( 大连振邦氟涂料股份有限公司技术部，辽宁大连116003)
摘要：讨论了树脂、固化剂、助剂以及工艺条件对聚氨酯粉末涂料涂膜性能的影响及选择，最终得到了最优化的配方方案。
关键词：粉末涂料；聚氨酯；固化剂；助剂
前言
在耐候性粉末涂料中，聚氨酯粉末涂料的产量在世界上仅次于聚酯粉末涂料。由于其优异的物理化学性能，以及非常好的装饰性，性能全面、平衡，应用范围特别广，主要应用于户外场合的装饰性涂装，如自行车、摩托车、汽车等。另外，易于薄层化的特点使其特别适合于金属预涂材料（ PCM ）的涂装。现在市场上的聚氨酯粉末涂料均是由羟基聚酯和封闭异氰酸酯组成的。由不同的羟基聚酯和封闭异氰酸酯组成的粉末涂料其物理化学性能有很大的区别。
本研究的目的是通过试验检测数据找到合适的聚氨酯粉末涂料的最佳配方，以达到最佳的性价比，同时探讨了各部分组成及试验条件对涂膜性能的影响。
1 羟基聚酯的选择
聚氨酯粉末涂料固化成膜的主要化学反应是聚酯树脂的羟基（— OH ）与封闭异氰酸基（— NCO ）之间的反应，反应式可表示如下：
聚氨酯粉末涂料的涂膜降解速度主要取决于羟基聚酯主链分解控制，选择合适的羟基聚酯对聚氨酯粉末涂料的耐化学性能有着至关重要的影响，在此选择了多家羟基聚酯作了各种物理化学性能的对比试验，但不同厂家的羟基聚酯做成的聚氨酯粉末涂料的物理化学性能有很大的不同。选取的饱和羟基聚酯有国外树脂 1 、国外树脂2 和国内树脂 1 、国内树脂 2 ，作对比试验。其参考配方见表 1 。
表 1 以不同树脂制备聚氨酯粉末涂料的参考配方
表 2 聚氨酯粉末涂料涂膜检测项目及结果
将原材料严格按照参考配方称量并且混合均匀，用国产 SLJ-30 挤出机挤出（一区温度控制在 105 ℃，二区温度控制在 110 ℃），烤箱温度为(200 ± 2) ℃，制定标准检测样板，检测标准按照国家推荐标准，检测以不同饱和羟基聚酯制成的聚氨酯粉末涂料涂膜性能，结果见表 2 。
按照表 2 所显示的这四种饱和羟基聚酯所在的配方的各种物理化学性能相差不大，但是在表中可以看出国产树脂的光泽偏低，耐老化性能比国外树脂稍差。通过以上试验对比选择国外树脂 2 作为聚氨酯粉末涂料的最终成膜树脂。
2 固化剂的选择
固化剂对聚氨酯粉末涂料的物理化学性能有很大的影响，如果选择的固化剂与树脂不能很好地产生交联反应，那么聚氨酯粉末涂料的物理化学性能就会受到很大程度的影响。聚氨酯粉末涂料的固化剂现在主要还是采用进口的，在此选择了德国拜耳的 2147 不封闭型的异氰酸酯为固化剂 1 和德固萨的 B-1530 封闭型的异氰酸酯为固化剂 2 作为实验用的固化剂，树脂选用上述试验的国外树脂 2 ，其参考配方见表 3 。
表 3 不同固化剂的聚氨酯粉末涂料参考配方严格按照表 2 的试验检测条件对由表 3 配方制成的粉末涂料涂膜进行检测，除耐老化、光泽、杯突有所变化外 , 其他的各种物理化学性能跟表 2 做对比都没有变化。试验结果见表 4 。
表 4 检测项目及结果
由表 4 中可以看出固化剂 2 所在的配方的性能比表 1 中各配方的性能有了很大的提高，固化剂 2 比固化剂1 所做的配方的性能要优异一些，因此选择固化剂 2 作为聚氨酯粉末涂料的最终固化剂。
3 助剂的选择
由以上试验可以选出最佳的树脂和固化剂，但是通过试验检测的结果可以看出，涂膜的耐老化性能没有达到最佳，为了提高涂膜的耐老化性能，选择合适的助剂成为了做出最优化配方的关键。为此选择了 OctaflowTM BT-71 聚氨酯粉末涂料用催化剂，它是一种用于能自由流动的二月桂酸二丁基锡催化剂，其添加量对涂膜的耐老化及耐冲击性的影响见图 1 。
图 1 BT-71 添加量对漆膜耐老化及冲击性的影响由图 1 可以看出，随着 BT-71 添加量的增加，聚氨酯粉末涂料涂膜的刚性在增加，其耐冲击性就会降低，同时涂膜的光泽也会有不同程度的下降，通过试验检测到其添加量在 3 ‰～ 3.5 ‰ 时，涂膜在保光率 20% 时其耐老化性达到 800 h 以上，同时正反冲击 50 kg 不出现细小裂纹。
由以上试验可以得出聚氨酯粉末涂料最优化配方应选择国外树脂 2 、固化剂 2 、 BT-71 添加量 3 ‰～ 3.5 ‰ 为宜。
本试验配方的原材料价格要略高于一般的现有配方，但性能要好于现有配方。其与一般配方的性能比较见表 5 。
表 5 本试验配方与一般配方的性能比较
4 试验条件的影响
在试验挤出的过程中，挤出机的清理非常重要，最好有专门的生产聚氨酯粉末涂料的挤出机和研磨机，如果挤出机与研磨机中有其他涂料的残留物，生产出的聚氨酯粉末涂料就会有颗粒、缩孔等弊病。由于聚氨酯粉末涂料在烘烤固化成膜过程中，要释放封闭剂等小分子化合物，试验样板的涂膜不能太厚，否则容易产生针孔、气泡等弊病；同时由于封闭性异氰酸酯的解封温度要求很高，决定了聚氨酯粉末涂料不能做低温固化。烘箱的温度过高或者烘烤的时间过长都会引起涂膜的变黄，进而也会影响涂膜的光泽等。
5 结语
通过探讨树脂、固化剂以及催化剂对聚氨酯粉末涂料的各种物理化学性能的影响，选择合适的树脂以及固化剂对聚氨酯粉末涂料的性能有着至关重要的影响，添加合适的助剂可以很大程度上改善涂膜的性能，合适的配方可以最大化地节约成本。严谨的操作工艺可以减少不必要的浪费，增加产能，提高经济效益。
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