探究了建筑鋁型材用砂紋粉末涂料配方中聚酯樹脂類型的選擇、固化劑用量、顏填料類型的選擇對涂層耐候性能及耐水煮性能的影響，以及助劑對涂層紋理形態(tài)等的影響。

本研究得到適用于戶外建筑鋁型材涂裝的耐候型砂紋粉末涂料，且各性能指標均達到鋁型材相關(guān)國家標準要求。

金屬型材以其優(yōu)異的耐久性、裝飾性和加工成型性等特點，廣泛用于建筑行業(yè)。而鋁型材因其加工性能佳、質(zhì)輕等特點，占金屬型材用量的80%以上，因此粉末涂料在鋁型材方面的應用得到了迅速增長。

尤其是粉末涂料噴涂的鋁建材，與陽極氧化、電泳涂裝表面處理方法相比，對水和大氣的污染程度、能耗明顯降低。

涂膜的機械性能如硬度、耐磨性、耐酸性等指標卻大幅提高，使用壽命比普通陽極氧化鋁材高出1倍，且色彩豐富，更能體現(xiàn)建筑的多樣化、個性化。

目前粉末靜電噴涂已成為國內(nèi)鋁型材表面涂裝中的熱點，型材用粉末噴涂結(jié)合熱轉(zhuǎn)印技術(shù)會使其更時尚，使粉末噴涂的型材具有更大的發(fā)展空間。

現(xiàn)在應用于鋁型材的粉末涂料大都是流平粉末涂料，其耐候性一般，但是涂覆了流平粉末涂料的鋁型材在搬運過程中以及其使用環(huán)境導致表面極易被刮花且易變色。

因此鋁型材用流平粉末涂料越來越成為非主流產(chǎn)品。而鋁型材用砂紋粉末涂料恰恰解決了這個問題，正在被大量使用。

鋁型材因具有大量的邊角，因此一般采用靜電噴涂的粉末涂料難以將鋁型材邊角完全涂覆，影響美觀；且由于鋁型材的特定使用環(huán)境，鋁型材粉末涂料必須具有良好的耐水煮性能，以避免其在使用過程中變色。

目前使用在鋁型材上的常規(guī)粉末涂料的邊角上粉率一般在40%左右，邊角上粉不足，影響邊角外觀；耐水煮的色差ΔE 一般在2.0 左右，目測已經(jīng)能看出變色，影響使用。

因此，本文從粉末涂料的耐候性、耐水煮、邊角上粉等性能出發(fā)，針對鋁型材的使用環(huán)境研制出符合鋁型材使用的耐候性砂紋效果粉末涂料。

1、試驗部分

1.1 原材料

飽和羧基聚酯樹脂（工業(yè)級），國產(chǎn)樹脂A、國產(chǎn)樹脂B、國產(chǎn)樹脂C、進口樹脂D、進口樹脂E；

三縮水甘油基異氰脲酸酯（TGIC，工業(yè)級），鞍山潤德精細化工有限公司；

金紅石型鈦白粉（工業(yè)級），杜邦公司；

硫酸鋇（BaSO4，工業(yè)級），國產(chǎn)；

粉末涂料通用顏料（工業(yè)級），汽巴（Ciba）公司；

粉末涂料通用助劑（流平劑、安息香、脫氣劑等，均為工業(yè)級），國產(chǎn)。

1.2 主要設備

Ф30型雙螺桿擠出機、萬能中藥粉碎機、ACM 磨粉系統(tǒng)、小型靜電噴涂設備、激光粒度分布儀、沖擊試驗儀、鹽霧試驗箱、氙燈人工加速老化試驗儀等涂料及涂層性能檢測設備。

1.3 粉末涂料及涂層制備

按比例稱取飽和羧基聚酯樹脂、異氰脲酸三縮水甘油酯、填料、常規(guī)助劑、砂紋劑、膨潤土、增電劑、顏料，置于混料缸，充分混合并破碎，得到預混物料；

預混合后的物料進入雙螺桿擠出機擠出，擠出機加熱溫度控制在80～120℃；擠出后的物料經(jīng)壓片、冷卻、粉碎機粉碎成粒徑（等效粒徑D50）為20～45μm的粉體，然后篩分、包裝。噴涂工藝參數(shù)見表1。

2、結(jié)果與討論

2.1 聚酯樹脂的選擇

試驗選取了國產(chǎn)樹脂A、國產(chǎn)樹脂B、國產(chǎn)樹脂C、進口樹脂D以及進口樹脂E 等不同廠家的聚酯樹脂產(chǎn)品，按照相同配方設計制備涂層樣板， 進行氙燈老化與耐水煮性能測試，得到的老化試驗數(shù)據(jù)見表2，耐水煮性能見表3。

從表2可知，國產(chǎn)樹脂B、進口樹脂E 制備的涂層耐老化性能較好，其次是國產(chǎn)樹脂C。從鋁型材用粉末涂料對耐候性能要求高的特點出發(fā)，選用國產(chǎn)樹脂B的產(chǎn)品作為涂料的樹脂成分。

由表3可以看出，采用聚酯樹脂B時2h的耐水煮試驗色差能夠達到0.5 以內(nèi)，目測已經(jīng)看不出變化，性能優(yōu)良。

其次，試驗選取國產(chǎn)樹脂B廠不同酸值類型（20～25、30～38、40～ 50mgKOH/g）聚酯樹脂，鞍山TGIC固化劑，選擇砂紋劑、膨潤土及填料硫酸鋇、鈦白粉等。

按照鋁型材用砂紋粉粉末涂料設計，得到在酸值為30 ～38mgKOH/g的樹脂綜合性能最為優(yōu)越。

其原因可能是酸值偏低時交聯(lián)密度不足，固化不夠完全，機械性能稍差，酸值增大時，聚酯樹脂反應活性將增大，反應速度過快，涂層固化得過快，紋理效果難以控制。

而且飽和羧基聚酯樹脂是由多元醇與多元酸縮聚制得的，高酸值聚酯樹脂的制備通常需添加偏苯三酸酐類的原材料，而該類物質(zhì)會使涂層的耐候性能降低，因而考慮到耐候性方面，不適宜選擇酸值太高的聚酯樹脂。

綜上所述，本試驗選用國產(chǎn)樹脂B廠酸值在30～38mgKOH/g范圍內(nèi)的飽和羧基聚酯樹脂。

2.2 固化劑用量的影響

本試驗選用酸值為30～38mgKOH/g的飽和羧基聚酯樹脂（國產(chǎn)樹脂B），添加鈦白粉、砂紋劑、膨潤土等，按照鋁型材用粉末涂料設計配方，對比了TGIC用量對涂層相關(guān)性能的影響，試驗結(jié)果見表4。

從表4不難看出，當固化劑用量比較少時，涂層的耐化學品性能和物理性能相對較差，這是由體系固化不完全造成的，但是當固化劑用量超過一定的程度，不但會增加配方成本，還會因為膠化速度急劇增大而影響涂層紋路的效果。

另外不同樹脂生產(chǎn)廠商生產(chǎn)的聚酯樹脂酸值的范圍各有差異，即使是同一公司的同一產(chǎn)品，不同的生產(chǎn)批次其酸值也或多或少存在一些變動。

所以在設計配方時，應當根據(jù)所選用聚酯樹脂酸值的具體情況，首先計算固化劑的理論用量，然后在此理論基礎(chǔ)上通過具體試驗進行驗證，并最終確定實際固化劑用量。

本試驗選取的酸值為30～38mgKOH/g的聚酯樹脂，對其選取鞍山TGIC 作為固化劑，推薦14.5～15.5g/200g樹脂的配方用量。

2.3 填料的影響

制備鋁型材用耐候型砂紋粉末涂料時，因其耐候性能要求較高，填料通常選用硫酸鋇。

硫酸鋇有天然硫酸鋇（重晶石，250目）、8000鋇（8 000目）、沉淀硫酸鋇（10000 ～ 20000目）幾種，在使用中，通常通過選用硫酸鋇的種類來調(diào)節(jié)砂紋粉的紋路大小與形態(tài)，見表5。

加入填料的量越多，相對應的吸油量也就越大，通常鈦白粉的吸油量在20%～22%，硫酸鋇的吸油量在10%～15%，吸油量越大，涂層凸凹程度就越強；

硫酸鋇的粒度大小決定了它的吸油量的多少，沉淀硫酸鋇的粒度最小，在2～5μm范圍，其比表面積最大，吸油量也越大，因此凸凹程度也越強。

2.4 顏料對耐水煮性能的影響

對于一些純色的粉末涂料，耐水煮測試后色差容易控制，能達到0.5 左右，多采用耐候型無機顏料，如：鐵黑、碳黑、鉻黃、鐵紅、鈦藍、鈦青、群青、鈦綠等。

對于一些鮮艷的粉末涂料，耐水煮時色差較大，主要選擇一些耐高溫性能較好的有機顏料。試驗研究了不同種類的顏料耐水煮性能的差別，見表6。

由表6可以看出，對于1#、2#、3# 試樣，顏色越來越鮮艷時，耐水煮時其色差變化越來越大，說明顏色越鮮艷其耐水煮性能越差；

對于3#、4# 試樣，3#采用無機紅顏料，4#采用有機紅顏料，4#的色差變化大于3#，說明有機顏料的耐水煮性能稍差，因此對于一些鮮艷顏色的調(diào)試應盡量選用一些耐高溫的有機顏料。

2.5 砂紋粉紋路的研究

一般通過砂紋粉配方中的砂紋劑與膨潤土來控制紋路的粗細、光澤、凸起程度，也通過樹脂的反應性來控制紋路的凸起程度，通過粉末粒度大小來調(diào)節(jié)紋路的粗細，見表7。

、

由表7可以看出，當砂紋劑在0.5%～1.0%范圍時涂層紋理逐漸減小，當達到1.5%時，砂紋紋理又開始變大。可以通過調(diào)節(jié)膨潤土的量在一定程度上調(diào)節(jié)紋路凸起程度與光澤高低。

2.6 耐候型鋁型材砂紋粉末涂料的配方及性能

通過上述針對聚酯樹脂、固化劑種類及用量、填料種類及助劑用量的篩選和研究，應用于鋁型材的節(jié)能環(huán)保耐候型粉末涂料配方構(gòu)成及性能指標見表8～9。

具體生產(chǎn)時可依據(jù)用戶的需要添加對應的顏料及其他功能性助劑，可得到外觀與顏色各異的涂層。

3、結(jié)語

耐候型砂紋粉末涂料以其良好的耐刮傷性能，在鋁型材行業(yè)中的使用越來越廣泛，并逐步替代之前的流平粉。由于鋁型材的特定使用環(huán)境，鋁型材粉末涂料必須具有良好的耐水煮與耐候性能。

來源：廣州擎天材料科技有限公司