李镇伟
( 1.中国电器科学研究院股份有限公司；2.擎天材料科技有限公司 )
摘要：以预涂金属卷材低温快速固化(200-230℃)为应用背景，系统研究了不同消光体系的特性，研究优化树脂消光体系与消光填料的协同作用，为卷材低温快速消光粉末涂料产业化提供技术支撑。
关键词：
0 引言
随着国家发展进程加快，环境与能源问题日益凸显，环保法规亦日趋严格。在此背景下，开发低污染、高效能的新型涂层材料已成为行业发展的必然方向。卷材粉末涂料凭借其突出的环境友好特性和优异性能，受到越来越多的关注；尤其在建筑、家电等领域，其无光涂层深受消费者青睐。常规卷材粉末涂料的固化温度通常高达250-300℃，而低温快速固化卷材粉末涂料在显著降低能耗、提升涂装效率方面优势突出。因此，开发兼具低温快速固化特性的卷材粉末涂料无光涂层产品，具有广阔的应用前景。然而，低温快速固化工艺与实现消光效果、保障卷材性能之间存在矛盾：固化温度越低，消光难度越大；且光泽度越低，卷材涂层的柔韧性、耐冲击性等常规性能往往越差[1]。如何在低温固化的极短时间内，既实现无光光泽效果，又不损害卷材的常规性能，成为当前研究的巨大难点与核心挑战。
本文围绕低温快速固化卷材无光涂层的工艺需求与性能要求，系统研究了不同树脂消光体系、消光剂及无机消光填料对涂层性能的影响，旨在为相关涂层的配方设计及工业化应用提供理论依据与技术支持。
1 试验部分
1.1 原材料
卷材用聚酯树脂：擎天；固化剂、流平剂、消光剂、填料： 国产；固化促进剂、消光树脂：进口；光亮剂：十盈；透气剂： 奉化。以上原料均为工业级。
1.2 主要设备与仪器
双螺杆挤出机(SLJ-40)、小型粉碎机(ACM-02)：东辉；静电喷枪(OptiFlex® Pro B)：GEMA；高温烘箱[STPH(T)]：五所；冲击试验仪(QCJ-120A)：科信；称量天平(MR1002/A)：梅特勒；膜厚仪(TT220)：鸿亚科技；胶化流动仪(GT-2)：标卓。
1.3 卷材粉末涂料及涂层制备
卷材粉末涂料的具体参考配方详见表1所示。
表1 制备粉末涂料参考配方
依据表1配方准确称取原材料，经小型粉碎机充分预混后，通过双螺杆挤出机在设定温度及转速下熔融挤出。所得片料经冷却、粉碎、过筛制成粉末涂料，最终对成品进行性能测试。
1.4 主要性能检测与标准
涂层在200 ℃条件下固化1 min，涂层性能检测项目及相关标准如表2所示，随后采用专用仪器对涂层开展性能表征。
表2 涂层性能检测项目与相关标准
2 结果与讨论
粉末涂料涂层消光的方法有多种，本文系统探究了双组份聚酯干混消光、基于高低羟值聚氨酯的消光、丙烯酸消光树脂应用，以及添加消光助剂和填料的配方消光试验。通过综合比较不同消光体系，结合消光机理分析[2]，确定性能优异的低温快速固化卷材无光粉末涂料配方。
2.1 双组份聚酯干混消光
针对双组份聚酯干混消光体系[3]，采用酸值差异显著的高酸值树脂A与低酸值树脂B进行复配。表3实验数据表明，当树脂A与树脂B以5：5质量比复配时，在200℃固化条件下，利用两者的固化速度差，涂层表面形成消光结构，同时实现了光泽与流平性的最佳平衡。然而，此时涂层光泽度仍偏高，未能达到无光状态。因此，试验额外添加消光剂以增强消光效果，结果如表4所示。消光剂的引入显著增强了消光作用，但其用量较大导致涂层外观劣化，且一个月后光泽度明显回升，表明该体系的延时消光性能较差。
表3 双组份聚酯不同比例消光试验
表4 双组份聚酯额外加消光剂试验
2.2 高低羟树脂消光
在高低羟聚氨酯消光试验中，选用了不同羟基含量的聚酯，分别为高羟、中羟、低羟的聚酯树脂进行了试验。固化剂选用封闭型异氰酸酯固化剂，通过羟值的差异诱导表面粗糙化，以达到消光的目的。试验的结果如表5所示，采用1min固化的涂层基本消不了光泽，原因是涂层基本未反应，而延长时间到10min，配方9的涂层可以做到无光，反应完全，机械性能也能达标。说明此体系的反应受固化温度及反应时间的影响较大，降低温度或减少固化时间都会使得涂层的反应不完全，导致光泽难以下降，机械性能差[4]。因此，该体系不适用卷材涂装。而从表5可以看出，树脂的羟值大小差距越大越容易消光，因此可根据光泽的要求，选择适当的羟值差来获得相应的涂层光泽。
表5 利用树脂的羟值高低消光试验
2.3 丙烯酸树脂消光
聚酯粉末涂料中添加不相容的丙烯酸消光树脂可实现消光，在常规固化条件下涂层光泽可降至10 GU以下。本研究选用环氧当量为700-800 g/eq的环氧丙烯酸消光树脂，当不添加固化促进剂时，两类树脂反应活性较低，致使消光效果不佳；而加入固化促进剂后，光泽显著降低。但使用丙烯酸树脂消光的涂层脆性较大，对卷材后加工不利，涂层易爆裂。通过调整环氧丙烯酸树脂与固化剂TGIC的用量比例，能够优化涂层的光泽与机械性能。如表6所示，当TGIC用量增加时，涂层光泽升高，机械性能亦随之提升。
表6 使用丙烯酸树脂消光试验
2.4 消光剂与无机消光填料研究
采用常规卷材树脂配方，通过单一变量法研究不同消光剂及无机消光填料(消光硫酸钡、煅烧高岭土、片状滑石粉)对涂层光泽、流平性及机械性能的影响，结果如下：不同种类消光剂及无机消光填料对涂层性能的影响差异显著。消光剂B的消光效果最优，但附着力较差；将其与消光剂A复配后，附着力有所改善，同时涂层光泽略有升高。由表7分析可知，无机填料对降低光泽的作用有限，其中煅烧高岭土消光效果更佳，可与消光剂协同实现高效消光，但导致了涂层橘皮现象，外观有待改善。
3 结语
通过对不同树脂消光体系的配方试验研究，分析其特性，并讨论其在卷材粉末涂料中的应用局限性。研究发现，依靠单一的消光原理往往难以将涂层光泽降至无光，从经济性考量宜搭配适量消光填料。反应型消光剂在充分温度与时间条件下可实现良好消光效果，但卷材涂料体系因采用快速涂装工艺，涂层熔融反应时间极短，反应速度过快导致消光难度显著增大[5]。未来研究可聚焦于开发能在极短时间内稳定实现低光泽且不影响卷材涂层性能的消光产品，以推进低温快速固化无光卷材粉末涂料的工业化应用进程。
表7 不同消光剂对涂层性能的影响
参考文献
[1] 王文杰,姚赛珍.低温固化型聚酯粉末涂料的应用问题和研发进展[J].涂层与防护,2025,46(03):50-55.
[2] 金超,李伟善,杨新宏. 涂料消光原理及其应用[J]. 广东化 工,2003,30(6):31-33.
[3] 何涛,顾宇昕,谢静,等. 高耐候双组分消光粉末涂料用端羧基聚酯树脂的制备及性能研究[J]. 涂料工业,2014,44(3):1-4,8.
[4] 刘亮,李小强,马志平,等.TGIC体系低温固化消光粉末涂料的消光性能改善研究[J].合成材料老化与应用,2023,52(02):9-11+15.
[5] 曾历,刘亮,李勇,等.固化促进剂对聚酯/环氧粉末涂料消光性能的影响研究[J].合成材料老化与应用,2022,51(03):17-19+26.
来源：粉末涂料与涂装 2025年第6期
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