固固化剂对经济型聚酯性能的影响研究

    在聚酯粉末涂料中，主要成膜物质是聚酯树脂和固化剂，这两种化合物的交联固化反应使粉末涂料成膜。异氰尿酸三缩水甘油酯(TGIC)固化的粉末涂料耐泛黄性、耐化学品性和耐玷污性以及机械性能都很好，同时还有出色的耐热性和热硬化性，拥有极好的可见度，氯含量低，不易变质和电解腐蚀，缺点是对皮肤有刺激作用和价格偏贵；羟烷基酰胺类固化剂(HAA)具有与TGIC相当的户外耐久性、对人体无刺激性并且可以减少对环境的污染，节约能源，涂料贮存稳定性好，涂料配方成本低，反应活性比TGIC强，可适应摩擦枪喷涂，缺点是厚涂时易于表面形成针孔。聚酯树脂中的主要反应基团是羧基基团， TGIC中的主要反应基团是环氧基基团，HAA中的主要反应基团是羟基基团。在TGIC与聚酯树脂的反应中，聚酯树脂中的羧基与TGIC中的环氧基发生反应，直至行成高分子化合物的涂膜，在这种反应中没有副产物的形成；而在HAA与聚酯树脂的反应里，主要的化学反应是聚酯树脂中的羧基与HAA中的羟基之间的脱水反应，直至形成高分子化合物的涂膜，需要注意的是，在这种反应过程中会产生小分子化合物水，是反应的副产物，当涂膜过厚时这些小分子的逸出会使涂膜表面产生针孔。综上，本实验仅选择TGIC和HAA固化剂。

聚酯树脂(PE):新中法高分子材料股份有限公司；TGIC:常州牛塘化工有限公司；HH8080:黄山华惠科技有限公司；流平剂:宁波南海化学有限公司588通用流平剂；增光剂:宁波南海化学有限公司701B；安息香:肇庆十盈实业有限公司；钛白粉:东佳集团SR-2377钛白粉；沉淀钡:陕西富化化工有限责任公司。

结语与讨论

本实验采用的经济型聚酯树脂(酸值约31)PE既可与TGIC反应，也可与HAA反应，采用的HAA固化剂牌号为HH8080，一组实验用经济型聚酯树脂PE分别与TGIC、HH8080单独反应，另一组实验将TGIC与HAA同时加入聚酯树脂中，通过不断调整固化剂中TGIC消耗聚酯树脂的比例以及HAA消耗聚酯树脂的比例来研究固化剂中TGIC与HAA分别处于何种比例时，涂膜性能最佳。

表2为单独一种固化剂固化，表3为TGIC和HH8080双拼固化；在配方设计上，其成膜物用量固定60%，聚酯与TGIC配比93:7，聚酯与HH8080配比为95:5。

由表2可知：上述实验里A的胶化时间比B长，在TGIC的固化中，其冲击强度性能较HH8080固化的略低；水煮测试，A、B保光率接近，固化剂TGIC、HH8080对耐水煮性能的影响，两者相差不大；经QUV测试273 h后，可以看出HH8080固化的样板保光率略低于TGIC固化的样板；厚涂样板中，HH8080固化的样板，当膜厚达到120 μm时，表面即清晰可见针孔出现，而固化剂为TGIC的样板膜厚到170 μm也无针孔，这是由于TGIC与聚酯树脂固化过程中无副产物水的生成。综上所述，同等条件下，在经济型聚酯PE中，HAA固化的样板冲击性能的表现略优于TGIC固化的样板；QUV保光率方面,TGIC固化的样板保光率略高于HH8080固化的样板。因此，为了研究样板表面及冲击强度变化，接下来选择了TGIC+HH8080继续实验。

在表3中：水煮后的保光率这5组相差不多，水煮后表面光亮依旧，保光率都很高；弯曲测试2 mm全部通过；底材附着力十字划后用胶带粘附均未见划格脱落；铅笔硬度1 H测试均为轻微划痕，较单纯一种固化剂固化得到了一定的提升。表面出现针孔临界厚度最大的是配方E，达到了160 μm才出现针孔，同时其冲击性能也达到了150 μm膜厚正反冲均未开裂。从固化剂占比来看，TGIC占比越多，越不易出现针孔。

图1为7个配方QUV耐候保光率曲线图，结合表２、表3和图1，可以看出：QUV老化273h后，保光率最高的是配方D。因此在该组实验中，当TGIC与HH8080比例为55%/45%时，耐候性能得到了一定改善。

图2为不同配方主要性能对比图，结合表2、表3和图2，可以看出：当固化剂中TGIC与HH8080比例为40%/60%时，冲击性能将会得到较大提升，配方F可以达到最佳的冲击效果。

从以上实验可以发现：当TGIC与HH8080比例为60%/40%时，厚涂出现针孔限度除TGIC单独固化之外最高，此时表面外观会得到较大改善；当TGIC与HH8080比例为55%/45%时，耐候性能会得到改善；当TGIC与HH8080比例为40%/60%时，机械性能会得到较大提升。

*粉末涂料与涂装2024-6 文 / 杨 栋 李卫娜 ( 新中法高分子材料股份有限公司 )