聚酯环氧体系粉末涂料原料选择和配方设计

聚酯环氧体系粉末涂料原料选择和配方设计

 

  
  聚酯环氧粉末涂料用聚酯树脂一般是由多元羧酸、酸酐与多元醇经缩聚和加成反应而制造的。目前在聚酯环氧粉末涂料中,常用的聚酯树脂酸值范围为20~85mgKOH/g,酸值分别为70mgKOH/g;45~55mgKOH/g;30~40mgKOH/g左右的聚酯树脂与E-12环氧配制粉末涂料时质量比为5/5,6/4,7/3。酸值20~25mgKOH/g的聚酯树脂专门用于配制无光或半光聚酯环氧粉末涂料。
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  在聚酯环氧粉末涂料中用的环氧树脂,主要是双酚A型环氧树脂,基本限制在环氧树脂E-12范围内,技术指标控制在软化点88~93环氧值在0.11~0.13。从国情考虑,国内非常重视涂膜的流平性,但粉末涂料生产和涂装车间的环境温度控制并不讲究,所以软化点偏高或偏低的环氧树脂在国内很难推广。
 
  在聚酯环氧粉末涂料中,聚酯树脂和环氧树脂既可以看作树脂,又可以看作固化剂,两者都是成膜物质。
 
  聚酯树脂的酸值范围比较宽,聚酯的选择对聚酯环氧粉末涂料的涂膜性能有很大影响。
 
  一般涂膜物理力学性能和耐化学药品性能要求高的高光粉末涂料尽量选择聚酯/环氧=5:5(质量比)的聚酯树脂,这种树脂酸值在70~75mgKOH/g左右,固化后涂膜交联密度高,涂膜的全性能很好。而当涂膜的耐热性要求高,要求烘烤固化时不易泛黄,而且聚酯树脂价格比环氧树脂便宜很多时,可考虑选择设计聚酯/环氧=6:4和7:3的配方。
 
  对于消光粉末涂料,涂膜光泽和性能是通过调整聚酯树脂、环氧树脂和消光固化剂三者之间的比例来达到。从化学反应原理来说,在消光聚酯环氧粉末涂料体系,消光固化剂与环氧树脂先进行反应,余下的环氧树脂再与聚酯树脂反应,这里聚酯树脂与环氧树脂的质量比例决定涂膜的光泽,一般随着聚酯树脂比例的增加涂膜光泽升高,消光固化剂的用量决定涂膜的物理力学性能。
 
  对于涂膜光泽要求10%(60)以上的都可以用酸值在35mgKOH/g以上的聚酯树脂匹配,而对涂膜光泽要求10%(60)以下的最好用酸值在20~25mgKOH/g的低酸值聚酯树脂。
 
  在颜填料的选择上,要选择分散性好,对涂膜力学性能和耐化学药品性能有利的品种,各种颜料对聚酯环氧粉末涂料反应活性有不同的影响 , 而且颜料的吸油量和分散性的差别影响到粉末涂料的熔融水平流动性和涂膜的流平性、光泽和耐冲击性。填料品种对聚酯环氧粉末涂料的胶化时间和熔融水平流动性有明显的影响 ; 对涂膜的流平性、光泽、耐冲击性和铅笔硬度也有明显影响。其主要原因是填料的化学组成不同 , 密度、硬度、粒度分布和吸油量等物理性质不同 , 这将影响聚酯环氧粉末涂料的反应活性和熔融粘度 , 同时也影响涂膜的流平性、光泽、耐冲击性和铅笔硬度等性能。耐光性方面聚酯环氧粉末涂料没有户外型粉末涂料那样要求严格,耐热性能可根据客户的要求和客户的使用施工环境考虑选用耐温好的颜填料。(这里应引起注意的问题是,在消光固化剂的体系中,消光填料是不起消光作用的!)——可参考南仁植的文章《颜填料对聚酯环氧粉末涂料的影响》
 
  根据涂膜外观和性能,对于要求涂膜流平性好,涂膜力学性能高,喷涂面积大的,还应适当调整配方中颜填料的质量百分比含量(影响粉末涂料产品的密度以及喷涂面积)和体积百分比含量(影响粉末涂料产品的流平性能)。
 
  另外举个例子说明:相同的聚酯环氧粉末涂料配方体系中添加相同质量百分比含量的沉淀硫酸钡,超细活性钙,轻质碳酸钙,那么添加超细活性钙和轻质碳酸钙的粉末涂料其密度是一样的,小于添加沉淀硫酸钡的粉末涂料的密度;但是添加沉淀硫酸钡和超细活性钙的粉末涂料其填料体积百分比含量很接近,小于添加轻质碳酸钙的粉末涂料的填料体积百分比含量。这是由于超细活性钙的真密度与轻质碳酸钙相同而小于沉淀硫酸钡的密度,但超细活性钙的松密度(也成假密度或堆密度)较接近沉淀硫酸钡的松密度而小于轻质碳酸钙的松密度。
 
  在设计聚酯树脂与环氧树脂的质量比例时,按聚酯树脂羧基与环氧树脂环氧基等官能团(等当量)反应考虑,100g环氧树脂所需要的聚酯树脂的质量,可以按下列公式计算:Wp=56100×Ee/Ap。Wp——聚酯树脂质量,Ap——聚酯树脂酸值,Ee——环氧树脂环氧值,56100——换算成mgKOH的系数。这里要注意的是固体流平剂中所含有的聚酯或环氧也应计算到各树脂质量里计算配比。在理论计算量10%误差范围内调整聚酯树脂或环氧树脂的质量时,对涂膜性能影响不明显,原则上可以采用树脂生产厂推荐的配比,当产品出现问题时可按计算公式进一步验证是必要的。
 
  设计的配方能不能达到用户的要求,最后还是要通过试验验证,当某些性能达不到要求时,可再通过调整配方中助剂品种和用量来达到最终目标。

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