1 前言
铝型材是当今门窗和幕墙主要的结构材料，在世界范围内广泛应用。铝合金挤压型材（未经表面处理）外观单一，并且在潮湿大气中容易腐蚀，因而很难满足建筑材料高装饰性和强耐侯的要求。为了提高装饰效果、增强抗腐蚀性及延长使用寿命，铝型材一般都要进行表面处理。铝型材表面处理技术可分为阳极氧化处理、阳极氧化一电泳处理、有机涂层处理三大类，其中，有机涂层处理包括粉末喷涂、氟碳喷涂。粉末涂层其局部厚度应控制在40~120μm之间，粉末涂层坚固耐用，耐化学介质性能好，生产简单，在铝型材表面处理中占有较大比重。
铝型材中的粉末涂料，具有代表性有混合型、聚酯型、丙烯酸、聚氨醋、氟碳等，目前常用为耐候性聚酯粉末涂料，粉末涂料用的聚酯树脂大多数为饱和型的，通常我们按其端基的结构可分为端梭基和端经基两大类。
端梭基聚酯的数均分子量在2000~80009/mol之间，酸值从2~100mgKOH/g。其中，中、高酸值(45~85mgKOH/ g）一般用于环氧／聚酯混合型粉末涂料中，低中酸值（20~45mgKOH/g）的聚酯用异氰腮酸三缩水甘油醋（TGIC）、经基酞胺（HAA)作固化剂制备耐候性卓越的纯聚酯粉末涂料。
最近在跟我们的客户交流过程中，频繁出现一个词语，要过耐水煮，那么我们就对应我们的产品做了一些相关的实验，得到一些配方和数据，期望与同行上下游相关企业人员一起探讨，共同进步。
2 耐水煮铝材粉末配方设计思路
根据客户提出的耐水煮要求，我对之前的我们的产品进行了一个分类，针对铝型材粉末涂料配方设计思路的特点：
(1）成膜物质的耐候性、耐高温性和成品粉末涂料的储存稳定性要求较高。
(2）固化剂，是与聚酯树脂发生交联反应，使粉末涂料能过固化成膜得到具有一定物理力学性能和耐化学性能的涂膜，目前常用的有TGIC,HAA固化剂。
(3）填料：是提高涂膜的硬度、刚性和抗划伤性，铝型材粉末涂料一般选取硫酸钡，当然也可以增加一些如云母粉、硅微粉、玻璃微珠等。
(4）颜料：铝型材粉末需要选择遮盖力高、耐候性、耐酸碱性、耐高温均好的颜料。本文所有实验均以白色为主，未对颜料做出对比。
(5）助剂：铝型材粉末的助剂或者辅助助剂一般要求是其相容性好、易分散、无毒或低毒、冒烟少、抗黄变等。
根据以上的设计思路，我们准备了以下的实验。
3 实验部分
3.1 原材料
聚酯树脂（RD62310；M2311；M2341；RD6960OM；RD69811),TGIC（市场主流产品7家）,HAA（市场主流3家），金红石钦白粉，硫酸钡，云母粉，流平剂，增光剂，安息香，助剂，蜡粉，耐水煮助剂等。
3.2 实验设备
混料设备，32系列双螺杆挤出机，ACM磨粉系统，小型静电喷枪喷涂，高温烘箱，膜厚仪，光泽仪，胶化仪，烧杯，实验电炉，差式扫描量热仪等。
3.3 试验方法
制备方法，将树脂与固化剂、颜填料、助剂按照配比称量，工艺流程为配料、预混、粉碎、过筛、静电喷涂到0.3mm的马口铁上，控制膜厚在60~80μm，最终烘烤固化得到测试的样板。
3.4 涂料及涂膜的性能检测标准
水煮测试方法：GB5237.4-2004,6-14-l，我们分别煮了2H,4H,6H。
玻璃化转变温度：GB/T 19466.2-2004，测试聚酯树脂的玻璃化转变温度，升温速度为10K/min。
冲击性能：根据GB/T 1732-1993，对涂膜进行正冲和反冲，观察涂膜开裂情况。
胶化时间:GB/T 16995-1997，测试180℃时的胶化时间。
光泽：根据GB/T 9754测试涂膜60°光泽度。
4 实验结果与分析探讨
4.1 耐水煮铝材粉末涂料的HAA，TGIC体系对比
根据实验需求，我们开发一支RD62310的聚酯树脂，它既可以与HAA反应，也可以与TGIC反应，具体指标见下表，我们从市场选取了3家主流生HAA，和一些公司的TGIC。对比TGIC的时候我们应用建筑优级的M23ll作为主要对比的聚酯树脂。聚酯树脂的指标和配方见下表：
从RD62310的聚酯树脂，对比TGIC和HAA体系，耐水煮性能从试验结果来看，TGIC体系优势明显。
接下来，我们从市场上取得的不同厂家的TGIC固化剂进行对比，发现一般情况下，配方中配比建筑优级的M23ll的聚酯树脂，产品参数指标见表单。对比测试下来，耐水煮6h的保光率在60％以上，仅有一两支产品略差，美程产的TGIC的耐水煮性能比较优秀。详细对比如下图所示。
简而言之，对比HAA、TGIC的两大体系，我们优先选择TGIC作为耐水煮的配方的主要体系。
4.2 铝材粉末涂料的耐水煮配方举例
根据铝型材粉末耐候级别的不同，我们选择了几支树脂，作了相应的测试。
对于超耐候聚酯树脂配方制得的粉末配方，耐水煮保光率非常优秀，如图。我们对超耐候树脂进行了柔性改性，添加到3%AD助剂能制得正反冲50kg·cm的产品，并且耐水煮性能和耐候性能不会改变，是超耐候系列里比较理想的配方。
对于建筑优级的聚酯树脂，制得的配方，和我们通过添加不同的层状填料来改善涂膜表面的致密性而达到耐水煮，从实验结果可以看出来2h到4h时，会有不错的表现，慢慢到6h的时候，基本上趋于一致，由此可以预见，层状填料有改善，但是改善也是有限度。
当然，我们也选取市场有的耐水煮助剂，添加2％的量，可以起到一定的作用，耐水煮性能相对越好。耐水煮助剂所起到的作用是增加树脂的活性，提高涂层的固化程度，提高涂层的致密性越好。
根据以上的实验结果，我们又开发2支专用于耐水煮的建筑级的聚酯树脂RD6960OM和RD69811，产品数据见之前的表单。
从实验数据来说，RD69811的耐水煮配方达到了8h的保光率在70％以上，是比较理想的建筑级的产品。
粉末涂料的耐水煮性能与其配方的组成，固化工艺、颜填料，前处理方式等有关系，聚酯树脂作为粉末涂料配方中的关键材料，适当提高其酸值、粘度，有利于涂膜的耐水煮性能。
5 结论
粉末喷涂是现阶段铝型材发展的一个重要趋势，粉末喷涂生产中的许多工艺也存在着许多需要改进的地方，要求厂家不断对现有工艺进行改造，以提高国内铝型材表面处理水平，推动铝型材行业向更新、更深、更高方向发展，满足消费者更高生活水准的要求。
文/张华东
美程实业有限公司
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