【正文】 4。 UV 固化的粉末涂料在含有顏料的產品（如紅色或黃色）上的使用存在不足，光引發(fā)劑的品種、用量及紫外光源和固化時的溫度會影響涂膜的固化。 環(huán)氧樹脂可通過使用絡合陽離子鹽作為光引發(fā)劑在紫外射線照射下進行陽離子聚合。 ? 紫外射線（ UV）固化的粉末涂料 UV 固化的粉末涂料噴涂于物體上，首先被紅外射線（ IR）熔化（這樣就不會使基材過熱），粉末粒子熔結成為連續(xù)的涂膜，再通過UV 輻射，在光引發(fā)劑的作用下 涂膜交聯(lián)固化。這類材 料要求涂層在低于 150℃的情況下固化成膜，以羧酸 /環(huán)氧為固化體系的粉末涂料也能在 150℃以下可以被催化固化，但此時，粉末涂料在平衡儲存穩(wěn)定性、熔融流動性和固化之間的關系就成了問題，輻射固化的粉末涂料則有效地解決了這之間的矛盾。有機硅粉末涂料主要用于換熱器、消聲器、排氣煙囪、發(fā)動機和燒烤設備等的涂裝。在縮聚反應中剩余的未反應的硅醇基在以后的成膜時發(fā)生縮合或與其它聚合物進行交聯(lián)反應。粉末涂料用硅樹脂是高分子聚合物，含有甲基和（或）苯基取代基團。 在不飽和聚酯樹脂中引入抗厭氧固化的烯丙基（如含有烯丙基的酸或醇參與酯化縮聚），可以解決不飽和體系的厭氧固化缺陷，這種不飽和聚酯樹脂粉末涂料有可能在厚層涂膜涂裝和低溫固化領域（如在 MDF 的涂裝方面）得以發(fā)揮作用。用于紫外線固化的不飽和聚酯樹脂粉末涂料中只需 要加入光引發(fā)劑，不需要加入對儲存穩(wěn)定性有害的過氧化物催化劑，該體系的粉末涂料有很好的貯存性 ,涂膜流平好 ,可以低溫固化。由于不飽和聚酯樹脂厭氧固化造成涂膜表面強度不夠好 ,使用引發(fā)劑和催化劑體系的不飽和聚酯樹脂粉末涂料除了在模具的模內使用外，在其它方面的實際應用很少見。不飽和聚酯樹脂可通過有機胺或有機金屬鈷鹽引發(fā)固 化，快速固化時還需要加入一定量的過氧化合物，如過氧化苯甲?；蜻^氧化酮等催化劑，會導致粉末涂料的儲存穩(wěn)定性不好。樹脂分子中的雙鍵是通過使用一定量的不飽和二元酸或不飽和二元醇引入不飽和雙鍵，由于不飽和二元醇的來源和價格問題，一般都使用不飽和二元酸，如順丁烯二酸（酐）或其反式結構的富馬酸來生產不飽和聚酯樹脂。最新開發(fā)的純丙烯酸粉末涂料通過粉末涂料顆粒的細微化改善了涂膜的平整度，耐候性也有了很大的改善，盡管達不到溶劑型涂料的水平，迫于環(huán)保的壓力，一些國際知名的轎車生產商已經在嘗試使用丙烯酸粉末涂料對整車進行涂裝了。 開發(fā)丙烯酸粉末涂料是基于丙烯酸樹脂在溶劑型涂料中表現出來的優(yōu)異的耐紫外線性能、透明性和耐烘烤黃變性能夠應用于汽車的外用涂裝方面的。他們還開發(fā)了使用羥基丙烯酸樹脂和雙酚 A 型環(huán)氧樹脂組合的粉末涂料，這一體系融合了丙烯酸樹脂的耐紫外線型、堅硬等性能，以及環(huán)氧樹脂的柔韌性和耐化學藥品性。使用羥基丙烯酸樹脂作基料，用己內酰 胺封端的 IPDI—— 己二醇加成物作固化劑，得到的涂膜具有較好的柔韌性、光澤、耐化學品性和耐溶劑性。這種體系的粉末涂料，在機械性能、耐候性，特別是表面抗磨損性方面都不及傳統(tǒng)的 TGIC 或羥烷基酰胺體系的粉末涂料。固化劑中的脂肪長鏈為固化涂膜提供了一定的柔韌性和抗沖擊性，相比其它通用粉末涂料體系還有很大的差距。由于聚合物中不含官能團的那部分分子（包括低官能度的分子）降低涂膜機械性能，過高官能度的那部分分子所形成交聯(lián)聚合物的交聯(lián)密度過大增強涂膜的機械性能，其綜合結果是交聯(lián)涂膜的柔韌性低、抗沖擊性能差。比如丙烯酸、甲基丙烯酸是引入羧基；丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸羥乙酯、丙烯酸羥丙酯是引入羥基；甲基丙烯酸縮水甘油酯（ GMA）是引入環(huán)氧基等。 丙烯酸型粉末涂料 使用含有活性官能團丙烯酸聚合物制成的粉末涂料為熱固性丙烯酸型粉末涂料。 多異氰酸酯固化的純聚酯粉末涂料具有極好的裝飾性和機械性能，其耐化學性能和耐水性也很好，在低溫情況下容易開 裂。經過改進的 BF1300 等產品的官能度可達到 ，通過通過 200℃ /8min 固化，涂膜具有很好的機械性能，用 1%的洗滌液于 74℃浸泡 500 小時，或 90℃水中浸泡500 小時，涂膜的保光率可以超過 80%。自封閉的 IPDI 聚合物不存在揮發(fā)的問題，涂膜流 平一般。 己內酰胺封閉的 IPDI 齊聚物在固化反應過程中封閉劑己內酰胺被解封并釋放出來，生成的涂料涂膜產生針孔或氣泡，不易厚涂。熔融范圍是 105～ 115℃，總 NCO 含量是 %，游離 NCO 含量小于 1%，在固化時 98%的縮脲二酮轉化成 IPDI 與聚脂中的羥基進行交聯(lián)反應， BF1540 類固化劑交聯(lián)反應沒有副產物，在 120℃基礎是不會發(fā)生預交聯(lián)的，可以使用粉末的通用設備來生產。己內酰胺封閉的異佛爾酮二異氰酸酯（ IPDI）多元醇的齊聚物最具代表性的商品是 Degussa 公司的 BF1530，玻璃轉化溫度約 50℃， 熔融溫度在 75～ 90℃范圍內， 解 封溫度是 160～170℃， 異氰酸酯基（ NCO）的含量為 15%，游離的 NCO 基團含量小于1%。 羥基聚酯最重要也是應用最普遍的一類固化劑是己內酰胺封閉的異佛爾酮二異氰酸酯（ IPDI）多元醇的齊聚物或自封閉異佛爾酮二異氰酸酯聚合物。反過來 1mgKOH 與 1/56100 摩爾的羥基相當。單位是 mgKOH/g， mgKOH 是度量羥基的單位。 與羧基聚酯樹脂相反， 在聚酯合成配方中的多元醇過量， 端羥基聚酯樹脂的表達式為：HOR’(OOCRCOOR’)nOH。 多異氰酸酯固化的純聚酯粉末涂料（聚氨酯粉末涂料） 聚氨酯粉末涂料是指封閉的異氰酸酯固化端羥基的飽和聚酯樹脂體系的粉末涂料。與 TGIC 體系的粉末涂料相比較，羥烷基酰胺體系的粉末涂料，在耐候性方面沒有差別，在高溫下的耐濕氣、耐水性、耐洗滌液方面稍有不足。 目前，許多聚酯樹脂的生產廠家相繼開發(fā)了針對羥烷基酰胺固化劑的低官能度專用聚酯樹脂，從不同程度解決了光澤不高的缺陷。 通過羥烷基酰胺的結構式可以看出，該固化劑的官能度為 4，因此與之配套的聚酯樹脂的官能度要比用于 TGIC 的還要低，才能達到合適的交聯(lián)密度和膠化時間。由于沒有有效的固化促進劑，固化速度不易調整，只能通過選擇不同的聚酯來實現膠化時間的變動。 β羥烷基酰胺固化劑具有用量少、固化溫度低（ 150℃即開始反應）、產品品質一致性好、無毒等優(yōu)點。分子結構式見下圖： 由于產品純度問題或加有添加劑，羥烷基酰胺固化劑的實際當量按 82～ 100計 算。最常用的是化學名稱為 N,N,N’ ,N’ 四 (β 羥乙基 )己二酰胺，商品名稱是 XL552，國內的牌號為 T105 等。其中， PT910 或 PT912 與端羧基聚酯樹脂固化后的 涂膜性能與 TGIC 相當，使用這兩種固化劑都會降低聚酯的 Tg,降低粉體的儲存性能。 DGT 的官能度為 2，單獨使用會造成 DGT 使用量偏大，聚酯樹脂的 Tg 有較大的降低。 其它含有 活性環(huán)氧基團的固化劑還有偏苯三甲酸三縮水甘油酯和對苯二甲酸二縮水甘油酯混合物，它們的結構式分別如下： 常溫下偏苯三甲酸三縮水甘油酯（簡稱 TML） 是液體形態(tài)，對苯二甲酸二縮水甘油酯（簡稱 DGT）是結晶固體。 目前很多國家已經用 TGIC 的衍生物 —— 三β— 甲基縮水甘油基異氰脲酸酯替代 TGIC 作為固化劑，商品名稱：MT239，其分子結構如下： MT239在耐候性和耐化學性能方面接近 TGIC。選用不同的多元醇和多元酸合成的聚酯樹脂在耐候性等方面會有差異，不同的多元酸和多元醇對樹脂性能的影響見表 32： 表 32 不同的多元酸和多元醇對樹脂性能的影響 活性 官能度 交聯(lián)密度 粘度 Tg 韌性 沖擊 耐候性 硬度 對苯二甲酸 + + + 間苯二甲酸 + + + 己二酸 + + 偏苯三酸酐 + + + + + + 新戊二醇 + + + 乙二醇 + 丙二醇 + + 己二醇 + 三羥甲基丙烷 + + + + +為性能增強； 為性能降低 TGIC 的計算公式： TGIC 可以和聚酯樹脂形成溶液狀態(tài)，導致聚酯的玻璃轉化溫度Tg 降低， TGIC 對聚酯樹脂的用量每 1%降低其玻璃轉化溫度 2℃，一般情況下 TGIC 的用量是樹脂的 7%， TGIC 固化的聚酯樹脂的玻璃轉化溫度應高于 60℃才能保證 正常的磨粉和粉末儲藏的穩(wěn)定性。 TGIC 固化的純聚酯粉末涂料 TGIC（又稱三縮水甘油基三聚異氰酸酯、異氰脲酸三縮水甘油酯）是目前使用最廣泛的用于戶外粉末涂料的羧基聚酯固化劑，分子結構式如下： TGIC 的熔融溫度 120℃，粘度（ 120℃） ～ ?S，環(huán)氧當量 102～ 109 克 /當量 ，熱和光穩(wěn)定性及耐候性優(yōu)良，與聚酯樹脂有很好的相容性，固化后的機械性能和電性能好，透明度很好。 純聚酯型粉末涂料 聚酯粉末涂料是繼環(huán)氧和環(huán)氧 /聚酯粉末涂料之后發(fā)展起來的熱固性耐候性粉末涂料。低酸值的聚酯樹脂使體系的熔融粘度變大，低熔融粘度的環(huán)氧樹脂的用量減少，在粉末涂料加工性能較差、往往造成擠出混煉不均勻，機械性能變差（如70/30的體系），涂膜的豐滿度和流平性降低。熱固性的聚酯樹脂是具有一定官能度和 分子量的聚合物，其官能度 Fn與數均分子量 Mn的關系如下： 其中 Av表示聚酯樹脂的酸值。 ?官能度 所謂官能度就是 化合物中官能團的數目就叫官能度 。 聚酯樹脂的玻璃化溫度對粉末涂料生產（特別是磨粉）和儲運有很大影響，玻璃化溫度較低的聚酯樹脂會使材料稍遇溫度升高就具有彈性而不好 磨粉，在儲運過程中容易結塊。在實踐使用中也發(fā)現有時將聚酯樹脂粘度值的幅度提高較大時，玻璃化溫度的增加并不明顯。聚合物數均分子量與玻璃化溫度的關系式如下： 其中 A 是常數， 是數均分子量 Mn 最大時的玻璃化溫度。 粉末涂料在生產中的冷卻、磨粉以及產品的儲運時 需 要考慮這一指標。對于未固化的聚酯樹脂來說，我們可以把玻璃化溫度理解為 樹脂的玻璃態(tài)與樹脂的高彈態(tài)相互轉變 時的溫度。 ? 玻璃化溫度 Tg 對于聚酯樹脂這種無定形材料來說，當從低溫開始加熱樹脂固體時，隨著溫度的升高，其比容（單位質量的體積）有個緩慢的增加，當溫度升高到某一點時，隨著溫度的升高，樹脂比容的增加速度會有增大的變化，這個比容增速發(fā)生變化的溫度點稱之為玻璃轉化溫度，簡稱玻璃化溫度 Tg。未固化樹脂的分子量大的，固化后的熱固性樹脂的分子量相應大，涂膜強度和耐性就高；未固化樹脂的分子量小的，固化后的熱固性樹脂的分子量相應也小，涂膜強度和耐性就低。 未固化聚酯樹脂的粘度對固化后涂膜性能的影響則表現在聚酯樹脂的分子量方面，對于聚合度較低的聚合物，樹脂的粘度 μ 與其數均分子量 Mn 符合如下關系式： ㏒ μ=A ㏒ Mn+B， 其中 A、 B 是和聚合度有關的常數，聚合度越高 A 值越大，樹脂的數均分子量越大，其粘度呈 A 次冪的級數增大。經驗表明，在擠出設備這種中低剪切速率下，潤濕分散作用則顯得較重要，在高剪切速率下，剪切分散作用較明顯。 顏料的分散是樹脂對顏料的浸潤過程，我們可以把顏料的聚集團表面看作是無數個毛細管，那么液體滲入毛細管的速度 U 如下式： 其中， r 是毛細孔的半徑， μ 是熔體樹脂的粘度， K 是與樹 脂表面張力有關的常數。 D 其中 D 為剪切速率。 樹脂粘度對加工性能的影響表現在擠出時樹脂對顏料的剪切、潤濕和混合溶解過程。 聚酯 樹脂的分子量是影響樹脂粘度的重要因素，樹脂分子量越大，粘度越大，溫度越高 ，粘度越低。 粘度的表示有許多種，常用動力粘度，即 面積各為 1m2 并相距1m 的兩層流體，以 1m/s 的速度作相對運動時所產生的內摩擦力。粘度是用來衡量粘滯力大小的一個物性數據 ， 是 度量流體粘性大小的物理量 ， 其大小由物質種類、溫度等因素決定。 表 31 不同酸值的聚酯樹脂對粉末涂料及涂膜性能的影響 聚酯樹脂與環(huán)氧樹脂的比例 50/50 60/40 70/30 對顏料的剪切分散性能 + + + 對顏料的潤濕分散性能 + +/ 柔韌性 + ++ ++ 化學穩(wěn)定性 + ++ ++ 粉碎性能 ++ ++ + 靜電噴涂時的帶電性能 + + + 摩擦帶電性能 + + ++ 高光應用 + + 低光應用 ++ ++ 邊角覆蓋性 +/ + + 附著性能 ++ ++ + 耐溶劑性能 ++ + +～ 耐酸性 ++ ++ ++ 耐堿性 + + +～ 耐磨性 + + +～ 抗損傷性能 ++ ++ + 耐洗滌劑性能 ++ ++ + 耐涂抹性能 鉛筆硬度 + + + 室內抗黃變性能 + + ++ 耐污染性 + + + +為性能加強； 為性能降低 ? 軟化點 參照環(huán)氧樹脂的軟化點。 酸值是用來計算固化劑用量的指標依據，環(huán)氧聚酯混合型體系的粉末涂料中，環(huán)氧樹脂和聚酯樹脂互為固化劑，兩 者的用量可按照以下公式來計算： 由上面公式可以看出