3] 何濤，顧宇昕，謝靜，等. 高耐候雙組分消光粉末涂料用端羧基聚酯樹脂的制備及性能研究[J]. 《涂料工業(yè)》，2014，44(3)：1-4，8.
[4] 周韋明，翟春海，吳德清. 戶外用羥烷基酰胺固化干混消光粉末涂料用聚酯樹脂的合成與應(yīng)用[J]. 《涂料工業(yè)》，2018，48(10)：25-29.[5] 陳闖，李勇，謝靜，等. 高酸值組分對熱轉(zhuǎn)印用雙組分干混消光聚酯樹脂性能的影響[J].《現(xiàn)代涂料與涂裝》,2018.03：17-19,63.
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