聚氨酯粉末防腐涂料

一、 聚氨酯粉末涂料的特性

作為一種主要耐候性粉末涂料的產(chǎn)品，聚氨酯粉末涂料具有以下優(yōu)勢(shì)：

①     在擠出過(guò)程中不會(huì)有反應(yīng)發(fā)生；

②     在一般固化溫度（140～200℃）下具有較低的熔融黏度，以便獲得良好的潤(rùn)濕性和流平性；

③     樹脂不含有相對(duì)分子量太高的聚合物，使得樹脂的軟化點(diǎn)和熔融溫度接近，從而使固化時(shí)的反應(yīng)速率相匹配；

④     有良好的力學(xué)性能和耐磨性；

⑤     有良好的物理儲(chǔ)存穩(wěn)定性；

⑥     有良好的耐化學(xué)腐蝕性；

⑦     耐候性優(yōu)異；

⑧     噴涂施工性能良好。

正是由于聚氨酯粉末涂料兼具優(yōu)異的裝飾性和耐候性，因此在家用電器、電氣設(shè)備、空調(diào)設(shè)備、道路柵欄、鋁型材、裝飾材料及汽車零件等方面得到廣泛應(yīng)用。目前這類粉末涂料統(tǒng)治著美國(guó)和日本的粉末市場(chǎng)，其產(chǎn)量已超過(guò)混合型粉末涂料。

但是，國(guó)內(nèi)粉末涂料廠家卻很少選用此類型的粉末涂料，除固化劑價(jià)格昂貴外，此類型的粉末涂料還存在如下缺點(diǎn)：

①     在固化成膜過(guò)程中，要釋放封閉劑，造成烘烤環(huán)境的空氣污染，氣味難聞。所以要在固化設(shè)備上加有回收封閉劑的處理裝置；

②     涂膜不宜過(guò)厚，否則易使涂膜產(chǎn)生針孔、氣泡等毛病；

③     烘烤固化溫度高。

二、聚氨酯粉末涂料的組成

聚氨酯粉末涂料的配制是利用聚酯樹脂中的羥基（R-OH）與異氰酸酯（R-N=C=O）反應(yīng)來(lái)完成，此交聯(lián)反應(yīng)會(huì)生成氨基甲酸酯鍵。異氰酸酯中的芳香族，由于耐候性差，很少選用，常選用脂及族的異佛爾酮二異氰酸酯（IPDI）和己二異氰酸酯（HDI）做固化劑。

目前，zui常用的體系是只在高于170℃以上才發(fā)生反應(yīng)的已內(nèi)酰胺封閉的異佛爾酮二異氰酸酯。除了已內(nèi)酰胺封閉外，還有如二氮丁酮基、環(huán)己酮肟等來(lái)封閉。

     填料方面：在對(duì)硬度及耐候性要求高的前提下選用多孔粉石英這種填料比較合適，多孔粉石英屬于一種火山灰沉積巖。該產(chǎn)品自然粒徑細(xì)（0.5μm左右），顆粒分布均勻，比表面積大（8.3m2/g），外形結(jié)構(gòu)近似球型無(wú)棱角狀。以電子顯微鏡圖象看，其表面全是納米級(jí)的介孔，平均孔徑約為8.8nm（納米）。多孔粉石英表面含有一定數(shù)量的羥基（-OH）-硅醇。作為極性官能團(tuán)，用于粉末涂料中有助于提高產(chǎn)品的附著力和粘結(jié)性。另一方面，由于羥基的存在，更容易通過(guò)偶聯(lián)劑表面處理，增加其交聯(lián)、補(bǔ)強(qiáng)的作用，增加產(chǎn)品的物理力學(xué)性能又可提高涂膜的拉伸強(qiáng)度。多孔粉石英中含有Zro2，二氧化鋯性質(zhì)穩(wěn)定，硬度高，加上多孔粉石英的多孔結(jié)構(gòu)使得涂料有較好的硬度表現(xiàn)，和抗沖擊的性能。

多孔粉石英屬于二氧化硅體系一種，SiO2含量高達(dá)98%，耐候性得到充分體現(xiàn)。使用的安全性也被認(rèn)可，已廣泛用于粉末涂料，廉價(jià)的多孔粉石英可以降低粉末涂料的成本，同時(shí)替代硫酸鋇以減少產(chǎn)品中可溶性鋇的含量，達(dá)到環(huán)保要求。

三、聚氨酯粉末涂料的幾種類型

1.亞光聚氨酯粉末涂料

亞光聚氨酯粉末涂料，主要是靠固化反應(yīng)期間引起不規(guī)則反應(yīng)速率和微觀結(jié)構(gòu)粗糙程度形成的涂膜，當(dāng)然實(shí)際應(yīng)用技術(shù)應(yīng)用于降低聚氨酯粉末涂料的光澤還應(yīng)包括：使用填料；加入微粉蠟之類不相混溶的材料，使用具有兩種不同活性的粉末的混合物；一種樹脂與兩種不同的固化劑的配制；兩種不同樹脂與一種固化劑的配制；使用分散的活性消光劑；使用兩種樹脂和兩種固化劑配制等。

亞光聚氨酯粉末涂料的配方如下：

原材料                 配方/%         原材料                  配方/%

聚氨酯樹脂（高羥基值）   117          安息香                     4

聚氨酯樹脂（低羥基值）   273          蠟粉                      10

封閉異氰酸酯             243          其他助劑                  40

流平劑                    10          顏料                      60

無(wú)光填料                 250    

按配方可得光澤度為5°左右的聚氨酯粉末涂料，根據(jù)高羥基值樹脂與低羥基值樹脂的比例、填料的品種及加入量，可以調(diào)整涂膜光澤。

商家常用的另一種消光方法是通過(guò)運(yùn)用兩種固化劑，一方面使帶有羥基的聚氨酯和己內(nèi)酰胺封閉的異氰酸酯進(jìn)行反應(yīng)；另一方面使固化交聯(lián)其羧基的聚氨酯進(jìn)行反應(yīng)，該種方法所制得的成品性能也比較穩(wěn)定。

2.透明聚氨酯粉末涂料

正由于聚氨酯粉末涂料具有優(yōu)異的流平性和光澤，粉末涂料涂裝的工業(yè)應(yīng)用日益增多，尤其近年來(lái)粉末涂料涂裝進(jìn)入汽車涂料領(lǐng)域。例如現(xiàn)在部分汽車的鋁輪轂噴涂大多數(shù)采用罩光清漆或者透明粉末涂料。聚酯透明粉末涂料作為一種比較優(yōu)異的聚酯型涂料，其優(yōu)點(diǎn)在于：①涂膜透明清晰、不泛黃、不起霧；②涂膜流平性佳，涂膜豐滿度好；③耐溶劑性能好；④耐擦傷性能優(yōu)異。

透明聚氨酯粉末涂料由羥基聚酯、封閉異氰酸酯、催化劑、助劑等組合配制，其配方如下：

原材料                 配方/質(zhì)量份         原材料                  配方/質(zhì)量份

聚氨酯樹脂                30～80          流平劑                     0.5～1.0

封閉異氰酸酯              15～20          消泡劑                     0.3～0.5

催化劑                    0.1～0.2        其他                         1～2

需要說(shuō)明的是，在選擇原材料的時(shí)候要考慮聚氨酯與固化劑的反應(yīng)活性及清晰度，還應(yīng)篩選具有高透明性的流平劑及其他助劑，同時(shí)要注意生產(chǎn)工藝，防止交叉污染的產(chǎn)生。

3.內(nèi)封閉低溫交聯(lián)固化體系

基于粉末涂料的發(fā)展方向，以及性能方面的考慮，開發(fā)內(nèi)封閉低溫交聯(lián)固化體系已成為聚氨酯粉末涂料的研究重點(diǎn)。因?yàn)橥夥忾]型IPDI的烘烤過(guò)程會(huì)釋放出揮發(fā)性的己內(nèi)酰胺，造成針孔、氣泡等弊病，對(duì)環(huán)境也存在影響。新興的內(nèi)封閉的IPDI技術(shù)，是在烘烤過(guò)程中，熱分解生成－NCO基，再與羥基聚酯樹脂反應(yīng)。

 此內(nèi)封閉型的IPDI固化體系所得涂膜性能*，只是光澤及流平性較外封閉

型IPDI差。

     聚氨酯粉末涂料的低溫固化，可從兩方面出發(fā)，一是選擇合適的固化劑，即適當(dāng)?shù)腎PDI及封閉劑，催化劑的控制；另一方面即選擇合適的樹脂。

4.聚氨酯粉末涂料及耐候型粉末涂料

隨著科技進(jìn)步和人民生活水平的提高，戶外耐候型粉末涂料以優(yōu)良的保光保色性而備受涂料工業(yè)界同仁所青睞，其應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛，所占*會(huì)有較大的增加。據(jù)2002年世界粉末涂料產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)，戶外類型的粉末涂料占到粉末涂料總量的38.5% 。

對(duì)于各種耐候型粉末涂料，其特點(diǎn)和性能比較表 1-1。

                表1-1  各種耐候型粉末涂料比較

注：1級(jí)表示zui差，10級(jí)表示。

聚氨酯粉末涂料具有優(yōu)良的涂膜、的性能，已經(jīng)在建材外用部件和空調(diào)等家電領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用。在我國(guó)，聚氨酯粉末涂料的性能正在被人們所認(rèn)識(shí)，所占的比例會(huì)逐步增加。