探究了建築鋁型（xíng）材用砂紋粉末塗料配方中聚酯樹脂類型的選擇、固化劑用量、顏填料類型的選擇對塗層耐候性能及耐水煮性能的影響，以及助劑對塗層紋（wén）理形態等的影響。

本研究（jiū）得到適用於戶外建築鋁型（xíng）材塗裝的耐候型（xíng）砂紋粉末塗料，且各性能指標均達到鋁型材（cái）相關（guān）國家標準要求。

金屬型（xíng）材以其優異的耐久（jiǔ）性、裝飾性和加工成型性等特點，廣泛用（yòng）於（yú）建築行業。而鋁（lǚ）型（xíng）材因其加工性（xìng）能佳、質輕等特（tè）點，占（zhàn）金屬型材（cái）用量的80%以上，因（yīn）此粉末塗（tú）料在鋁型材方麵（miàn）的應用（yòng）得到（dào）了迅速增（zēng）長。

尤其是粉（fěn）末塗料噴塗的鋁建材，與陽極氧化、電泳塗裝表麵處（chù）理方法相比（bǐ），對水和大氣（qì）的汙染（rǎn）程度、能耗明顯降低。

塗膜的機械性能如硬（yìng）度、耐磨性、耐酸性等指（zhǐ）標卻（què）大（dà）幅提高，使用壽命比普通陽（yáng）極氧化（huà）鋁材高出1倍，且色彩豐富，更能體現（xiàn）建築的多樣化（huà）、個（gè）性化。

目前粉（fěn）末靜電噴塗已成（chéng）為國內鋁型材表麵塗（tú）裝中的熱點，型材用粉末（mò）噴塗（tú）結合熱轉印技術會使其更時尚，使（shǐ）粉末噴塗的型材具有更大的發展空間。

現在應用於鋁型材的粉（fěn）末塗料（liào）大都是流平粉（fěn）末塗料，其耐候性一般，但是塗覆了流平粉末塗料的鋁型材在搬運過程中以及其（qí）使用環境導致表麵極易被刮花且易變（biàn）色。

因此鋁型材用（yòng）流平粉末塗料越來越成為非主流產品。而鋁型材用（yòng）砂紋粉末（mò）塗料恰恰解決了這個問題，正在被大量使用。

鋁型材因具有（yǒu）大量的邊角，因此一般采用靜電噴塗的粉末塗料難以將鋁型材邊角完全塗覆（fù），影響美觀；且由於鋁型材的特定使用環境，鋁型材粉末塗料必須具有良好的耐（nài）水煮性能，以避免其在使用過（guò）程中變色。

目前使（shǐ）用在鋁型材上的常規粉末塗料的邊角上粉率一般在40%左右，邊角上粉不足，影響邊角外觀；耐水煮的色（sè）差ΔE 一般在2.0 左右，目測已經能看出變色，影響使用。

因（yīn）此，本文從粉（fěn）末塗料的耐候性、耐水煮、邊角上粉等性能出發，針對鋁型材的使用環（huán）境研製出符合鋁型材使用的耐候性砂紋效果粉末塗料。

1、試驗部分

1.1 原材料

飽和羧基聚酯樹脂（zhī）（工業級），國產樹脂A、國產樹脂B、國產（chǎn）樹脂C、進口樹脂D、進口樹脂E；

三（sān）縮水甘油基異氰脲酸酯（TGIC，工業級），鞍山潤德精細化工有（yǒu）限公司；

金紅石型鈦白粉（工業（yè）級），杜邦公司；

硫酸鋇（BaSO4，工業級），國產（chǎn）；

粉末塗料通用顏料（工業級），汽巴（Ciba）公司；

粉（fěn）末塗料通用助劑（jì）（流平劑、安息香、脫（tuō）氣（qì）劑等，均為工業級（jí）），國產。

1.2 主要設備

Ф30型雙螺杆擠出機、萬能（néng）中藥粉碎機（jī）、ACM 磨粉係統、小型靜（jìng）電（diàn）噴塗設備、激光粒度分布儀、衝擊試驗（yàn）儀、鹽霧試驗箱、氙燈人工加速老化試驗儀等塗料及（jí）塗層性能（néng）檢測設備。

1.3 粉末塗料及塗層製備（bèi）

按比例稱取飽和羧基聚酯樹脂、異氰脲酸（suān）三縮水甘（gān）油酯、填料、常規助（zhù）劑、砂紋劑、膨潤土（tǔ）、增電劑、顏料，置於混料缸，充分混合並破碎，得（dé）到預混（hún）物料；

預混合後的物料進入（rù）雙螺杆擠出機擠出，擠出機加熱溫度控製在80～120℃；擠出後的物料經壓片、冷卻、粉碎機粉碎（suì）成粒（lì）徑（等效粒徑（jìng）D50）為20～45μm的粉體，然後篩分、包裝。噴塗工藝參數（shù）見表1。

2、結果與（yǔ）討論

2.1 聚酯樹（shù）脂的選擇

試驗選取了國產樹脂A、國產樹（shù）脂B、國產樹脂C、進口樹脂D以及進口樹脂E 等不同廠家的聚酯樹脂產品，按照相同配（pèi）方設計製備塗（tú）層樣板， 進行氙燈老（lǎo）化與耐水煮性能測試，得到的老化試驗數據見表2，耐水（shuǐ）煮性（xìng）能見表3。

從表2可知，國產樹脂B、進口樹脂E 製（zhì）備的塗層耐老化性能較好，其次是國產樹脂C。從鋁型材用粉末塗料對耐候性能要求高的（de）特（tè）點出發，選用國產（chǎn）樹脂B的產品作為塗料的樹（shù）脂成分。

由表（biǎo）3可以看出（chū），采用聚酯樹脂B時2h的耐水煮試驗色差能夠達到0.5 以內（nèi），目測已經看不出變化，性（xìng）能優良（liáng）。

其（qí）次，試驗選取國產樹脂（zhī）B廠不同（tóng）酸值類型（20～25、30～38、40～ 50mgKOH/g）聚酯樹（shù）脂，鞍山TGIC固化劑，選擇砂紋（wén）劑、膨潤土及填料硫酸鋇、鈦白粉等。

按照鋁型（xíng）材用砂紋粉粉末塗料設計，得到在酸值為30 ～38mgKOH/g的樹（shù）脂綜合性能最為優越。

其原因可能是酸值偏低時交聯密度不足，固化不夠完全，機（jī）械性能稍（shāo）差，酸值增大時，聚酯樹脂反應活性將增大，反應速度過快，塗層固化得過（guò）快，紋理效果難以控製。

而且飽（bǎo）和（hé）羧基聚酯樹脂是由多（duō）元醇與（yǔ）多元酸縮聚製得的，高（gāo）酸值聚酯樹脂的製備通常需添加偏苯三酸酐類的原材料，而該類物質會使塗層的耐候性能降低，因而考慮到耐候（hòu）性方麵，不適（shì）宜選（xuǎn）擇酸值太高的聚酯樹（shù）脂。

綜上所述，本試驗（yàn）選用國產樹脂（zhī）B廠酸值在30～38mgKOH/g範圍內的飽和羧基聚酯樹脂（zhī）。

2.2 固化劑用量的影響（xiǎng）

本試驗選用酸值為30～38mgKOH/g的飽和羧基聚酯樹脂（國產樹脂B），添加鈦白粉、砂紋劑、膨潤土等，按照鋁型材（cái）用粉末塗料（liào）設計配方，對比了TGIC用量對塗層相關（guān）性能的（de）影（yǐng）響，試驗結果見表4。

從表（biǎo）4不難看（kàn）出，當固化劑用量比較少時，塗層的耐化學品性能和物理性能相對較差，這是由體係固化不完全造成的（de），但是當固化劑用（yòng）量超（chāo）過一定的程度，不但會增加配（pèi）方成（chéng）本（běn），還會因為膠化速度急劇增大而影響塗層紋路的效果（guǒ）。

另外不同樹脂生產廠商（shāng）生產的聚酯樹脂酸值的（de）範圍各有差異（yì），即使是同一公司的同一產品，不同（tóng）的生產批次其酸值也或多或少（shǎo）存在一些變動。

所以在設計配方時，應當根據（jù）所選用聚酯樹脂酸值的具（jù）體情況，首先計算固化劑的理論用量（liàng），然（rán）後在此（cǐ）理論基礎上（shàng）通過（guò）具體試驗進行驗證，並最終確定實際固化劑用量。

本試驗選取的酸值為30～38mgKOH/g的聚酯樹脂，對其選取鞍山TGIC 作為（wéi）固（gù）化劑，推薦14.5～15.5g/200g樹脂的配方用量。

2.3 填料的影響

製備鋁型材用耐候型砂紋粉末（mò）塗料時（shí），因其耐候性能要求較高，填料通常選用（yòng）硫酸鋇。

硫酸鋇有天然硫（liú）酸鋇（bèi）（重（chóng）晶石，250目）、8000鋇（8 000目）、沉澱硫酸鋇（10000 ～ 20000目）幾（jǐ）種，在（zài）使用中，通（tōng）常通過選用硫酸鋇的（de）種類來調節（jiē）砂紋粉的紋路大小與形（xíng）態，見表5。

加入（rù）填（tián）料的量越（yuè）多，相對應的吸油量也就越大，通常鈦白粉的（de）吸（xī）油量在20%～22%，硫酸鋇的吸油量在10%～15%，吸油量越大，塗層凸凹程（chéng）度就越強；

硫（liú）酸鋇的粒度大小決定了它的吸油（yóu）量的多少，沉澱（diàn）硫酸鋇的粒度最小（xiǎo），在（zài）2～5μm範圍，其比表麵積最大，吸油量也越大，因此凸凹程度（dù）也越強。

2.4 顏料對耐水煮性能的影響

對於一些純色的粉末塗料，耐水煮（zhǔ）測試後色差容易控製，能達到0.5 左右，多采用耐候型無機（jī）顏料，如：鐵黑、碳黑、鉻黃、鐵紅、鈦藍、鈦青（qīng）、群青（qīng）、鈦綠等。

對（duì）於一些鮮（xiān）豔的粉末塗料，耐水（shuǐ）煮時色差較大，主要選擇（zé）一些耐高溫性能較好的有機顏料（liào）。試驗研究了不同種（zhǒng）類的顏料耐水煮性能的差別，見表6。

由表6可以看（kàn）出，對於1#、2#、3# 試樣，顏色越來（lái）越鮮豔時，耐（nài）水煮時其色差（chà）變化越（yuè）來越（yuè）大，說明顏色越鮮豔其（qí）耐水煮性能越（yuè）差；

對（duì）於3#、4# 試樣，3#采用無機紅顏料，4#采用有機紅顏料，4#的色差變化大於3#，說明有機顏料的耐水煮性能稍差，因此對於一些鮮豔顏色的調試應盡（jìn）量選用一（yī）些耐高（gāo）溫的有機顏料。

2.5 砂紋（wén）粉紋路的研究

一般通過砂紋粉配方中（zhōng）的砂（shā）紋劑與膨潤土來控製紋路的粗細（xì）、光澤（zé）、凸起程度，也通過樹脂的反應性來控（kòng）製紋（wén）路的（de）凸起（qǐ）程（chéng）度，通過粉末粒度大小來調節（jiē）紋路的（de）粗細，見表7。

、

由表7可（kě）以看出，當（dāng）砂紋劑在0.5%～1.0%範圍時（shí）塗層紋理逐漸減小，當達（dá）到（dào）1.5%時，砂紋紋理又開（kāi）始變大。可以通過調節膨潤土的量在（zài）一定程（chéng）度上調節紋路凸起程度與光澤高低（dī）。

2.6 耐（nài）候型鋁型材砂紋粉末塗料（liào）的配方及性能

通過上述針對聚酯樹脂、固化劑種類（lèi）及用量、填（tián）料種（zhǒng）類及助劑用量的篩選和研（yán）究，應用於鋁型材的節（jiē）能環保耐候型粉（fěn）末塗（tú）料配方構成及性能（néng）指標見表（biǎo）8～9。

具體生產時可依據用戶的需要添加對應的顏料及其他功能性助劑，可得到外觀與（yǔ）顏（yán）色各異的塗層。

3、結語

耐候型砂（shā）紋粉末塗料以其良好的耐刮傷性能，在鋁（lǚ）型材行（háng）業中的使用越來越廣泛，並逐（zhú）步替代之前的流平粉。由於鋁型（xíng）材的特定使用環境，鋁型材（cái）粉（fěn）末塗料必須具有良好的耐水煮與耐候性能（néng）。

來源：廣州擎天（tiān）材料科技有限公司