探究了建築鋁型材用砂（shā）紋粉末塗料配方中（zhōng）聚酯樹脂類型的選擇、固化劑用量、顏填料類型的選擇對塗層耐候性能及耐水煮性能的影（yǐng）響，以及（jí）助劑對塗層紋理形態等的影響。

本（běn）研究得到適用於戶外建築鋁型材（cái）塗裝的耐候型砂紋粉末塗（tú）料，且各性能指標（biāo）均達到鋁型材相關國（guó）家標準要求。

金（jīn）屬型材以其優異的耐久性、裝飾性和（hé）加工成型性等特點，廣泛用於建築行業。而鋁型材因其加工性能佳、質輕等特點，占（zhàn）金屬型材用量（liàng）的80%以上，因此粉末塗料在鋁（lǚ）型材方麵（miàn）的應用得到了（le）迅速增長。

尤其是粉末（mò）塗（tú）料噴塗的鋁建材，與陽極氧化、電泳塗裝表（biǎo）麵處理方法相比，對水和大氣的汙（wū）染程度、能耗明顯降低。

塗膜的機械性能如硬度、耐（nài）磨性、耐（nài）酸性等指標卻大幅提高，使用壽命比普通陽極氧（yǎng）化鋁材高出1倍，且色彩豐富，更能體現建築的多樣化、個性化（huà）。

目前粉末靜電噴塗（tú）已成（chéng）為國內鋁型（xíng）材表麵塗裝中的熱點，型材用粉末噴塗結合熱（rè）轉印技術會使其更時尚，使（shǐ）粉末噴（pēn）塗的型材具有更大的發展空間。

現在（zài）應用（yòng）於（yú）鋁型材的（de）粉末塗（tú）料大都是流（liú）平（píng）粉（fěn）末塗料，其耐候性一般，但是塗覆了流平粉末（mò）塗料的鋁型材在搬運過程中以及其使用環境導致表麵極易被刮花且易變色。

因此鋁型材用流平粉末塗（tú）料越來越成為非主（zhǔ）流產品。而鋁（lǚ）型材用砂紋粉末（mò）塗料（liào）恰恰解決了這個問題，正在被大量使用。

鋁型材因具有大量的邊角，因此一般采用靜（jìng）電噴塗的粉末塗料難以將鋁型材邊角完全塗覆（fù），影響美觀；且由於鋁型材的（de）特定使用環境，鋁型材粉末塗料必須具有良（liáng）好的耐水煮性能，以避免其在使用過（guò）程中變色。

目前使用在鋁型材（cái）上的常規粉末塗料（liào）的邊角上粉率一般在40%左右，邊角上粉不足，影（yǐng）響邊角外觀；耐（nài）水（shuǐ）煮的色差ΔE 一般在（zài）2.0 左右，目測已經（jīng）能看出變色，影響使用。

因此，本文（wén）從粉末塗料的耐候性、耐水煮、邊角上粉等性能出（chū）發，針對鋁型材的使用環境研製出符合鋁型材使用的耐候性砂紋（wén）效果粉末（mò）塗料。

1、試驗部分

1.1 原材料

飽和羧基聚酯樹脂（工業級），國產樹（shù）脂A、國產樹脂B、國產樹（shù）脂C、進口樹脂D、進口樹脂E；

三縮水甘油（yóu）基異（yì）氰脲（niào）酸酯（TGIC，工業級（jí）），鞍山潤德（dé）精細化（huà）工（gōng）有限公司；

金紅石型鈦白粉（工業（yè）級），杜（dù）邦公司（sī）；

硫酸鋇（BaSO4，工業級），國產；

粉末塗料（liào）通用顏料（工業（yè）級），汽巴（Ciba）公司；

粉末塗料通（tōng）用助劑（流平劑、安息香、脫氣劑等，均為工業級（jí）），國產。

1.2 主要設備

Ф30型雙螺杆擠出機、萬能中藥粉碎（suì）機、ACM 磨粉係（xì）統、小型靜電噴塗設（shè）備、激光粒度分布儀、衝擊試驗儀、鹽霧試驗箱、氙燈人工加速老化試驗儀等塗料及塗層性能檢測設備。

1.3 粉末塗料及塗層製備

按比例稱取飽和羧基聚酯樹脂、異氰（qíng）脲酸三縮水甘油酯、填料（liào）、常（cháng）規助（zhù）劑（jì）、砂（shā）紋劑、膨潤土、增電劑、顏料，置於混料缸，充分混合並破碎，得到預（yù）混物料（liào）；

預混合後（hòu）的物料進（jìn）入雙螺杆擠出機擠出，擠出機（jī）加熱溫度控製在80～120℃；擠出後的物料經（jīng）壓片、冷卻、粉碎機粉碎成粒徑（等效粒徑（jìng）D50）為（wéi）20～45μm的粉體，然後篩分（fèn）、包裝。噴塗工藝參數見表1。

2、結果與（yǔ）討論

2.1 聚酯樹脂的選（xuǎn）擇

試驗選取了國產樹脂A、國產樹（shù）脂B、國產（chǎn）樹脂C、進口樹脂D以及進口樹脂E 等不（bú）同廠家的聚酯（zhǐ）樹脂產品（pǐn），按照相同配方設計製備塗層樣板（bǎn）， 進行氙燈老化與耐水煮性（xìng）能測試，得到的老化試驗數據見表2，耐（nài）水煮性能見表3。

從（cóng）表2可知（zhī），國產樹脂B、進口樹脂E 製備的（de）塗層耐（nài）老化性能較好，其次是（shì）國產樹脂C。從鋁型材用粉末塗料對耐候性能要求（qiú）高的特點出發，選用國產樹脂B的產品作為塗料的樹脂成（chéng）分。

由表3可以看出，采用聚酯樹脂B時（shí）2h的耐水煮試驗（yàn）色差能（néng）夠（gòu）達（dá）到0.5 以內，目測已經看不出變化，性能優良。

其次，試（shì）驗選取國產樹脂B廠不同酸值類型（20～25、30～38、40～ 50mgKOH/g）聚酯樹脂，鞍山TGIC固化劑，選擇砂紋劑、膨潤土及填料硫酸鋇、鈦白粉等。

按照鋁型材用砂紋粉粉末塗料設計（jì），得到在酸值為30 ～38mgKOH/g的樹脂綜合性能最為優越。

其（qí）原因可（kě）能是酸值偏低時（shí）交聯密度不足，固化不夠完全，機械性能稍（shāo）差，酸值增大時，聚酯樹脂反應活性將增大，反應速度過快，塗層固化得過快（kuài），紋理效果難以控製。

而且飽和羧基聚酯樹脂是由多元（yuán）醇與多元酸縮聚製得（dé）的，高酸值聚酯樹（shù）脂的製備通常需添加偏苯（běn）三酸酐類的原材料，而該類物質會使塗層（céng）的耐（nài）候性能降低（dī），因而考慮到耐候性方麵，不適宜選擇酸值太高的聚酯樹脂。

綜上所述，本試驗選用國產樹脂（zhī）B廠酸值在30～38mgKOH/g範圍內的飽和羧基聚（jù）酯樹脂。

2.2 固化劑用量的影響

本試（shì）驗選用酸值為（wéi）30～38mgKOH/g的飽和羧基聚酯樹脂（國產樹脂（zhī）B），添加鈦白粉、砂紋劑（jì）、膨潤（rùn）土等，按照鋁型材用粉末塗料設計配方，對比了TGIC用量對塗層（céng）相關（guān）性能（néng）的影響，試驗結果見表4。

從表4不難看出，當固化劑用量比較少時，塗層的耐（nài）化學品（pǐn）性能和物理性能相對（duì）較差，這是由體係固化不完全造（zào）成的，但是當固化劑用量超過一定的程度，不但會增加配方成本，還會因為膠化速度急劇增（zēng）大而影響塗層紋路的效（xiào）果。

另外不同樹脂（zhī）生產廠商生產的聚酯樹脂酸（suān）值的範（fàn）圍各（gè）有差異（yì），即使是同一公司的同一產品，不同的生（shēng）產批次其酸值（zhí）也或多或少存在一些變動。

所以在設計配方時，應當根據所選用聚酯樹脂（zhī）酸值的具體情況，首先計算（suàn）固化劑的（de）理論用量，然後在此理論（lùn）基礎上通過具體試（shì）驗進行（háng）驗證，並最終確定實際（jì）固化劑用量。

本試驗選取的酸值為30～38mgKOH/g的聚酯樹（shù）脂（zhī），對（duì）其選取鞍山TGIC 作為（wéi）固化劑，推薦14.5～15.5g/200g樹脂（zhī）的配方用量。

2.3 填料（liào）的影響（xiǎng）

製（zhì）備鋁型材用耐（nài）候型砂紋（wén）粉末塗料時，因其耐候性能要求較高，填料通常選用硫酸鋇。

硫酸鋇有天然（rán）硫酸鋇（重晶石（shí），250目）、8000鋇（8 000目）、沉澱硫酸鋇（10000 ～ 20000目）幾種（zhǒng），在（zài）使用中，通常通過選用硫酸鋇的種類來調節砂（shā）紋粉的紋路大小與（yǔ）形態，見（jiàn）表5。

加入填料的量越（yuè）多，相對應的吸油量也就越大（dà），通常鈦（tài）白粉的吸油量（liàng）在20%～22%，硫酸鋇的吸油量在10%～15%，吸油量越大，塗層凸凹程度就越（yuè）強；

硫（liú）酸鋇的粒（lì）度大小（xiǎo）決定了它的吸油量的多少，沉澱硫酸鋇的粒度最（zuì）小，在2～5μm範圍，其比表麵積最大，吸油量（liàng）也越大，因此凸凹程度也越強。

2.4 顏料對耐（nài）水煮性能的影響（xiǎng）

對於一些純色的粉末塗料，耐水煮測試後色差容易（yì）控製，能達到0.5 左（zuǒ）右，多采用耐候型（xíng）無機顏料，如：鐵黑、碳黑、鉻黃、鐵紅（hóng）、鈦藍、鈦青、群（qún）青、鈦綠等。

對於一些鮮豔的粉末塗料，耐水煮時色差較大，主要選擇一些耐高溫性能（néng）較好的有機顏料。試驗研究了不（bú）同種類的顏料耐水煮性能的差別，見表6。

由（yóu）表6可以看出，對於1#、2#、3# 試樣，顏色越來越鮮豔時，耐水（shuǐ）煮（zhǔ）時其（qí）色差變化越來越大，說明顏色越鮮豔其耐水（shuǐ）煮性能越差；

對於3#、4# 試樣，3#采（cǎi）用無機紅（hóng）顏料，4#采用有機紅顏料，4#的色差（chà）變化大於3#，說明有機（jī）顏料的耐水煮性能稍差，因此對於一些鮮豔顏色的調（diào）試（shì）應盡量選用一些（xiē）耐高溫（wēn）的有機顏（yán）料。

2.5 砂紋粉紋路的研究

一般通過砂紋粉配方中的砂紋劑與（yǔ）膨潤土來控製紋路的粗細、光澤、凸起程度，也通過樹脂的反應性來控製紋路的凸起程度，通過粉末粒度大小來（lái）調節（jiē）紋路的粗（cū）細，見表7。

、

由表7可以看出，當（dāng）砂紋劑在0.5%～1.0%範圍（wéi）時塗（tú）層紋（wén）理逐漸減小，當達到1.5%時，砂紋紋理（lǐ）又開始變大。可以通過調節膨潤土的量在一定程度上調節紋路凸起程度與光澤（zé）高低。

2.6 耐候型鋁型（xíng）材砂（shā）紋粉末塗料（liào）的配（pèi）方及性能（néng）

通過上述（shù）針對聚酯樹脂、固化劑種類及用量、填料種（zhǒng）類及（jí）助劑用量的篩選和研究，應用於鋁型材的節能環保耐候型粉末塗料配方構成及性能指標見表8～9。

具體生產時可依（yī）據用戶的需要（yào）添加對應的顏料及其（qí）他功能性助劑，可得到外（wài）觀與顏色各異（yì）的塗層。

3、結語（yǔ）

耐候型砂（shā）紋粉（fěn）末塗料（liào）以其良好的耐刮傷性能，在（zài）鋁型（xíng）材行業中的使（shǐ）用（yòng）越來越廣泛，並逐步替代之前（qián）的流平粉。由於鋁型材的特定（dìng）使用環境，鋁型材粉末塗料必須具有良好的耐水煮與耐候（hòu）性能。

來源：廣州擎天材料科（kē）技（jì）有限公司