建材耐候性粉末涂料水煮性能研究

  引言：運用于工程建筑鋁合金型材構造的涂膜都是有一定的耐侯級別和耐水煮性能規定，而通常因為涂膜耐水煮性能不合格使其在儲放或運送全過程中，在高溫高環境濕度氣溫下長期性與水蒸汽觸碰，而造成涂膜表面色變和粘合力不太好，因而確保涂膜有優良的耐水煮性能十分重要。

  現行標準裝飾建材規范GB，AAMA，Qualicoat等都對涂膜耐水煮有一定規定，而各大中型鋁合金型材廠其本身對鋁合金型材涂膜的耐候性和清煮性能也都是有確立的有關規范。

  文中關鍵依據Qualicoat規范中髙壓清煮測試標準，來科學研究裝飾建材超耐侯組份消光商品耐水煮性能的影響因素。

  1 序言

  鋁型材是窗門和建筑幕墻的關鍵構造，在工程建筑行業被廣泛運用。沒經表層處理的擠壓成型鋁型材外型單一，而且在濕冷空氣中非常容易被強酸強堿浸蝕，因此難以達到建筑裝飾材料高裝飾藝術和強耐侯的規定。

  為了更好地提升裝飾設計實際效果、提高抗腐蝕及增加使用期限，鋁合金型材一般都需要開展表層處理。鋁合金型材表層處理技術性可分成陽極氧化處理解決、陽極氧化處理-電泳原理解決、有機涂層解決三大類。

  在其中，有機涂層解決包含靜電粉末噴涂、氟碳漆。粉末狀鍍層其部分薄厚應操縱在40~120μm中間，粉末狀鍍層經久耐用，耐溶劑物質性能好，生產制造簡易，在鋁合金型材表層處理中占據很大比例。

  在中國新一輪的VOCs污染治理行動中，綠色節能建筑深受青睞，應用VOCs排出合格的工程建筑裝修涂料是重要。

  油改粉早已在全力實行，靜電粉末做為一種翠綠色節能型建筑涂料在色調和光澤度長久層面好于液態建筑涂料，在別的性能檢測中，耐磨損、耐刮傷和耐久度等層面也顯著好于液態建筑涂料，零VOC，無有害重金屬超標，治理空氣污染等環境保護特點使其替代油性漆變成大勢所趨。

  鋁合金型材中的靜電粉末，現階段常見為耐候性聚脂靜電粉末，靜電粉末用的聚酯樹脂大部分為飽和狀態型的，一般大家按其端基的構造可分成端梭基和端甲基兩類。

  端梭基聚脂的數均含量在2000~8000g/mol中間，酸值從2~100mgKOH/g。

  在其中，中、高酸值(45~85mgKOH/g)一般用以環氧樹脂/聚脂復合型靜電粉末中，低中酸值(20~45mgKOH/g)的聚脂用異氰酸三縮水甘油醋(TGIC)、羥烷基氟苯(HAA)作環氧固化劑制取耐候性非凡的純聚脂靜電粉末。

  海外檢驗涂膜清煮性能的方式 關鍵有：QUALICOAT 14th規范中的耐開水性實驗方式 ：(1)開水過熱蒸汽實驗(2h、無劃格、用膠布粘撕)；(2)開水高壓試驗(lh、無劃格、用膠布粘撕)。

  性能規定為：鍍層經開水實驗后，不需有掉下來以及他缺點，容許有輕度色調轉變。AAMA規范中沒有對耐開水性能作規定，可是在粘合力實驗中有表明：開水過熱蒸汽實驗(20min、劃格、用膠布粘撕)。

  性能規定：在劃格地區內的鍍層應無掉下來，表層不可以有汽泡。2個規范對鍍層的磨練偏重于粘合力。

  現階段中國國家標準是GB 5237.1-2017《鋁合金建筑型材第1部分粉末噴涂型材》中的耐開水性能實驗方式 ：

  (1) 開水過熱蒸汽實驗(2h)；(2)開水高壓試驗(1h)。規定：鍍層表層不應該有汽泡、皺褶、水痕和掉下來等缺點，可是顏色稍有轉變是容許的。國家標準對鍍層規定反映在工藝性能。

  2 試驗檢測一部分

  2.1 測試標準

  文中全部檢測規范見表2-1-1。

  2.2 實驗儀器

  雙單螺桿擠出機SLJ-30D：(煙臺市東輝粉末狀機器設備有限責任公司)；磨粉設備ACM(煙臺市東源粉末狀機器設備有限責任公司)、靜電噴涂機(.上海市金龍)、電烤箱、膜厚儀(BYK)， 光澤儀(BYK)，清煮壓力鍋(康佳)、醫用鑷子、劃格器、膠帶、過濾紙。

  試劑：雙蒸水，合乎GB/T 6682中三級水要求的規定。

  2.3 關鍵原料

  超耐侯高矮酸值環氧樹脂(Allnex)；HAA環氧固化劑(EMS)；TEPIC(Nissan)，流平劑(Estron)；安息香(制勝)；蠟粉(英國三葉)；TiO2(科慕)；炭黑(Evonik)；消光硫酸鋇(華佳)；改性材料包復硫酸鋇等。

  2.4 秘方設計方案

  按裝飾建材耐候性雙組份消光基本原理設計方案秘方。

  2.5 耐候性靜電粉末的制取

  按設計方案秘方目錄稱量聚酯樹脂、環氧固化劑、改性劑和顏填充料，將原材料混和勻稱，添加雙單螺桿擠出機混煉膠擠壓，制冷后將其粉碎、研磨成粉篩粉。

  把各自制做的高矮酸成分靜電粉末相等干混，用靜電粉末噴涂機器設備將所混的粉末狀勻稱噴漆于磷化鋁板上，隨后放進200℃電烤箱中烤制15min后取下，制冷至室內溫度。

  2.6 髙壓清煮檢測

  在壓力鍋中引入2/3容量的雙蒸水，將制做好的樣版放進壓力鍋中，樣版與樣版要有一定間距，另外不可以與壓力鍋壁觸碰，確保檢測樣版長短最少2/3泡浸于水里。

  設定好壓力鍋工作壓力操縱在0.1 Mpa，當氣壓表升高至0.1Mpa時，記時測試1鐘頭。檢測結束后取下，馬上用水流清洗表層，再用過濾紙吸走表層水份。

  3 結果與探討

  3.1 聚酯樹脂的危害

  不一樣環氧樹脂耐水煮性能不一樣，例如環氧樹脂聚氨酯材料和丙烯酸乳液耐水煮性能總體好些于聚酯樹脂。

  聚酯樹脂因為自身結構單元中帶有酯鍵，缺乏充足的苯環結構，與環氧固化劑產生反映后會帶有殘余甲基，更非常容易與水分融合，進而造成涂膜毀壞。

  耐候性端羧基聚酯樹脂廣泛運用于室外裝飾建材，是當今流行靜電粉末的破乳化學物質，破乳基本原理是聚酯樹脂的羧基與環氧固化劑出示的環氧樹脂基或甲基產生化學交聯反映，產生熱固性塑料漆層。

  在這個反映全過程中，聚酯樹脂殘余的甲基與環氧固化劑(TGIC或HAA)中環氧樹脂基是難以加成反應為醚，而聚酯樹脂的中羧基則非常容易與環氧樹脂基反映成酯，故端羧基聚脂的甲基在靜電粉末干固破乳全過程中殘余出來。

  根據比照幾種不一樣甲基成分的羧基聚酯樹脂，科學研究聚酯樹脂中殘余甲基量對涂膜耐水煮性能的危害，圖3-1表明伴隨著聚脂殘余甲基成分的提升，其靜電粉末漆層的耐開水煮性能逐漸隨著減少。

  這是由于甲基吸附水分子結構后，這種水分在高溫下會水解反應其挨近的酯鍵，造成 生物大分子解鏈，漆層光滑度降低。

  環氧樹脂黏度的升高其清煮后的保光率也呈持續上升的發展趨勢，這是由于當酸值一定時，黏度上升環氧樹脂含量提升，酯鍵更難水解反應；環氧樹脂殘余甲基成分減少，環氧樹脂的吸水性減少，這兩個要素協同效應造成 環氧樹脂耐水煮性能提升。

  在工程建筑主要用途，靜電粉末的耐侯性能十分關鍵，一般規定涂膜能確保十年或更長期的超耐侯性能。

  造成 涂膜脫層的要素關鍵為：紫外光可以毀壞涂膜表層的環氧樹脂構造，會產生乳白色粉末狀類的化學物質；選用人力加快型耐侯實驗，仿真模擬涂膜在戶外運用的自然環境，能夠 在較短期內內得到相當于長期耐侯的檢測結果。

  而涂膜的耐侯性能與耐水煮性能也是有一定的關聯，選擇a，b，c三種耐候性環氧樹脂，其耐候性級別各自為a

  由表3-1-2和圖3-1能夠 看得出涂膜的清煮性能與涂膜的耐侯性能呈成正比。環氧樹脂酸值的尺寸從源頭上決策了鍍層的交聯密度。

  酸值越大意味著鍍層能夠 產生高些交聯密度的鍍層，相對鍍層耐水性能便會越好，因此挑選高酸值的環氧樹脂，或提升反映涂膜的交聯密度會出現更強的耐水煮實際效果。

  3.2 顏填充料的危害

  靜電粉末中常見的填充料種類有硫酸鋇(重晶石粉、沉淀硫酸鋇)碳酸氫鈣、輕鈣粉、絹云母和瓷土等。

  硫酸鋇的耐候性和耐水性能都需要好于碳酸氫鈣，而絹云母因為磷塊狀結晶構造可提高鍍層的高密度性，阻攔水份滲透到，可大幅度提高涂膜的耐候性，抗透水性性能。幾類填充料耐水性能：絹云母、瓷土>硫酸鋇、輕鈣粉>碳酸氫鈣。

  室外耐候性組份商品一般用消光純硫酸鋇A，耐侯級別規定高的能夠 應用氯化鋁或經表層包復解決過的硫酸鋇B。根據比照檢測二種硫酸鋇對涂膜耐水煮性能的危害，檢測結果如表3-2-1。

  從表3-2-1和圖3-2能夠 看得出，選用硫酸鋇B的涂膜髙壓清煮后表層和保光率顯著好于硫酸鋇A。

  因為目前市面上一般的沉淀硫酸鋇是---種吸水性碳酸鹽，而靜電粉末的行為主體破乳化學物質是環氧樹脂。

  因此沉淀硫酸鋇和環氧樹脂中間等同于一種物理學混和，相溶性差，產生涂膜后環氧樹脂和沉淀硫酸鋇融合的結構域就變成涂膜的薄弱環節，非常容易水分進到，特別是在高溫排水分子結構更非常容易滲入進到，進而造成涂膜毀壞無效。

  因為沉淀硫酸鋇的吸水性，會造成 涂膜的耐水煮性降低，而大家選擇的硫酸鋇B為歷經表層包復解決過，能飄浮于河面上，具備非常好的疏水性。

  一般百分之百純色漿對徐料的耐水性不容易有顯著的危害。有一些色漿會用表層改性劑開展解決，假如表層改性劑是吸水性的表活劑則會大幅度降低建筑涂料的耐水性。

  比如，一些甲酰胺類色漿自身耐水煮性就較為差，假如再帶有吸水性表層改性劑，其清煮時對鍍層的危害會更高。

  除開色漿表層吸水性改性劑的危害，也有一些色漿，假如分子結構低，尤其是分子式不一樣的低分子結構化學物質色漿，對鍍層耐水煮性危害也會較為大。

  3.3 改性劑的危害

  涂膜耐水煮性能發生難題時，在靜電粉末秘方中添加適量耐水煮改性劑會對涂膜耐水煮性能有一定改進。

  耐水煮改性劑的作用機理包含：提升鍍層的交聯密度、提高鍍層的粘合力、出示更出色的疏水表層來改進鍍層的耐水煮性能。

  不一樣生產廠家的耐水煮改性劑功效基本原理稍有差別，可是耐水改性劑僅有在清煮性能必須輕度改進時才可以充分發揮其需有的功效。當鍍層由于聚脂或環氧固化劑干固水平等緣故時，它起不上從源頭上來改進清煮性能的實際效果。

  裝飾建材商品中為了更好地改進涂膜耐水煮性能，一般會添加小量封閉性丙烯酸酯或GMA丙烯酸乳液來提升反映交聯密度，丙烯酸酯能夠 和管理體系中殘余的甲基反；

  提升涂膜的致相對密度，那樣不但對涂膜的耐侯性能有協助，并且能提升涂膜的耐水煮性。剖析其對涂膜耐候性和清煮性能的危害。

  從圖3-3能夠 看得出，伴隨著秘方管理體系中GMA丙烯酸乳液或封閉性二異氰酸酯的提升，涂膜的耐水煮性能都是會有一定的提高，當做到一定量后保持穩定，經髙壓清煮1小時后，保光率非常好，涂膜表層無顯著轉變。

  當管理體系中添加GMA丙烯酸乳液涂膜表層看上去更不光滑，但經壓清煮后表層越來越光滑細致，光澤度反倒有一定提高，GMA丙烯酸乳液比丙烯酸酯提高耐水煮性能更顯著。

  4 總結

  文中根據試驗科學研究了耐候性靜電粉末秘方中不一樣原料對涂膜耐髙壓清煮的危害，及其對涂膜提升耐水煮性能的方式 具體指導。

  提升管理體系反映交聯密度，提升涂膜表層致相對密度，能合理提升涂膜耐水性能；當環氧樹脂與環氧固化劑反映后，涂膜交聯密度越大，耐水煮性能更優質。

  挑選適度酸值的環氧樹脂，其黏度和支化值越越高越有利于涂膜的耐水煮性能。挑選一款經表層包復解決過的疏水性硫酸鋇填充料，能合理避免水分在超高壓下根據涂膜表層空隙進到涂膜內，提升涂膜耐水煮性能。

  來源于：廣東省華采粉末狀高新科技有限責任公司