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粉末涂料涂膜耐候性题目周全研讨
编纂:杭州明敏涂料有限公司   公布工夫:2018-11-27


       粉末涂料在户外的运用愈来愈广泛。从而使作为防护取装潢的粉末涂料涂层,其耐候性和耐久性也遭到愈来愈多的存眷,特别是如天花板、幕墙板、饮水机、空调机、洗衣机、铝型材等室表里用品的涂膜,正在自然环境中会发作一系列转变,具体表现为光芒下落、色彩变昏暗,涂膜外面泛起锈点或裂纹,最先细微粉化……

 

  粉末涂料的涂层跟着工夫的延伸,其机能逐步低落的征象称为老化;正在自然环境中,粉末涂料受四周天然身分如日晒、雨淋、氧化、冷热转变和微生物等的感化,而发生的老化征象称为天然老化。粉末涂料抑止或延缓天然老化的才能称为耐天然老化性,也叫耐候性。

 

  影响粉末涂料耐候性的身分许多,个中包孕树脂、固化剂、颜填料,和别的助剂的构造和机能,涂装处置惩罚工艺等内部身分;和日光(重要是紫外线)的感化、大气的构成(氧、臭氧、产业烟雾等)、湿度(包孕酸雨、盐雾等)、温度转变等天然身分(内部身分)。紫外线辐射是粉末涂料天然老化的主要原因,大气中的氧是增进天然老化的主要身分。正在紫外线和氧的感化下,激发粉末涂料发生主动氧化回响反映,即氧化连锁反应,使粉末涂料降解。火和热减速了此回响反映,起着光氧化的增进感化。

 

被净化的大气中含有稠环芳烃化合物(即份子中含有多个苯环的化合物),及粉末原材料中的微量杂质,是粉末涂料光氧降解的敏感剂。这些回响反映的组合和对粉末涂料老化的影响水平,跟着情况的差别而同,同时也跟着粉末涂料化学构成及物理构造的差别而差别,致使粉末涂料耐候性差异很大。

 

  1、的品种和感化

 

  1.1光稳定剂的界说

 

  光稳定剂是进步份子质料稳定性的一种物资,它可以或许阻挠高分子材料发生光氧老化,大大进步它们的使用寿命。

 

  光稳定剂可以或许抑止或削弱光降解感化,进步聚合物和复合材料耐光机能的物资,因为大多数光稳定剂皆吸取紫外光,以是,风俗上也常把这类物资称为紫外线吸收剂。光稳定剂关于防备复合材料的光老化、延伸它们的使用寿命结果异常隐着,并且用量也很小,一样平常仅为聚合物质量的0.01%~0.5%。

 

  1.2光稳定剂的品种和感化

 

  光稳定剂大抵能够分为4类,即紫外线吸收剂、猝灭剂、自由基铺获剂和光屏障剂。

 

  1.2.1紫外线吸收剂

 

  正在紫外线危及粉末涂料涂层之前,它们能猛烈天、有选择性天优先吸取对粉末涂料涂层风险极大的高能量紫外线,并将其转换成有害的低能辐射,防备紫外光对粉末涂料的降解感化。

 

  它能先于树脂成份吸取紫外线的辐射能量,经由过程它本身原子中电子构造的重排,将辐射能转换成热能而耗散于大气,一旦开释出热能原子又复兴到本来状况;

 

  1.2.2猝灭剂(能量转移剂)

 

  它具有使所放出的热能不致毁伤粉末涂层的功用。它不间接吸取入射的紫外线,只是待粉末涂层内蓄贮到肯定能量时,才吸收会以致粉末涂层降解的过多能量,把那局部能量以热的情势转移到四周的大气中。

 

  1.2.3自由基捕捉剂

 

  这类光稳定剂能捕捉高分子中所天生的活性自由基,从而抑止光氧化历程,到达光稳固目标。当粉末涂料涂层吸取紫外线能量,并剖析发生致使主动氧化回响反映的活性自由基后,自由基捕捉剂能捕捉这些自由基,并经由过程化学反应使之转变为稳固的高分子化合物,从而使光氧化回响反映停止。

 

  1.2.4光屏障剂

 

  能削减紫外线对质料的透射感化,是最经济实用的增加质料。

 

  2、进步粉末耐候性的路子及光防护机理

 

  因为粉末涂料的固化温度正在200℃阁下,正在自然环境中,一样平常温度不会使粉末涂料产生热老化。太阳光对粉末涂料及其它高分子材料皆能引发差别水平的损坏,致使涂膜降解,使得成品的表面及机能变坏。对粉末涂料风险最大的是290nm~400nm的紫外线,日光对粉末涂料的降解感化是光和氧这两种物资的综合效应,一般称之为光氧化降解感化,或光氧老化。粉末涂料经日晒吸取光后,涂层是不是稳固、是不是断裂、氧化,取决于粉末涂料所挑选质料吸取波长的能量。若吸取的光能大于键离能,便会发作粉末涂料涂层份子间的链断而使机能变劣,即泛起粉化、脆裂、变色等征象。

 

  粉末涂料的天然老化是一个庞大的历程。要抑止此历程的停止,延伸使用寿命,进步其耐候机能,可从以下三个方面处理。

 

  2.1挑选耐候性好的树脂和固化剂

 

  重要是挑选更高一级的树脂,如:户外聚酯树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、氟树脂及响应的固化剂等。

 

  2.1.1纯聚酯系统

 

  纯聚酯系统现在应用于户外耐候的粉末涂料重要有两种,一种是聚酯/tgic系统,一种是聚酯/primid系统。

 

  聚酯/tgic粉末的凸起长处在于它的耐候性。现在在户外涂装范畴,它已成为人们优先发展的品。具有耐候性好、耐热性好、抗黄变等浩瀚长处。聚酯/tgic粉末涂料的最致命的瑕玷是固化剂tgic下毒性、情况破坏性和遗传毒性,其次是表面不如聚氨酯粉末涂料。

 

  聚酯/primid系统是因为tgic存在对人体或皮肤的刺激,而开辟的替代品。该系统具有平安无毒,回响反映活性稳固、易带电,贮存稳定性好,用量少等长处,瑕玷是易泛黄,易发生针孔。

 

  2.1.2丙烯酸系统

 

  丙烯酸粉末涂料的重要长处:因为丙烯酸树脂色浅,可配制通明和艳丽的淡色,且涂膜亮光、饱满、硬度下,不容易划伤,耐净化性好,优秀的保光保色性,有异常时兴的表面。它的重要瑕玷是其价钱偏高,涂膜的打击机能较差,与其它粉末涂料系统相溶性差。但其耐候性级别取聚酯/tgic系统险些一样。

 

  2.1.3聚氨酯系统

 

  聚氨酯是一种露氨基甲酸酯键的聚合物,聚氨酯粉末涂料是由羟基聚酯、关闭型多氰酯、颜挖料及助剂等构成的热固性粉末涂料。聚氨酯粉末涂料具有优秀品格的涂膜、极佳的机能,曾经正在建材外用部件和空调器等家电范畴得到了普遍的运用,正在我国,聚氨酯粉末涂料的机能正在被人们所熟悉,所占的比例会逐渐增添。

 

  其户外爆晒性和物理机械性能都可取纯聚酯/tgic粉末涂料相媲美。现在,海内粉末涂料厂家很少选用此范例的粉末涂料,除固化剂价钱高贵中,此范例的粉末涂料借存在以下的瑕玷:

 

  正在固化成膜历程中,要开释封闭剂,形成烘烤情况的空气污染,气息难闻;涂膜不宜过薄,不然易使涂膜发生针孔、气泡等缺点;烘烤固化温度下。

2.1.4氟树脂系统

 

  氟树脂粉末涂料作为修建中装潢用涂料,用于高层和超高层建筑物,具有极佳的耐光和耐化学品的机能,不只具有抗净化性,借具有自干净才能,可数年连结光亮如新的涂膜。热固性氟树脂粉末涂料造得的涂料的贮存稳定性好,涂膜的物理力学性能好,可经由过程系统内各组分的公道婚配很好的均衡涂膜的柔韧性、硬度、附着力等机能,涂膜的耐酸雨、臭氧、紫外线、化学药品机能特优,是粉末涂料中耐候性最好的种类。

 

  其瑕玷是生产过程中颜料疏散差,涂层外面光芒低,须高温烘烤,故使运用遭到了限定。

 

  综上所述,挑选高级树脂和固化剂的要领消费耐候性粉末涂料,均存在着肯定的局限性。对粉末涂料来讲,增加光稳定剂和抗氧剂及更公道的挑选质料,停止配方设想是最好计划。

 

  2.2增加光稳定剂和抗氧剂

 

  很多光稳定剂具有光稳定性和抗氧化两重成效。不同类型的光稳定剂具有差别的感化机理,并果粉末涂料的配方构成而同,光降解行动和特性也不尽雷同。因而选用时要稳重,并要经由过程实验考证。经由过程对粉末涂料天然历程和机理剖析,可接纳以下光稳固步伐。

 

  2.2.1增加紫外线吸收剂

 

  注重同一种紫外线吸收剂正在差别浓度、膜厚时其吸取紫外线的才能也是差别的,涂膜越厚紫外线吸收剂的防护结果越好。常用的紫外线吸收剂有二苯甲酮类化合物,苯并三唑类化合物。

 

  2.2.2增加猝灭剂

 

  重要是一些二价的有机镍化合物。因为有机镍光稳定剂具有优越的机能,20世纪80年月新品种开放对照生动,近年来,有机镍络合物果重金属离子的毒性题目,被其他无毒或低毒猝灭剂庖代。

 

  2.2.3增加自由基捕捉剂

 

  这类光稳定剂重要是受阻胺(hals)。

 

  2.2.4增加光屏障剂

 

  那是一类折射率大、吸取能力强的颜填料。它们正在粉末涂料中能反射或吸取紫外线,使光不克不及透入粉末涂料涂层内部,从而削减了紫外线的风险,起到了光屏障感化。

 

  2.2.5抗氧剂的感化机理及运用特性

 

  实在抗氧剂就是一种抑止或延缓聚合物氧化降解的物资。抗氧剂的种类许多,成效也不尽雷同,若是根据其机理去分类的话可分为两大类,一类叫链停止型抗氧剂,此类抗氧剂取高分子中发生的自由基回响反映中止链的增进也称为主抗氧剂。主抗氧剂有受阻酚类典范商标1010/1076,仲芳胺类;另外一类叫防备型抗氧剂,该类抗氧剂能抑止或减缓激发历程中自由基的天生,又称辅佐型抗氧剂。防备型抗氧剂有亚磷酸酯类,代表168、二硫代氨基甲酸金属盐类等。

 

  2.2.6抗氧剂的挑选

 

  ⑴变色性。抗氧剂的色变问题是我们思索的一个主要身分。一般而言酚类抗氧剂没有净化性,可用于无色或淡色系统,而芳胺类的则有较强的变色性和净化性。

  ⑵相容性。幻想的抗氧剂是正在粉末涂料聚合物里相容性好,那取决于抗氧剂的构造、品种、温度等身分。

  ⑶构成的构造。差别的粉末涂料构成构造会有差别的抗氧化才能,正在挑选抗氧剂时必需考虑到这类差异性。

  ⑷热的影响。热的影响极为主要,温度每上升10℃氧化速度约莫进步一倍。而正在100℃时氧化速度将是室温(20℃)的256倍。因而,高温下的氧化是一个非常重要的影响身分。必需挑选耐高温机能优越的抗氧剂。如二氢喹啉吖啶类正在高温下有特其余使用价值。

  ⑸金属离子的影响。变价金属离子如铜、铁、锰等微量元素的存在会减速聚合物的氧化,因而能够接纳金属离子钝化剂予以抵抗。

 

  2.2.7抗氧剂运用量

 

  抗氧剂的用量取决于粉末涂料的品种。交联系统、抗氧剂的效力、协同效应及本钱等身分。大多数抗氧剂皆有一个相宜的浓度值,正在相宜浓度以内用量增大抗氧才能增添,凌驾相宜浓度时有晦气的影响,另外借应思索抗氧剂的挥发、抽出、氧化丧失等身分。

 

  3、经心停止粉末涂料配方设想

 

  (1)正在挑选原材料时应制止选用易发生自由基的化合物,显着增进氧化回响反映的金属化合物和光敏物资,尽量挑选具有光屏障感化的原材料。以下是具有光屏障感化的原材料:

  ①炭黑吸光能力强,对一切粉末涂料皆能供应最好的耐候性。个中,以易加工的槽法炭黑结果最好,涂料用色素炭黑多用此法消费。此种炭黑呈酸性,含氧量3-5%,粒径30-35nm。浓度正在2%之内结果隐着。凌驾5%粉末涂料的物理机械性能会下落。取酸类抗氧剂并用时有协同感化,但取胺类抗氧剂并用时则呈匹敌效应。

  ②钛白 粉能反射波长340~360nm的紫外线。金红石型钛白 粉折射率2.72,其屏障效能大于锐钛型钛白 粉(折射率2.55)。并能吸取小于410nm的紫外线。

  ③氧化锌折射率2.03,是一种有用而价廉的光屏障剂。特别是对240~380nm局限的紫外线有较好的防护才能,粒径为0.11μm时效果最好。用量5~10%。若取抗氧剂(如二乙基二硫代氨基甲酸锌1%)并用,用量可削减至2%。

  ④、折射率1.5-1.7,正在波长300~400nm范围内,也有很高的反射性。

 

  另外,酞菁蓝、酞菁绿等有机颜料也有结果。氧化铁红细粒也很有用,但正在高温下却促使聚氯乙烯和有些聚合物降解。

 

  (1)选用光屏障剂时应注重颗粒的巨细、浓度、疏散状况和与其它添加剂的相互作用。粒径越小,结果越好。

  (2)正在选用光稳定剂时,应利求用量少而效能下。取树脂相容性好,不取树脂及其它助剂发作不良反应,且毒性小。

  (3)光稳定剂的复配每每会得到隐着的协同效应。应赐与正视,但应制止匹敌效应。

  (4)耐候性户内、中粉末涂料配方设想

 

  粉末涂料正在遭到日光照耀后会发作老化、黄变等征象,严峻天影响了我们对产物的表面及机能的需求,为了防备或低落这类趋向的发作,我们一般接纳增加光稳定剂或抗氧剂的体式格局去实现抗老化性。

  对户内、中粉末破坏性较大的,重要是太阳光中的紫外线,其次是氛围的氧化和雨水中的酸等有害物质。困此,正在挑选质料的基础上,粉末涂料配方中增加适当的光稳定剂,具有进步粉末涂料涂层耐候性的优越感化。特别是红色等淡色粉末,可防止变色发黄,正在配方中相宜的添加剂的运用确切能低落这类趋向的发作。

 

  4、粉末涂料耐候性的检测

 

  如今国际上广泛推行两种耐候性测试及评定要领:天然曝晒和野生减速老化(QUV)实验,并夸大两种实验要领要联合起来,综合思索,以得出越发牢靠的结论。

 

  4.1天然曝晒

 

  我们按前面配方造好的尺度榜样,插入曝晒架上,朝南偏向,并使榜样倾斜45°角,曝晒30天。

 

  4.2QUV实验

 

  QUV野生减速老化试验箱,快速、真实地再现阳光、雨、露对质料的损伤:只需求几天或几周工夫,QUV能够再现户外需求数月或数年才气发生的损坏:包孕退色、变色、亮度下落、粉化、龟裂、变恍惚、脆化、强度下落及氧化。

 

  接纳UVA340光源,运转150小时,个中:

  a、uv:0.68w/m2,60℃,4h;b、冷凝:50℃,4h;c、喷淋:3min。

 

  4.3烘烤实验

 

  为了对照几种添加剂的耐热机能,我们借做了耐热实验,接纳烘箱烘烤体式格局,烘烤前提为230℃/30min。

 以上测试效果只做为应用光稳定剂对照参考根据,不做别的质料的评价。

 

  (1)户内粉末耐候性都很差,然则光稳定剂的到场起到很大感化;

  (2)4#和7#榜样配方中,均出有加任何光稳定剂,曝晒和QUV实验均显着不如增加了光稳定剂的榜样;

  (3)接纳紫外线吸收剂和抗氧剂复配的2#和6#榜样配方,榜样光芒和色差皆起到了事半功倍的结果;

  (4)烘烤实验效果明显阐明:光稳定剂没有反抗耐热性的才能,处理耐热性,应增加抗黄变之类的助剂。

 

  5、结语

 

  处理粉末涂料涂膜耐候性的根本出路在于树脂的挑选,然则好的树脂也需求光稳定剂相配合。

 

  起首,要凭据树脂的特性选用光稳定剂,并注重光稳定剂的耐温性;第二、要掌握光稳定剂的用量,其实不是多多益善;第三、运用复合的要比单一的更有用;第四、正在选用光稳定剂时要思索与其它助剂的协同感化。

 

  粉末涂料的耐候性研讨,到现在为止也只是开端阶段,我国固然曾经是涂料大国,然则,如耐候性好的丙烯酸粉末涂料、聚氨酯粉末涂料和氟树脂粉末涂料,仍旧远远落伍于西方国家,以是,耐候性粉末涂料更深入天研讨取理论,会跟着社会的生长、手艺的前进、新材料的开辟而络续天进步。而增加光稳定剂是现在进步粉末涂料耐候性有用的浅易要领。