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    2. 技術前沿

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      鋁型材經常使用低溫固化粉末涂料及催化劑研究

      發布日期:2021-08-06 11:19:52瀏覽次數: 962 金屬3D打印服務

       鋁型材經常使用低溫固化粉末涂料及催化劑研究

      1、媒介

      在我國,鋁型材已在良多行業獲得普遍利用,與我們的糊口密不成份,因此若何使鋁型材可以或許使用得加倍久長,鋁型材的概況涂裝愈來愈主要。而此中,粉末涂裝以其高出產效力,高的收受接管使用率和對情況污染少的特點深受廣年夜鋁型材制造商的愛好。粉末涂料一般都是在200℃×10min下實現涂膜的完全固化,這個烘烤進程需要耗損年夜量的能源,而廣東省作為鋁型材出產的年夜省,年產量占到全國的60%,若何削減能源的耗損及削減廢氣的排放成為重中之重。

      一般粉末的固化溫度在(180~200)℃×(20~10)min,烘烤溫度較高,對諸如焊錫件,組裝電子元件,塑料,木材,紙張等不耐熱的被涂物的涂裝帶來了堅苦,200℃對良多日經常使用品來講都太高了,沒法用粉末涂裝手藝進行涂裝,制約了粉末在這些方面的利用。下降烤爐的溫度則能在必然的水平上削減能源的耗損,也能削減各類廢氣的排放。因此低溫固化愈來愈被年夜家所正視,低溫固化手藝也獲得成長,不外要說成熟和年夜量的利用,在國內來講還有很長的路要走。

      2、低溫固化工藝與手藝

      粉末涂料的低溫固化,是經由過程提高樹脂與固化劑的反映活性來到達的,樹脂和固化劑的反映基團活性的改良,份子布局的節制,催化劑或增進劑新品種的開辟,都是下降反映溫度可能采納的辦法。低溫固化粉末涂料,固化溫度低,熔融粘度高,是以涂膜流平較差,同時由于粉末涂料的反映活性強,影響儲存不變性,兩者彼此牽制,需均衡解決才能工業化。

      從粉末涂料的推行利用來講,最好是低溫固化的同時,還可以快速固化,如許有益于提高出產效力的同時還可以節儉能源,并且低溫快速固化,可以縮短烘烤爐的長度,削減占地面積,下降涂裝線的本錢。

      鋁型材用粉末涂料的低溫固化要求就沒有像那些熱敏性的材料那末高,僅僅是從節流能源方面斟酌,低溫固化做到160℃×10min固化便可以,如許可以在出產效力不變的情況下最年夜限度的削減能源的耗損。建筑用的鋁型材年夜多都是用于戶外的,對機能要求比力高,出格是耐候品級必然要高,聚酯粉末涂料根基可以或許知足耐候要求。鋁型材用聚酯粉末涂料的低溫固化要求在不下降涂膜外不雅及機能的前提下,實現160℃×10min固化。

      3、低溫固化粉末涂料配方設計

      3.1 常規樹脂的低溫固化嘗試

      以下表一,多種經常使用的聚酯樹脂在常規配方,正常的前提下熔融擠出,破裂,磨粉,固化前提160℃×10min。

      常規用的中等酸值樹脂聚酯-1,聚酯-3均不克不及在TGIC系統中實現160℃×10min完全固化,涂膜概況橘皮較著,流平差,涂膜機能達不到要求。同時在粘度較高,反映速度更快的高酸值樹脂聚酯-6中,也沒法實現160℃×10min完全固化,并且概況還有良多針孔。

      聚酯-2樹脂在TGIC系統中固化,涂膜的各項機能都可以知足要求,同時,該粉末涂料膠化時候較短,比力抱負,可以用于低溫快速固化。只是從外不雅上看,流平稍差,且有輕細掉光,光澤較低,可斟酌引入一種功能性助劑予以解決。

      表一:常規聚酯樹脂低溫固化

      3.2 HAA系統低溫固化嘗試

      盡人皆知,β-羥烷基酰胺(HAA)是一種在國際上廣為使用的純聚酯粉末涂料系統固化劑。由于TGIC有較強的毒性,對情況和人體健康都有必然的影響,所以活著界很多國度和地域早已起頭抵制對它的利用,與此同時,TGIC的替換品——毒性較低的HAA備受青睞。

      表二:HAA低溫固化

      聚酯-2樹脂在HAA系統中不克不及160℃×10min完全固化,反映速度較著變慢良多,且涂膜很不服整,耐沖擊機能測試就呈現開裂脫落現象,不克不及知足要求。聚酯-5與聚酯-2附近似,也呈現了一樣的問題。高酸值樹脂聚酯-6反映速度很快,可是沒有充實的固化,涂膜的致密性不敷,并且也存在概況針孔的現象。

      經常使用聚酯-3也能夠在T-105M中,160℃×10min前提下固化,涂膜均能知足各項機械機能要求,涂膜流掛,聚酯-3的反映時候太長,涂膜光澤較著偏低,只有50%擺布。聚酯-4,聚酯-7均能在T-105M中,160℃×10min前提下固化,涂膜能知足各項機能要求。

      對T-105M固化的各個樹脂也進行了耐滾水測試,只有聚酯-3,聚酯-4,聚酯-7,在保光率,色差方面均能做到及格,其他的色差都很年夜,涂膜概況有起泡,脫落的現象。

      聚酯-2與聚酯-4均能在160℃×10min完全固化,外不雅與各項機能指標都相差不年夜。不外,聚酯-2與聚酯-4比擬,反映要更快。同時也別離進行了200℃×3min,180℃×6min的固化嘗試,兩者都能知足要求。在我國,鋁型材用HAA系統的粉末涂料利用還不敷多,由于HAA系統還存在諸多的錯誤謬誤:在制備高光粉末涂料時,用HAA固化的涂膜概況光澤沒有TGIC系統高;與HAA配套的聚酯樹脂在利用上還存在一些問題;HAA系統不宜厚涂;HAA的抗黃變性沒有TGIC好。這些是用戶反映得比力多的問題,固然還有其他方面的一些緣由??墒亲畹鬃拥囊粋€緣由應當是人們已用習慣了TGIC,哪怕是在試用HAA的時辰,也是拿TGIC作為參考尺度。所以原本利用就不多的HAA系統很難能更多的利用在鋁型材低溫固化粉末涂料。

      尋覓可以或許提高樹脂和固化劑反映活性的試劑,即低溫催化劑,從而到達能讓常規樹脂也能160℃×10min固化,從而能更好的解決碰到的一些困難。

      3.3 催化劑催化低溫固化嘗試

      催化劑1是一種自交聯的超耐侯性樹脂作載體合成的催化材料,可以或許提高聚酯反映活性,使得粉末涂料固化劑也能夠或許在160℃下具有很高的反映活性。

      表三:催化劑低溫固化嘗試

      聚酯-3可以或許在催化劑1催化感化下實現160℃×10min固化,并且不會呈現流掛的現象,涂膜概況流平較好。AB之間的對照,TGIC固化的比T-105M固化的在機能上相對要好。而D由于催化劑的量不敷,固化不完全,概況橘皮嚴重,各項機能均不合適要求。聚酯-3在催化劑催化感化下于160℃×10min固化的涂膜機能與200℃×10min前提下未加催化劑固化的機能無較著的不同。

      3.4 分歧催化劑對等到流平劑的對照

      (1)由于催化劑1雖能使涂膜的機械機能知足需求,可是如HAA系同一樣,也存在光澤太低,沒法知足高光粉的問題,在此測驗考試多種分歧的純聚酯低溫催化劑的催化結果,和彼此之間催化機能的對照。

      表四:分歧催化劑的對照

      B、C、D在三種分歧的催化劑催化下均能完全固化,與常規配方A比擬,各項機能均能到達要求,粉末涂料反映速度都比力快。各項機能的對照上,B、C的硬度品級測試比D的要好一些,同時也做了耐滾水和人工加快老化實驗。耐滾水嘗試中,工件放置在高壓鍋中,0.1個年夜氣壓的前提下,煮沸一個小時,發現B、C、D概況均很平整,沒有起泡和脫落的現象呈現,色差在尺度的規模以內。顛末人工加快老化實驗,涂膜概況固然有必然的轉變,可是也沒有呈現粉化或脫落的現象,保光率和色差都能到達要求。

      (2)經由過程頻頻的嘗試發現,使用常規的流平劑很難可以或許使涂膜的流平有很年夜的提高,如B、C與A之間的對照,均沒法使涂膜的概況流平變好,并且涂膜的光澤仍然很低,制備高光粉還有必然的困難,由于良多的流平劑自己熔融溫度就比力高,沒法在低溫的前提下能下降粉末涂臉的熔融粘度,對流平的增進感化不年夜。

      4、低溫固化問題切磋

      在本嘗試中,用聚酯樹脂-2做的鋁型材用粉末涂料可以在不添加助劑的的前提下,以TGIC作為固化劑,在160℃×10min前提下固化,流平不敷抱負,各項機能指標也到達要求,也進行了屢次改良流平的實驗,結果不較著。也嘗試了該樹脂HAA系統的低溫固化粉末涂料,發現輕易呈現流掛的現象,并且對HAA系統,使用還不是很普遍,機能上比不上TGIC固化的粉末涂料。所以最好的方式就是使用催化劑,即在常規的配方中插手適當的催化劑,以提高樹脂和固化劑的反映活性,使得粉末涂料能在160℃×10min固化,固化后的涂膜不管是外不雅仍是機能均能知足要求??墒且泊嬖谝恍﹩栴},那就是使用催化劑后,由于反映速度太快,概況光澤偏低,是以,高光涂膜概況還有待進一步研究。

      5、結語

      本文介紹了鋁型材用低溫固化粉末涂料的成長和研究標的目的,重點會商了樹脂的選擇和催化劑的使用,并對低溫固化粉末涂料普遍存在的流平及光澤問題進行了切磋。鋁型材用低溫固化粉末涂料在解決節能、高效的根本上實現了經濟效益的最年夜化,是可延續成長的重年夜行動。

      低溫固化粉末涂料的選擇路子有:尋覓能低溫固化的樹脂,如聚酯-2;HAA固化系統;開辟低溫固化催化劑;第一第二種方式由于需要特定的樹脂,需要制備特定機能要求的樹脂;而低溫催化劑的使用則顯得更簡單一些,既插手適當的催化劑,不會影響制粉的工藝和涂裝的工藝,并且不會由于樹脂反映活性低的緣由此呈現儲存問題,因此必定成為最好的研究標的目的,固然低溫固化還不敷成熟和完美,年夜量的使用還有必然的路要走,可謂任重道遠。

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