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品，聚氨酯粉末涂料具有以下優勢：

①     在擠出過程中不會有反應發生；

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

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

④     有良好的力學性能和耐磨性；

⑤     有良好的物理儲存穩定性；

⑥     有良好的耐化學腐蝕性；

⑦     耐候性優異；

⑧     噴涂施工性能良好。

正是由于聚氨酯粉末涂料兼具優異的裝飾性和耐候性，因此在家用電器、電氣設備、空調設備、道路柵欄、鋁型材、裝飾材料及汽車零件等方面得到廣泛應用。目前這類粉末涂料統治著美國和日本的粉末市場，其產量已超過混合型粉末涂料。

但是，國內粉末涂料廠家卻很少選用此類型的粉末涂料，除固化劑價格昂貴外，此類型的粉末涂料還存在如下缺點：

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

②     涂膜不宜過厚，否則易使涂膜產生針孔、氣泡等毛??；

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）反應來完成，此交聯反應會生成氨基甲酸酯鍵。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℃以上才發生反應的已內酰胺封閉的異佛爾酮二異氰酸酯。除了已內酰胺封閉外，還有如二氮丁酮基、環己酮肟等來封閉。

     填料方面：在對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。該產品自然粒徑細（0.5μm左右），顆粒分布均勻，比表面積大（8.3m2/g），外形結構近似球型無棱角狀。以電子顯微鏡圖象看，其表面全是納米級的介孔，平均孔徑約為8.8nm（納米）。多孔粉石英表面含有一定數量的羥基（-OH）-硅醇。作為極性官能團，用于粉末涂料中有助于提高產品的附著力和粘結性。另一方面，由于羥基的存在，更容易通過偶聯劑表面處理，增加其交聯、補強的作用，增加產品的物理力學性能又可提高涂膜的拉伸強度。多孔粉石英中含有Zro2，二氧化鋯性質穩定，硬度高，加上多孔粉石英的多孔結構使得涂料有較好的硬度表現，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98%，耐候性得到充分體現。使用的安全性也被認可，已廣泛用于粉末涂料，廉價的多孔粉石英可以降低粉末涂料的成本，同時替代硫酸鋇以減少產品中可溶性鋇的含量，達到環保要求。

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，主要是靠固化反應期間引起不規則反應速率和微觀結構粗糙程度形成的涂膜，當然實際應用技術應用于降低聚氨酯粉末涂料的光澤還應包括：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，可以調整涂膜光澤。

商家常用的另一種消光方法是通過運用兩種固化劑，一方面使帶有羥基的聚氨酯和己內酰胺封閉的異氰酸酯進行反應；另一方面使固化交聯其羧基的聚氨酯進行反應，該種方法所制得的成品性能也比較穩定。

2.透明聚氨酯粉末涂料

正由于聚氨酯粉末涂料具有優異的流平性和光澤，粉末涂料涂裝的工業應用日益增多，尤其近年來粉末涂料涂裝進入汽車涂料領域。例如現在部分汽車的鋁輪轂噴涂大多數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異的聚酯型涂料，其優點在于：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/質量份         原材料                  配方/質量份

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

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

3.內封閉低溫交聯固化體系

基于粉末涂料的發展方向，以及性能方面的考慮，開發內封閉低溫交聯固化體系已成為聚氨酯粉末涂料的研究重點。因為外封閉型IPDI的烘烤過程會釋放出揮發性的己內酰胺，造成針孔、氣泡等弊病，對環境也存在影響。新興的內封閉的IPDI技術，是在烘烤過程中，熱分解生成－NCO基，再與羥基聚酯樹脂反應。

 此內封閉型的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，一是選擇合適的固化劑，即適當的IPDI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

隨著科技進步和人民生活水平的提高，戶外耐候型粉末涂料以優良的保光保色性而備受涂料工業界同仁所青睞，其應用領域越來越廣泛，所占*會有較大的增加。據2002年世界粉末涂料產量統計，戶外類型的粉末涂料占到粉末涂料總量的38.5% 。

對于各種耐候型粉末涂料，其特點和性能比較表 1-1。

                表1-1  各種耐候型粉末涂料比較

注：1級表示zui差，10級表示。

聚氨酯粉末涂料具有優良的涂膜、的性能，已經在建材外用部件和空調等家電領域獲得了廣泛應用。在我國，聚氨酯粉末涂料的性能正在被人們所認識，所占的比例會逐步增加。