超耐候粉末涂料用

聚酯树脂的研究

  汤明麟、应明友

摘要

为了提高对粉末涂料老化机理的了解，提升粉末涂料的耐候性能，以三羟甲基丙烷(TMP)为扩链剂，以间苯二甲酸(IPA)为主体酸，采用完全缩聚的工艺合成超耐候粉末涂料用聚酯树脂。对超耐候聚酯树脂进行热重(TGA)分析，对超耐候粉末涂料进行高压水煮、紫外光人工加速老化(UVB)测试，通过红外光谱(n—IR)、扫描电镜(SEM)探究了粉末涂料老化过程中官能团和微观结构的变化。结果表明：TPM含量为2％、IPA含量为100％时，超耐候聚酯树脂的综合性能最佳，粉末涂料的老化机理主要为控制扩散论。

聚酯/TGIC体系粉末涂料的成膜物质主要是聚酯树脂，聚酯树脂的性能决定了粉末涂料的性能。聚酯树脂是采用多元醇、多元酸经高温缩聚而成的线型或轻微支链化的杂链高分子化合物。由于聚酯树脂分子结构限制。粉末涂料在使用过程中显示出耐候性能差的缺陷，主要表现为：粉末涂料交联密度低，耐溶剂、耐热性差；粉末涂料成膜物质含有大量酯键易发生水解；粉末涂料含有少量羟基，易发生“β-消除反应”，产生不饱和键。粉末涂料在使用过程中，受到光照、水分、氧气、化学介质和生物质酶解等环境因素综合作用下，发生失光、变色、粉化、起泡、脱落等老化现象，限制了粉末涂料的应用范围。

提高粉末涂料耐候性主要有以下几种方法：(1)有机氟冷拼改性，将有机氟树脂与聚酯树脂共混挤出，因氟树脂与聚酯树脂固化动力学的差异，该方法制备的粉末涂料不能应用于平面粉；(2)有机硅冷拼改性，通过有机硅树脂与聚酯树脂共混挤出，因硅树脂与聚酯树脂相容性差，硅树脂自聚倾向严重，该方法制备的粉末涂料易产生表面缺陷；(3)助剂共混改性.通过在粉末涂料体系中添加紫外光吸收剂、耐水剂等助剂，改善粉末涂料的耐候性，该方法制备的粉末涂料在使用一定年限后，失效的助剂通过粉末涂料内部的空穴迁移出粉末涂料[5]，加速粉末涂料老化；(4)高耐候等级的颜填料复合改性，通过选用高耐候级别的颜填料，协同降低粉末涂料的颜基比、增加颜填料的分散性，形成致密、均一的微观结构提升耐候性，该方法对于粉末涂料的耐候性提升有限。

目前，报道的超耐候粉末涂料用聚酯树脂多集中于国外企业。国内超耐候聚酯树脂鲜有报道。同时，国内外报道的粉末涂料微观老化机理多为自由基老化机理，该机理无法解释潮湿环境下，粉末涂料的使用寿命大幅度下降。本研究的重点是探索合成一种TGIC固化的超耐候粉末涂料用端羧基聚酯树脂，探讨不同单体、交联密度对聚酯树脂性能的影响，从而实现制备的粉末涂料兼具优异的耐候性和耐水性；并剖析了粉末涂料老化过程中官能团的变化和微观结构变化.提出了全新的粉末涂料老化机理。

1 实验部分

1.1 主要原料与仪器

。所有原材料均为工业级。。

1.2 聚酯树脂的制备

将二元醇、二元酸和其他反应物料按表1配方量投入反应装置中，充氮气保护；升温至160℃时，开始出酯化水，继续升温至250℃保温，反应至酯化水达到理论值的95％；加入多元酸封端剂，240～250 ℃下反应40～50 min：逐步抽真空至50 mmHg反应40～60 min。降温至室温备用。

1.3 粉末涂料的制备

粉末涂料基本配方见表2。

按表2配方量称取聚酯树脂、固化剂、助剂和颜填料，混合均匀后加入双螺杆挤出机混炼挤出，冷却，破碎。磨粉。用静电喷涂机将粉末涂料均匀喷涂于马口铁基材上，200℃/5 min固化后取出，冷却。

1.4 测试与表征

1.4.1 SEM测试

采用日立S-4800场发射扫描电子显微镜，工作电压3～5 kV，工作距离选择8 cm。粉末涂料通过喷金提高导电性，选用的喷金条件为真空，电流为15 mA，时间为10s.

1.4.2 红外测试的影响

采用日本岛津fi....