浩羅分享粉末涂料的配方設計

     粉末涂料應用十分普及，在許多領域正在逐步替代含溶劑涂料等傳統涂料，幾十年的發展，粉末涂料技術已很成熟，這里簡要介紹基本配方（通用型）設計和部分重點市場的配方設計（實用型）、試驗過程等。

一、 粉末涂料基本配方設計要點

    1、 環氧型粉末涂料

環氧粉末是熱固性粉末最早研發和形成市場的粉末品種，一般是基于雙酚A型環氧樹脂，按照常見的看法。環氧粉末分為功能型和裝飾型兩類。、

功能型環氧粉末近年來發展迅速，主要應用在防腐（輸油輸氣、管件和閥件、鋼筋等）領域、電子（元件等）和電氣領域（匯流排和母線等）。功能型環氧粉末的基礎樹脂除雙酚A型環氧樹脂，也經常采用改性環氧如酚醛環氧樹脂、橡膠彈性體環氧樹脂等，具體在后面“功能型環氧粉末”有較具體的敘述。

裝飾性環氧粉末目前并不普及，一般應用于特殊效果如水紋（綿綿漆）和裂紋粉末、浴室把手罩光透明粉和鑄鐵件表面花紋（如縫紉機機頭用皺紋）等。

凡是在一定溫度（110～200℃）下能與環氧基反應的化合物，都可以作為環氧粉末的固化劑，而事實上適合環氧粉末的固化劑主要品種有胺類（雙氰胺、改性或加速雙氰胺），酸酐（芳香族酸酐、脂環族酸酐等）酰肼（葵二酸二酰肼、己二酸二酰肼等）、咪唑類（往往作促進劑）和有機酚類固化劑等幾類，根據不同的技術要求而選擇相應的固化劑，同時要選擇合適的固化促進劑配合，滿足各種實際需要和固化條件，促進劑也有很多種類，如乙酰丙酮金屬鹽、三苯基膦（TPP）及其鏻鹽、芳基異氰酸酯的加成物(取代脲)、2-苯基咪唑啉以及二甲基咪唑等。

 

2、 環氧/聚酯型（混合型）粉末

當前在國內還是生產量很大和使用面最寬的品種。配方設計主要從涂層各項性能要求和售價成本入手。相關技術和配方在前后有關章節中有具體說明。

 

二、常見配方

   實用型主要以耐候性粉末、白色家用電器粉末（以微波爐為例）、基礎美術型粉末、戶內外高透明粉末為基本內容，針對功能型粉末再作重點介紹，這是由于功能型粉末（以環氧粉末為主）實際應用領域和市場近來擴展很快，用途和性能不斷提高，是目前重要的研發方向之一，同時也是能夠取得較好經濟效益的重要途徑。

    （一） 耐候性粉末（以建筑鋁型材為例）

建筑型材以優異的耐久性、裝飾性和加工成型性，多應用于建筑物的各個方面。而鋁合金型材又因加工性能佳、質輕等優點，用量占金屬型材的80%以上，粉末涂料在鋁型材方面的應用得到了迅速增長。

目前，鋁型材表面處理是陽極氧化、電泳涂裝及粉末噴涂三種處理方式，每一種方式都各有優勢，就環保方面看，粉末涂料更具優勢，同時粉末涂料在色彩、花紋、光澤度等方面可選擇性好，得到了各行人士的喜愛。具有代表性的粉末涂料品種有環氧型、聚酯型、丙烯酸型及有機硅樹脂型等。作為實際應用，如鋁框架、門窗、陽臺、走廊、隔墻板等高防腐蝕性鋁型材，大多數采用聚酯、丙烯酸粉末涂料；此外，由于環氧樹脂粉末涂料具有優異的附著性、防腐蝕性，但耐候性較差，用于戶內或者作為底漆。

建筑型材粉末涂料選用的聚酯樹脂為飽和型的，按其端基分為端羧基型（—COOH）和端羥基型（—OH）兩類。低酸值（20～45mgKOH/g）的聚酯用異氰脲酸三縮水甘油酯（TGIC）、羥基酰胺作固化劑（Primid或HAA），端羥基（—OH）聚酯采用已內酰胺封閉的異佛爾酮二異氰酸酯（IPDI）多元醇預聚物作固化劑，制備耐候性卓越的純聚酯粉末涂料。

根據粉末涂料耐候要求，國外通常按照佛羅里達天然曝曬測試結果分成三級：

1. 標準型耐候粉末涂料（可以通過佛羅里達曝曬實驗標準1～2a）

2. 改進型耐候粉末涂料（可以通過佛羅里達曝曬實驗標準2～3a）

3. 超耐候型耐候粉末涂料（可通過佛羅里達曝曬實驗標準5a以上）

國內我們一般依據GB/T 1865-1997《色漆和清漆  人工氣候老化和人工輻射暴露》（濾過的氙弧輻射），對相應的粉末涂料作耐候性評估。

設計耐候好的型材粉末涂料，第一步是原輔材料的選擇，沒有性能可靠的材料，就無法保證粉末的基本品質。根據國內各地氣候條件，這里我們提供比較適合的原料選擇，見表11-5。較典型的白色和灰色參考配方見表

 鋁型材粉末原料選擇

型號	特征簡述	適用范圍	供應商
聚酯樹脂選擇
P5200	羧基聚酯樹脂，酸值約35mgKOH/g	通用耐候粉末，高光和平光，適于靜電噴涂，普通流平，TGIC固化	昆山 DSM
P5201	羧基聚酯樹脂，酸值約35mgKOH/g	通用耐候粉末，高光和平光，適于摩擦帶電噴涂，普通流平，TGIC固化	昆山DSM
EL6600	羧基聚酯樹脂，酸值約35mgKOH/g	耐候性稍低，高光和平光，適于靜電噴涂，普通流平，TGIC固化	廣州南方樹脂
P855	羧基聚酯樹脂，酸值約35mgKOH/g	通用耐候粉末，靜電摩擦都適用，多用于砂紋和皺紋粉，用烷基酰胺固化	昆山DSM
P9335	羧基聚酯樹脂，酸值約35mgKOH/g	與P5200接近，價格有優勢，TGIC固化	杭州中法
P3005	羧基聚酯樹脂，酸值約35mgKOH/g	透明粉專用，適于靜電噴涂，TGIC固化，流平稍差	昆山DSM
CE3099	羧基聚酯樹脂，酸值約27mgKOH/g	耐候性稍低，靜電摩擦都適用，多用于砂紋和皺紋粉，用烷基酰胺固化	浙江天松
BP-881	鈉基有機硼潤土，淺黃色粉末	起砂助劑，一般加入量為0.5%～3%	浙江華特
鈦白粉
CR-828	金紅石型鈦白粉，含量93%	白色顏料，優良的耐候性	美國科美基
R-706	金紅石型鈦白粉，含量94%	白色顏料，優良的耐候性	美國杜邦
ZR-940+	金紅石型鈦白粉，含量94%	白色顏料，優良的耐候性，分散性好	鎮江太白

 

依照上述配方經標準工藝生產和嚴格檢驗，粉末具有性能如下：

1. 具有十分優異的柔韌性，防腐蝕性；

2. 卓越的戶外耐候性（抗紫外光降解），十分優良的裝飾性和經濟效益；

3. 該產品與鋁材及鍍鋅底層有良好的附著力，無需底漆；

4. 涂膜的物理機械性能和耐化學藥品性能好。

詳細性能指標如下：

外觀（目測）                 色澤均勻疏松

密℃                         1.2～1.6g/cm3

粉末細℃（180目篩余物）      <0.5%

儲存穩定性（35℃以下）       12個月

試驗項目                      Qualicoat 指標

涂膜厚℃                      60～80um

60。光澤度                    >85%(高光)

抗沖擊性能                    490N·cm

彎曲性能                      3mm

杯突試驗                      ≥7mm

附著力（劃格法）              0級

壓痕硬度                      ≥80

耐鹽霧試驗（1000h）           在10cm劃痕中有小于16mm2腐蝕

耐候試驗                      1年，朝南傾角5。清洗樣品測試保光率≥50%

人工加速老化試驗（1000h）     失光率≤50%（依據GB/T 1865-1997）

其涂裝方法：采用認可的涂裝機械，按照產品說明和技術說明在正常條件下進行施工，該產品可形成平整有光或無光的涂層，完全符合甚至超過Qualicoat標準的技術指標。

推薦固化條件：190℃/20min,200℃/15min.。