粉末涂料作為一種環(huán)保型涂層材料，近年來得到了廣泛應(yīng)用。與傳統(tǒng)的液體涂料相比，粉末涂料的環(huán)保性更好，因其在涂裝過程中不會產(chǎn)生溶劑揮發(fā)的VOC(揮發(fā)性有機化合物)，減少了對環(huán)境的污染。隨著科技的發(fā)展，粉末涂料的應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓寬，特別是低溫固化粉末涂料在高能效和環(huán)保需求的推動下，成為當(dāng)前研究的重點。目前，低溫固化粉末涂料技術(shù)已經(jīng)趨于成熟，并逐步實現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用。各大化工企業(yè)和研究機構(gòu)紛紛推出了低溫固化產(chǎn)品線，以應(yīng)對市場需求。特別是在歐洲和北美等環(huán)保法規(guī)嚴(yán)格的地區(qū)，低溫固化粉末涂料因其節(jié)能環(huán)保的特性，成為涂裝行業(yè)的首選。
隨著粉末涂料多樣性的增加，市場需求不再滿足于高光澤表面效果，更希望在戶內(nèi)產(chǎn)品上，尤其是家具家電中使用低光澤的產(chǎn)品。目前在家具行業(yè)使用最為廣泛的材料是中密度纖維板(MDF)，其具有板材結(jié)構(gòu)均勻、密度適中、尺寸穩(wěn)定性好、形變量小、內(nèi)部粘結(jié)強度大等最優(yōu)異的性能[3]。隨著全球?qū)OC排放限制日趨嚴(yán)格，粉末涂料憑借接近零的VOC排放有著不錯的市場前景。隨著低溫固化粉末(120~140 ℃)以及IR固化方式的成熟，粉末涂料正在成為MDF板材的主流表面處理方式。在以金屬基材為主的戶內(nèi)家電行業(yè)中，為了達到節(jié)能減排和美術(shù)效果的目的，粉末涂料的應(yīng)用也趨向于低溫化、啞光化。
目前戶內(nèi)低溫消光主要的制作工藝為在純環(huán)氧體系中加入丙烯酸類物質(zhì)作消光劑，使光澤達到10以下，然而環(huán)氧體系存在黃變、硬度低等諸多問題。而在聚酯/環(huán)氧混合體系中，低溫固化消光劑產(chǎn)品還處于研制階段。本文將主要研究在環(huán)氧-雙氰胺體系下不同影響因素對粉末涂料的表面狀態(tài)及機械性能的影響。
實驗方法
2.1 添加不同含量催化劑的低溫啞光平面粉末制備
按照配方設(shè)計稱量原材料，混合均勻后經(jīng)過雙螺桿擠出機擠出，待冷卻壓片后采用旋風(fēng)分級磨高速破碎并篩選出合適規(guī)格粒徑，從而制備出不同催化劑含量的樣粉；鋁制待測樣板分別通過160 ℃/15 min及130 ℃/15 min烘箱烘烤后得到，MDF樣板通過預(yù)處理后經(jīng)紅外烤爐130 ℃/3 min烘烤制備。最后通過目視觀察表面效果以及色差儀測試不同溫度烘烤后的黃變情況。
2.2 不同環(huán)氧當(dāng)量的環(huán)氧樹脂制備低溫啞光平面粉末
換用不同環(huán)氧當(dāng)量樹脂設(shè)計配方，按比例稱量、混合均勻后使用雙螺桿擠出機擠出，待冷卻壓片后采用旋風(fēng)分級磨高速破碎，通過160 ℃/15 min烘箱烘烤后得到鋁制待測樣板，觀察使用不同樹脂后涂膜的表面效果及機械性能的變化情況。
3.實驗結(jié)果及分析
3.1 不同含量催化劑對涂膜表面的影響
在環(huán)氧樹脂-雙氰胺這種固化體系下，催化劑的用量對最終涂膜表面的光澤及流平效果起到重要作用，本實驗探究了不同催化劑用量下，涂膜表面效果的變化情況，配方設(shè)計見表4。
測試結(jié)果如表4所示，當(dāng)提高催化劑用量時涂膜光澤會相應(yīng)升高；在含量＜1%時，提高催化劑含量會顯著加快固化體系的反應(yīng)速度，同時小幅度的升高光澤；繼續(xù)添加催化劑至1.5%~2.0%后膠化時間減少約10 s，但光澤上升至50~55且表面流平變差；由此推測在環(huán)氧-雙氰胺固化體系中隨著催化劑的添加會降低粉末內(nèi)的反應(yīng)時間差，從而導(dǎo)致涂膜光澤上升[4-5]。此外使用130 ℃/15 min烘烤的樣板作為色差測試基準(zhǔn)與160 ℃/15 min烘烤樣板進行對比測試，色差ΔE值為0.28，說明環(huán)氧-雙氰胺的固化體系黃變程度較低。
3.2 不同環(huán)氧當(dāng)量的環(huán)氧樹脂制備低溫啞光平面粉末
通過第一部分實驗確定了催化劑用量后，由于機械性能測試中出現(xiàn)沖擊開裂的情況，本實驗將選用不同環(huán)氧當(dāng)量的樹脂進行測試，對比性能差異。
由表5中數(shù)據(jù)可以看出，隨著低當(dāng)量環(huán)氧樹脂B的添加量增加，涂膜的機械性能逐漸提升，膠化時間降低了約半分鐘。這是由于環(huán)氧當(dāng)量越低，環(huán)氧基團的密度越高，表示樹脂分子中的活性環(huán)氧基團數(shù)量相對較多。因此，低環(huán)氧當(dāng)量的樹脂通常具有更高的反應(yīng)活性，在固化反應(yīng)中可以形成更高的交聯(lián)密度，從而提升涂層的硬度、耐化學(xué)性和機械性能。
4.結(jié)語
本文研究了影響環(huán)氧-雙氰胺體系粉末涂料性能及表面效果的因素，并對所得數(shù)據(jù)結(jié)果進行研究分析，得到以下結(jié)論：
(1) 不同含量的催化劑會影響涂膜表面效果。隨著催化劑含量的增加，粉末涂料的固化速度加快，光澤度提升。當(dāng)催化劑含量超過1.5 %時，光澤大幅上升，同時表面流平性變差。
(2) 經(jīng)過多次不同配方的測試，粉末在130 ℃和160 ℃不同溫度下烘烤的樣板色差變化(ΔE)結(jié)果均小于0.5，表明環(huán)氧-雙氰胺固化體系的黃變程度較低。
(3) 環(huán)氧樹脂種類會極大的影響粉末的性能及涂抹表面效果。低環(huán)氧當(dāng)量的樹脂由于其更高的反應(yīng)活性和交聯(lián)密度，提升了涂膜的機械性能，尤其是抗沖擊性。同時膠化時間縮短，固化效率提高。在樹脂選擇時要同時考慮粉末表面效果、反應(yīng)性及儲存時間適當(dāng)進行取舍。
低溫固化啞光粉末涂料憑借其節(jié)能、環(huán)保、耐用和美觀的啞光效果，逐漸在多個領(lǐng)域中取得了重要的應(yīng)用。隨著科技的進步，低溫固化技術(shù)和啞光效果調(diào)控的不斷完善，未來低溫固化啞光粉末涂料將在熱敏基材涂裝、節(jié)能環(huán)保制造等方面發(fā)揮更大的作用。預(yù)計在不久的將來，低溫固化啞光粉末涂料將成為推動涂料行業(yè)向綠色、可持續(xù)發(fā)展的重要力量。