快速固化卷材粉末涂料用纯聚酯树脂的合成研究

  曾历、李勇、 刘亮、许佐航、陈润

摘要：

设计并合成了一种快速固化卷材粉末涂料用聚酯树脂，并以其制备了TGIC 固化型粉末涂料。讨论了不同单体和固化剂促进剂用量对聚酯树脂的Tg、粘度和反应性的影响，以及对涂层的机械性能、耐候性能和耐盐雾性能的影响。

       卷材的涂装是一种“预涂”工艺，与传统的“后涂”工艺完全不同。这种涂装工艺具有简化生产工序、提高施工效率、节省投资和转运费用、符合环保要求、并且性能优于传统方法等优点，无论是在油漆或是其他类型的涂料领域，都是今后涂料行业的一种发展趋势之一。众所周知，常规的液体卷材涂料在上世纪50年代末60年代初即己被成功开发并推广应用。至今为止，几乎所有的预涂卷钢板都是使用液体卷材涂料来涂装的。但是，由于传统的液体卷材涂料含有对环境有害的有机溶剂( VOC) 等，随着欧美等国家陆续出台越来越严格的环保法律法规，迫使涂料生产企业一直在开发能够取代传统液体卷材涂料的产品和技术。粉末涂料由于不含任何有机溶剂，是一种粉末状的物质，具有零VOC 排放的优点，是取代传统液体卷材涂料的最佳选择之一。近十多年来，很多高校、科研院所和涂料生产企业都进行了有关粉末卷材涂料的研究与开发，生产以及应用上的试验，并取得了一定的成果。与传统液体卷材涂料相比，粉末卷材涂料如何能在快速卷材涂装线上对卷材进行连续的，均匀的涂装，并对涂装后的涂膜进行快速的固化，而涂装线的长度又不是太长，这是一个巨大的挑战。

       目前卷材粉末涂料主要的技术瓶颈在于快速涂装和快速固化上，前者涉及涂装设备和工艺，而后者则涉及粉末涂料的配方和固化方式。该文侧重于对后者的研究。卷材粉末涂料不仅要求涂膜能在短时间内( 几十秒) 固化，而且要求固化后的涂膜具有良好的硬度、柔韧性、耐候性、耐化学品性、耐溶剂性、耐腐蚀性、附着性和抗冲击性等，这就对聚酯树脂要求很高。一般来说，常规的聚酯粉末涂料的一般要在180℃～ 210℃ 条件下烘烤10min～20min 才能固化完全，而将固化温度提高到270℃左右，固化时间缩短为几十秒时，涂膜将出现固化不完全，涂层表现出抗冲击性能下降，附着力差，弯曲性能差和耐候性不足等问题。所以，该文研究一种适合高速卷钢粉末涂料用聚酯树脂，该树脂既能在高温下短时间内（几十秒）完全固化，又能保证固化后的涂膜能满足卷钢涂料对涂层的各项性能要求。

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实验部分

1.1 实验原材料

       新戊二醇( NPG) ：工业级，巴斯夫；2 － 乙基－ 2 －丁基－ 1，3－ 丙二醇（BEPD）：工业级，帕斯托；对苯二甲酸（PTA） ：工业级，珠海bp；间苯二甲酸（ IPA）：工业级，日本AGIC；三羟甲基丙烷 （ TMP）：工业级，美国OXEA；己二酸( ADA) ：工业级，巴斯夫；1，4－环己烷二甲酸（CHDA）：工业级，韩国SK；单丁基氧化锡、TGIC、钛白粉、硫酸钡、流平剂( PV88) 、安息香，等均为工业品。

2 聚酯树脂聚合成

       聚酯树脂的合成原理主要采用真空缩聚解聚法。按实验设计的配方，将各种多元醇、多元酸单体以及酯化催化剂按配比加入到50L合成反应釜内，打开搅拌器，通氮气保护，按设定工艺程序升温，升温到240℃左右，反应至95% 酯化水馏出，取样测定酸值达到9mgKOH/g ～ 15mgKOH/g 后，再加入酸解剂反应至树脂透明，当酸值达到40mgKOH/g ～45mgKOH/g 后真空缩聚并不断取样测定酸值，在酸值达到约33mgKOH/g后即可停止真空，降温至200℃后加入不同用量的助剂，搅拌均匀后降温出料，得到卷材聚酯树脂。

3 粉末涂料....