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合成材料老化与应用2023年第52卷第2期9TGIC 体系低温固化消光粉末涂料的消光性能改善研究刘 亮1,2，李小强1,2，马志平1,2，顾宇昕1,2，许奇俊1,2，曾 历1,2，孙军芳1,2，王曦旋1,2（1中国电器科学研究院股份有限公司，广东广州510300；2 擎天材料科技有限公司，广东东莞523988）摘要：研究了固化温度、固化促进剂、聚酯树脂表面张力及流平剂对低温固化消光粉末涂料消光性能的影响，并对低温固化消光粉末涂料的固化程度进行了表征。
结果表明：提高固化温度、加大聚酯树脂表面张力差及使用适量的流平剂均有利于改善异氰尿酸三缩水甘油酯（TGIC ）体系低温固化消光粉末涂料的消光性能，过量添加固化促进剂则会起到负面作用；要提高低温固化消光粉末涂层的固化程度，有赖于研发适用于低温固化的消光剂。
关键词：TGIC ；粉末涂料；低温固化；消光性能中图分类号：TQ 637.6Study on Improvement of Extinction Property of Low Temperature Curing MattingPowder Coatings Based on TGICLIU Liang 1,2, LI Xiao-qiang 1,2, MA Zhi-ping 1,2, GU Yu-xin 1,2, XU Qi-jun 1,2, ZENG Li 1,2, SUN Jun-fang 1,2, WANG Xi-xuan 1,2（1 China National Electric Apparatus Research Institute Co., Ltd., Guangzhou 510300, Guangdong, China; 2 Kinte MaterialTechnology Co., Ltd., Dongguan 523988, Guangdong, China ）Abstract: The effects of curing temperature, curing accelerator, surface tension of polyester resin and flatting agent on the extinction property of low temperature curing matting powder coatings were studied, and the curing degree of low temperature curing matting powder coatings was characterized. The results show that increasing the curing temperature, increasing the surface tension difference of polyester resin and using a proper amount of flatting agent can improve the extinction property of low-temperature curing matting powder coatings based on TGIC, while excessive addition of curing accelerator will have a negative effect. To improve the curing degree of low temperature curing matting powder coatings, it is necessary to develop a matting agent suitable for low temperature curing.Key words: TGIC; powder coatings; low temperature curing; extinction property 作者简介：刘亮，高级工程师，主要从事粉末涂料用聚酯树脂的研究工作。
了较大变化。
即尽量选用聚酯材料减少环氧材料的使用以最大限度地降低成本。
我们不难看出环氧树脂价格上涨过快带来的负面影响。
年原材料供应情况发生了变化。
今年以来全球资源短缺特别是周边地区近几年环氧树脂生产与消费量大幅度增加而并没有新的产能增加加剧了区域性资源失衡导致今年价格大幅上涨这是造成环氧树脂价格上调的主要原因。
这与年双酚价格上涨有所不同由于全球的双酚产能过剩所以年的环氧树脂价格上涨在一段时间后可以得到缓解。
但的紧缺状况短时间内难以缓解所以高位平台会在相当长时间内得到保持直到供需平衡得到根本改善。
在此同时聚酯树脂生产的主要原材料新戊二醇和对苯二甲酸发生紧缺造成聚酯树脂价格大幅上涨目前聚酯树脂的价格已经接近环氧树脂的价格纯聚酯树脂突破元 大关有的已经达到元 。
市场分析表明原材料尤其是新戊二醇的短缺状况到年底前很难有缓解的可能。
这种原材料供应状况应当引起粉末企业的高度重视。
年我国粉末涂料用环氧树脂和聚酯树脂的主要供应商见表和表。
数据统计显示我国粉末涂料用助剂以国产助剂为主宁波南海化学有限公司是我国最大的助剂供应商所占市场份额在左右。
宁波志华六安捷通达、无锡万利、肇庆十盈等企业组成了第二梯队。
一些高档粉末涂料需要配用国外进口产品这些助剂在中国市场都有销售成为我国粉末助剂市场很好的补充。
年主要统计了纯聚酯粉末涂料用的和一羟烷基酰胺固化剂和 一羟烷基酰胺的国内主要供应商见表。
由于 的毒性问题在欧洲的使用受到限制因此的生产转入环保和安全健康法规尚不完善的第三世界国家。
我国的产量中有左右出口。
从产品质量来看国产的环氧氯丙烷残留量远远高于进口产品尽管环氯残留对粉末涂料产品质量影响不大但危害人体健康需要引起充分重视。
制粉设备行业状况年行业数据统计中我们共统计到制粉设备企业家主要分布在我国烟台地区。
年设备企业共为粉末涂料行业提供台套左右的生产线。
应该说制粉设备企业为我国粉末涂料行业的发展作出了不可磨灭的经过多年的发展制粉设备企业已经逐步走向威熟并在产品研发方面投入资金邦定混料设备立体薄涂生产线、采用了 防爆技术的磨粉机组已经投放市场与此同时国产制粉设备还远销海外。
聚脂树脂在粉末涂料中的应用常见问题1、聚脂环氧粉末用聚酯树脂由哪些原料聚合合成？可分为哪些品种？聚脂环氧粉末涂料用聚酯树脂一般是由多元酸、酸酐与多元醇经缩聚加成反应而制造成。
常用的多元酸和酸酐有：对苯二甲酸、间苯二甲酸、己二酸、偏苯三甲酸酐等；常用的多元醇有：乙二醇、新戊二醇、丙二醇、二乙二醇等。
用这些原料做的树脂可以根据其酸值和环氧树脂的环氧值计算出环氧当量，并计算出这两种树脂之间的质量比例。
一般聚酯树脂的酸值在70-75mgKOH/g的范围与环氧树脂质量比为50/50；酸值在50-55mgKOH/g与环氧树脂质量比是60/40；酸值在30-35mgKOH/g与环氧树脂质量比为70/30。
根据以上比例所制造出的涂料能够得到丰满度好、流平好、光泽较高的涂膜，各项性能良好2、纯聚酯粉末涂料用聚酯树脂（包含TGIC型、Primid型）由哪些原料聚合组成？可分为哪些品种？纯聚酯粉末涂料用聚酯树脂一般是由多元羧酸和多元醇缩聚反应得到聚合物以后，再进入第二步加入酸酐合成反应而制得。
常用的多元酸和酸酐有对苯二甲酸，间苯二甲酸、及偏苯三酸酐等；常用的多元醇有：乙二醇，丙二醇，环乙烷二醇、新戊二醇等。
与聚酯环氧粉末用聚酯树原料基本上一样。
不同的是由于考虑到聚酯树脂粉末对玻璃化温度要求高的特点，在选择单体时一般都会用一些玻璃化温度高的单体。
纯聚酯粉末涂料用的聚酯树脂一般酸价都控制在17-55mgKOH/g之间，根据不同的酸值可以得到与固化剂比例不同的聚酯树脂。
用其制造出来的粉末性能也有所不同。
一般常见的有聚酯树脂：TGIC（93/7、96/4、90/10等）；聚酯树脂与Primid型固化成膜的有（95/5、96.5/3.5等）.用以上树脂所制造得的粉末具有较好的耐候性、耐湿热性、光稳定性、良好的流平和机械性能等优点3、应用于户外半光粉末涂料用聚酯树脂有哪些？一般常见的做法是直接加入消光固化剂或消光剂，以达到所要求的光泽，但一般只能达到30%以上的光泽，如想得到更低的光泽的涂膜，那么在制造成本上就会由所提高。
粉末涂料用聚酯树脂用途粉末涂料是一种以固体粉末状颗粒形式存在的涂料，通过静电喷涂或者粉末喷涂等方式涂覆在物体表面上，然后在高温下熔化和固化成涂膜。
聚酯树脂是粉末涂料的主要成分之一，它具有多种用途和优点。
1.金属涂装领域聚酯树脂粉末涂料被广泛应用于金属涂装领域。
由于聚酯树脂具有良好的附着性、硬度和耐磨损性，可以有效保护和美化金属表面。
它可以用于钢结构、铝制品、铜制品、镀锌钢板等金属制品的涂装，增加其耐腐蚀性和耐候性。
2.家电制造家电制造是聚酯树脂粉末涂料的重要应用领域之一、在家电制造过程中，聚酯树脂粉末涂料可以用于冰箱、洗衣机、烤箱等家电产品的表面涂装。
聚酯树脂粉末涂料具有良好的耐磨、耐腐蚀和耐热性能，能够提高家电产品的使用寿命和外观质量。
3.建筑装饰在建筑装饰领域，聚酯树脂粉末涂料常常用于室内和室外墙面、天花板、铝制门窗等建筑材料的涂装。
聚酯树脂粉末涂料具有良好的耐候性、耐紫外线性能和耐刮擦性能，可以保持涂层的颜色和光泽长久不变，增加建筑物的美观度和耐久性。
4.汽车工业聚酯树脂粉末涂料在汽车工业中的应用也非常广泛。
它可以用于汽车车身、底盘、轮毂等部位的涂装，提高汽车零部件的外观质量和耐腐蚀性能。
聚酯树脂粉末涂料具有高温烘烤后固化成膜的特点，能够耐受汽车运行中的高温、高速和恶劣环境条件。
5.电子行业聚酯树脂粉末涂料在电子行业中的应用主要体现在电子产品外壳的涂装上。
聚酯树脂粉末涂料具有良好的电绝缘性能和防静电性能，可以保护电子产品免受外界电磁干扰和静电影响，提高产品的可靠性和稳定性。
6.交通设施聚酯树脂粉末涂料在交通设施的涂装中也得到了广泛应用。
它可以用于道路标志、交通信号灯、护栏、铁路轨道等交通设施的涂装。
聚酯树脂粉末涂料具有耐候性好、耐刮擦性强的特点，可以抵御交通设施长期暴露在阳光、雨水和风沙中带来的损坏。
总之，聚酯树脂粉末涂料作为一种高性能涂料，广泛应用于金属涂装、家电制造、建筑装饰、汽车工业、电子行业和交通设施等多个领域，为产品提供了保护和美化的效果。
改善聚酯树脂粉末涂料耐候性的研究进展宾彦杰;廖正福;何涛;顾宇昕;周年忠【摘要】Powder coating received much attention due to its energy saving and environmental protection in the past decade. In this paper, the mechanism of ageing degradation and the affected factors on weather resistance of powder coating based on polyester resin were introduced briefly. The new development of improving powder coating based on polyester resin weather resistance was reviewed especially. In the end, it prospected the implement of super durable polyester powder coatings.%粉末涂料由于其节能环保的优势,近年得到了广泛重视.本文介绍了粉末涂料用聚酯树脂老化降解的主要机理及影响因素,重点评述了国内外提高聚酯树脂涂膜耐候性的研究进展,并对其在超耐候性聚酯树脂基粉末涂料中的应用进行了展望.【期刊名称】《合成材料老化与应用》【年(卷),期】2011(040)006【总页数】4页(P44-47)【关键词】超耐候;聚酯树脂;粉末涂料【作者】宾彦杰;廖正福;何涛;顾宇昕;周年忠【作者单位】广东工业大学材料与能源学院,广东广州,510006;广州擎天实业有限公司树脂分公司,广东广州,510300;广东工业大学材料与能源学院,广东广州,510006;广州擎天实业有限公司树脂分公司,广东广州,510300;广州擎天实业有限公司树脂分公司,广东广州,510300;广州擎天实业有限公司树脂分公司,广东广州,510300【正文语种】中文【中图分类】TQ323.4粉末涂料由于不含有机溶剂、材料再利用率高及能耗低等优点，近年来得到了世界性的关注。
其中，聚酯粉末涂料因其优良的综合性能、相对低成本等，被大量用于建筑、汽车、交通道路等户外设施，目前一半以上的热固性粉末涂料都是以聚酯树脂作为基料的重要组成部分。
但是随着应用领域的扩大，聚酯粉末涂料的耐候性能仍然不能很好地满足市场需要，而关键问题主要是聚酯树脂的耐候性不够。
因此，研究开发具有更高耐候性的粉末涂料用聚酯树脂显得非常重要和迫切，本文总结了近年来国内外相关工作的进展，旨在为进一步研究开发高耐候粉末涂料用聚酯树脂提供参考依据。
聚酯粉末涂料是由聚酯树脂、固化剂(TGIC)、颜填料、助剂等组成，其中，对涂料性能起决定作用的则是基体聚酯树脂。
聚酯树脂，它是采用二元醇、多元醇、二元酸、多元酸经高温熔融脱水缩合聚合而成的端羧基的聚酯树脂。
适用于粉末涂料用的聚酯树脂，不仅结构上含有官能团，而且要具备合适的分子量，通常聚酯树脂选用酸值在30－50mgKOH/g、软化点95－120℃、玻璃化温度50℃以上、分子量在5000－8000之间。
涂膜的老化是指在紫外线、水分、温度变化、空(氧)气、大气中的化学污染物等综合因素作用下引起涂层性能变坏或破坏的现象。
其中，主要的老化现象是太阳光及空(氧)气导致的光氧降解，特别是太阳光内295－350nm紫外线辐射对涂膜聚合物降解破坏最大［3，4］。
当涂膜基体树脂中含有苯环、羰基、酮、不饱和键、叔碳等易吸收紫外线的基团时，则涂层的破坏现象更加严重，加之氧气的存在进一步加速光氧降解的进程。
一般认为降解机理如下［5］:除了太阳光外，雨水与大气里的酸性气体(NO2、SO2等)以及热也是比较重要的老化因素，聚酯树脂由于含有酯键，因此很易水解，而溶于水的酸性气体将催化树脂酯键更快速地水解断裂。
另外基于羧端基的聚酯粉末涂料内常用的颜料、填料多是碱性的，也会与涂膜发生化学反应。
对于热，它可以加速聚酯结构中分子的振动，从而使其断裂发生热降解，在氧的存在下，破坏作用更加严重。
这些因素最终影响涂膜的外观、色泽、耐久性变差，大大缩减涂膜的使用寿命。
可见，涂膜的耐候性与涂料的组成密切相关，而涂料配方中基体聚酯树脂的耐候性对涂膜的耐候性起着关键的作用。
提高涂膜耐候性的途径很多，然而目前的研究主要集中在以下几方面:1)合成超耐候的聚酯树脂;2)用耐候性较高的单体、中间体或者聚合物来共混或共聚改性聚酯树脂;3)添加紫外吸收剂、抗氧剂等助剂;4)添加纳米无机填料。
目前国外的一些公司在耐候性粉末涂料用聚酯树脂的研究与应用中走在前列，如帝斯曼(DSM)、氰特等公司推出了不少耐候性高的粉末涂料用聚酯树脂产品，其中还出现了美国佛罗里达暴晒10年性能仍保持良好的超耐候聚酯树脂产品;而国内起步较晚，现只有少数几个企业推出此类产品，但仅仅是停留在高耐候性的聚酯树脂，至今市面上还未见真正意义上的超耐候聚酯树脂产品［4，5］。
聚酯树脂作为涂膜的主要基料，它的耐候稳定性对涂膜的性能影响最大。
因此根据聚合物的降解机理，用于合成聚酯树脂的单体的选择非常重要。
按照分子设计原则，对于耐紫外光纯脂肪族粉末涂料树脂可以考虑采用1，4－环己烷二羧酸(1，4－CHDA，氢化对苯二甲酸)作为二元羧酸组分，氢化双酚A(HBPA)作为二元醇类，消除苯环的不稳定结构;不含?氢的羟基特戊酸新戊二醇单酯(HPHP)本身的耐候性很好，同时分子内屏蔽的酯基，增加了酯键之间的距离，提高了水解稳定性。
作为改性二元醇的2－丁基－2－乙基－1，3－丙二醇(BEPD)水解稳定性很好，较长的脂肪族侧链，增加了树脂的疏水性，从而很大程度上提高了聚酯树脂的耐候性能。
杨小青等［6］采用新戊二醇、1，4－环己烷二甲醇、1，4－环己烷二甲酸等不含芳香族的多元醇和多元酸合成的聚酯树脂，通过人工加速老化实验对比研究了该聚酯、普通聚酯、氟碳涂料的耐候性，发现合成的聚酯树脂在老化1000h保光率仍可达90℅，远胜于普通聚酯，接近氟碳涂料。
不过老化1000h后该聚酯树脂保光率下降较快，最终保持在50℅－60℅。
表明，所合成的聚酯树脂使用寿命以1000h为好。
Daniel Maetens［7］使用 IPA 适当替代 TPA 合成聚酯树脂，由此制得的粉末涂料耐候性得到较大改善。
从而实现了超耐候聚酯粉末涂料突破。
Bayer公司［8］用少量脂肪族或脂环族二羧酸及一种或多种脂肪族多羟基化合物(如新戊烷基乙二醇和1，4－丁二醇)替代IPA合成的聚酯树脂，由此制得的粉末涂料涂层表面良好，具有优良的力学性能和耐候性。
Chang［9］等选用 1，2－环己烷二甲酸与 2，2，4，4－四甲基－1，3－环丁烷二醇等新型单体合成的聚酯树脂，研究结果发现涂膜耐候性远好于芳香族的聚酯树脂。
改性聚酯树脂的方法是一种非常有效、切实可行的实现超耐候的方法，而且成本较流行的耐候性好的(如氟碳、丙烯酸、有机硅)粉末涂料低廉，具有很好的发展前景，目前研究较多。
3.2.1 物理改性物理改性通常是将耐候性好的树脂如丙烯酸树脂、有机硅树脂等与聚酯树脂共混，从而获得改性聚酯粉末涂料，达到优势互补的作用。
但是通常需要解决的问题是树脂间的相容性。
王长庚［10］用脂肪酸合成的超短油度树脂和叔碳酸缩水甘油酯改性聚酯树脂混拼制成具有高装饰性、高耐候性的高固体分汽车面漆，800h的老化失光率23.24℅好于国内的同类聚酯产品，略差于日本的同类产品和丙烯酸氨基产品。
祝智等［11］采用羧基聚酯树脂与羟基丙烯酸树脂复合制备耐候粉末涂料，480hQUV－B加速光老化，保光率达95℅，且价格比有机硅、氟碳树脂粉末涂料低。
3.2.2 化学改性物理改性虽然简单易行，但仍属于治标不治本的权宜手段，而化学改性是加入的树脂(或单体)通过化学键与聚酯树脂主链相链接，克服了相容性的问题，因此效果更明显，是一种比较有前途的改性手段。
范宏等［12］利用有机硅中间体合成了有机硅改性聚酯树脂，研究发现改性聚酯中的有机硅在表面富集，大幅减小聚酯的表面张力，提高了粉末涂料的涂膜耐候性。
相对于纯聚酯，有机硅质量分数为1%的改性聚酯粉末涂料经216h中波紫外线照射后，涂膜的保光率从81%上升到91.3%。
Shell Oil公司［13］提出利用环氧树脂(EP)改性聚酯，从而制得一种高耐候性聚酯粉末涂料，具体是通过改进无芳香族或低芳香族成分的EP，使之能与无芳香族或低芳香族成分的聚酯反应，生成含有环氧官能团的聚酯。
添加助剂来提高聚酯粉末涂料的耐便性能是目前市场上产品常用的方法，也是研究较早、较成熟的一种方法，添加很少的量耐候性便有很大的提高。
但是通常意义上的助剂都是低分子量的，抗迁移性较差，虽然目前出现有高分子量的助剂大大弥补了其不足，若仅仅依靠助剂来实现超耐候，显然还存在很大的差距。
Kapilow［14］等采用 1，4－环己烷二甲酸与脂环族的二元醇及改性的脂环族的醇为主体的醇合成了耐候性的聚酯树脂，同时研究发现通过添加紫外光吸收剂以及胺类的光稳定剂能显著地提高聚酯树脂的耐候性。
纳米填料由于其特殊的纳米效应，不仅可以提高涂膜的力学性能，而且还有助于提高涂膜的耐老化性能、耐腐蚀性能以及抗辐射性能等。
但由于纳米填料的高表面能使得它易于聚集，其分散问题是目前纳米无机填料改性聚酯树脂耐候性的关键问题之一。
施奇武等［15］利用金红石型纳米TiO2对聚酯树脂进行填充改性，经铝酸酯偶联剂F－1干法改性后，大大改善了金红石型纳米TiO2与聚酯树脂的相容性。
结果表明，改性后在很大程度上提高了聚酯树脂的耐候性能。
通过1368h人工加速老化实验发现，随着纳米TiO2含量的增加，纳米改性粉末涂料的耐候性能得到较大提高。
当纳米TiO2质量分数为2.0%时，光泽度保持率可提高34.7%，色差减小27.3%。
综上所述，改善聚酯粉末涂料耐候性的研究已不少，单纯地依靠物理共混和添加助剂的方法提高耐久性的程度有限;纳米填料填充改性的方法需要解决纳米粒子的分散问题，目前仍然存在技术难点;根据分子设计原则采用化学的方法获得高耐候性的聚酯树脂，可大幅度提高聚酯树脂基体的耐候性，从而可望从根本上解决聚酯基粉末涂料的耐候性问题。
因此，超耐候聚酯树脂的设计、制备对于实现粉末涂料涂膜的超耐候性具有重要的意义，将是今后本领域研究的工作重点。
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