20 世紀(jì) 40 年代，聚乙烯（ PE ）獲得工業(yè)化生產(chǎn)，隨之產(chǎn)生了 PE 粉末，采用火焰法噴涂。 50 年代，歐洲開始研制并生產(chǎn)熱固性環(huán)氧（ Epoxy ）粉末涂料。 70年代，連續(xù)出現(xiàn)兩次石油危機，促使人們從節(jié)能和有效利用有限資源的角度考慮，先后研制出環(huán)氧 / 聚酯型 ﹑ 聚酯型 ﹑ 聚氨酯型 ﹑ 丙烯酸型等各類熱固性粉末涂料。其間熱塑性粉末涂料如聚丙烯（ PP ） ﹑ 聚氯乙烯（ PVC ） ﹑ 聚酰胺（尼龍） ﹑ 乙烯 - 乙酸乙烯共聚物（ EVA ） ﹑ 聚苯硫醚（ PPS ） ﹑ 氟樹脂等也獲得了一定的發(fā)展。

    90 年代后期，為適應(yīng)新的安全或耐候性要求，歐美國家又相繼開發(fā)了一些具有特殊性能的粉末涂料品種，如低分子量環(huán)氧化合物固化聚酯，熱固性氟樹脂粉末，丙烯酸 / 聚酯粉末。

    進入新的世紀(jì)，新的粉末技術(shù)和品種更是層出不窮，粉末市場變得越來越大，也變得

越來越復(fù)雜。中國粉末涂料經(jīng)過近 10 年的快速發(fā)展，幾乎所有的粉末品種都能在市場中找到。整個粉末涂料市場也將趨于更加細化，其中耐候性粉末增長幅度要快于其它品種。

    ? 為什么要考慮粉末涂料的耐候性？

    無論哪一種粉末涂料都是由基料（樹脂 ﹑ 固化劑） ﹑ 顏料 ﹑ 助劑 ﹑ 填充料四

部分組成。

    粉末涂料一經(jīng)配方確定，并施工于工件上后，涂層即被賦予了一定的物理化學(xué)性能，

這些性能在外部自然環(huán)境中，經(jīng)過一段時間會發(fā)生哪些變化，涂層最終失去效用要多長時間，哪些因素對涂層的破壞性最強，等等，這些都是大家非常關(guān)注的。

    粉末涂料由于具有明顯的環(huán)保和節(jié)能優(yōu)勢，在許多工業(yè)領(lǐng)域已逐步代替油漆，如家用

電器幾乎 100% 用粉末涂料來涂裝外殼，用于家用電器的粉末約占整個粉末產(chǎn)量的四分之一。

    自改革開放以來，我國各項事業(yè)都取得了巨大成就，現(xiàn)在相關(guān)于耐候性粉末涂料就有著巨大的市場和商機，主要市場有： ① 空調(diào)。 ② 鋁型材。 ③ 汽車工業(yè)。 ④ 高速公路建設(shè)。 ⑤ 戶外用家具及燈具等。提高粉末涂料的內(nèi)在質(zhì)量，延長涂料的使用壽命也即能為國民經(jīng)濟和廣大用戶帶來切實利益。

    ? 耐候性粉末涂料品種介紹

    一．熱塑性粉末涂料

    ? 聚乙烯粉末涂料（ PE ）

    這是開發(fā)應(yīng)用最早的粉末，在熱塑性粉末中產(chǎn)量最大，用途最廣。多采用低密度聚乙烯，具有許多優(yōu)點：

    ① 涂層耐水，耐酸堿。

    ② 涂層具有良好的隔熱和電絕緣性能。

    ③ 涂層拉伸強度，柔韌性及抗沖擊性很好。

    ④ 原料來源豐富，價格低，無毒。

    ⑤ 受紫外線照射易開裂，不能長期用于戶外，在戶外建筑場合能用 3-4 年。

    ⑥ 抗低溫性好， -30°C 保持 400 小時以上無開裂，可用于北方嚴(yán)寒的環(huán)境。

    ? 聚氯乙烯粉末涂料（ PVC ）

    PVC 粉末具有許多特點：

    ? 顏色配制范圍寬。

    ? 涂層耐溫性好，并耐酸堿和鹽水噴霧。

    ? 耐醇類，汽油，芳烴類溶劑。

    ? 絕緣性好。

    ? 原料豐富。

    ? 聚酰胺（尼龍）

    依據(jù)原料可分為： ① 尼龍 1010 （國產(chǎn)）。 ② 尼龍 11 和 12 （進口）。

    尼龍粉末具有獨特的耐磨性和物理機械性能。戶外耐久性也非常突出。

    ? 聚酯粉末涂料

    由飽和聚酯，顏填料，流平劑及其它助劑構(gòu)成，粉末軟化點高， Tg 也高，儲存穩(wěn)定性非常好。具有很好的機械性能和耐化學(xué)藥品性，但不耐熱和溶劑。可用于變壓器外殼，馬路護欄，儲槽等。

    5 ．氟樹脂粉末涂料

    氟樹脂種類很多，能用作粉末的主要有聚偏氟乙烯（ PVdF ），這種涂料耐熱性 ﹑機械性能和戶外耐久性都非常突出。廣泛用在耐高溫 ﹑ 抗劃傷 ﹑ 抗粘貼及超耐候等方面。國外已多次報道過將這種粉末用于超高層建筑上。

    二．熱固性粉末涂料

    能夠適應(yīng)戶外應(yīng)用條件的熱固性粉末涂料有以下品種：

    ? 聚酯 / 異氰脲酸三縮水甘油酯（ TGIC ）

    異氰脲酸三縮水甘油酯（ TGIC ）作固化劑的聚酯粉末涂料是國內(nèi)市場上占絕對優(yōu)勢的耐候性粉末。

    TGIC 環(huán)氧值 >0 . 92 ，熔點 95°C ，白色粉末。

    通常 TGIC 與低酸值的羧基聚酯配合，兩者的品種和質(zhì)量對粉末涂層的耐候性有重大影響，如何選擇聚酯和 TGIC 以滿足高耐候要求，請參看〈鋁型材用粉末涂料的研制〉一文。

    這類粉末具有很多優(yōu)點：

    ? 涂層光滑致密，無針孔等弊病。

    ? 耐熱性較好，烘烤過程不易泛黃。

    ? 物理化學(xué)性能好。

    ? 可配制各類顏色和花紋。

    但 TGIC 對皮膚有刺激，其毒性問題一直很突出，歷來頗有爭議，許多國家都在開發(fā)替代品。

    ? 聚酯 / 羥烷基酰胺（ HMMA ）

    羥烷基酰胺（ HMMA ）一般商品號有：羅門哈斯（ Rohm and Hass ）公司的

  Primid XL552 ，臺灣優(yōu)美特公司的 Eumate 350 ，寧波南海藥化的 T105M 以及常州

 牛塘的 NT552 等。

    外觀為淡黃至白色粉末，熔點 110-120°C ，羥值 80-90mgKOH/g 。

    羥烷基酰胺反應(yīng)活性比 TGIC 強，可在較低溫度下固化，所配制的粉末 Tg 比 TGIC 系的略高，儲存性要好。

    羥烷基酰胺在固化聚酯的過程中釋放水等小分子化合物，涂層過厚即容易出現(xiàn)針孔。

耐熱性較 TGIC 系為差。羥烷基酰胺配制的高光平面粉末，表面不夠致密，影響了裝飾性，多用于生產(chǎn)砂紋 ﹑ 錘紋等不要求平整外觀的粉末。

    羥烷基酰胺系列粉末可用摩擦槍噴涂。

    經(jīng)多年跟蹤測試，羥烷基酰胺系列粉末具有與 TGIC 系列粉末相當(dāng)?shù)膽敉饽途眯浴?/p>

    ? 聚酯 / 低分子量環(huán)氧樹脂（ PT910 ）

    PT910 是瑞士汽巴（ Ciba ）公司推出的新型聚酯固化劑，熔點 95-105°C ，環(huán)氧當(dāng)量 141-154 。與其配合的聚酯一般都經(jīng)過專門選擇（盡量選用高 Tg 的聚酯），如比利時優(yōu)西比（ UCB ）的 CC800 ， CC802 等。

    用 PT910 配制的粉末除耐候性稍差外，其它各項性能很好。

    ? 羥基聚酯 / 四甲氧基甲基甘脲（ Link 1174 ）

    Link1174 由美國氰特（ Cytec ）公司推出。

    在磺酸類催化劑的作用下，可固化羥基聚酯，固化過程釋放甲醇，涂層過厚會出現(xiàn)針孔或起泡。粉末儲存性比較差，夏天易結(jié)塊。

    ? 聚氨酯粉末涂料（ PU ）

    PU 粉末由封閉型異氰酸酯固化羥端基聚酯而得。

    作為固化劑的封閉型異氰酸酯主要有芳香族和脂肪族兩種。芳香族耐候性較差，主要用于室內(nèi)防腐蝕，抗污染等方面，如微波爐的門，書寫白板等。

    PU 粉末適于戶外應(yīng)用，最多采用的是封閉型異佛爾酮二異氰酸酯（封閉劑解離溫度為 140°C 左右）作固化劑。著名的品牌是德國赫斯（ Huls ）的 IPDI B-1530 和 BF1540 。價格貴，粉末廠很少選用。

    PU 粉末的優(yōu)點：

    — 粉末固化前有充分的流平時間，體系粘度低，故流平特別好，可與液體涂料相媲美。

    — 配制范圍比 TGIC 系要寬。

    — 粉末容易噴涂。

    PU 粉末在固化時釋放封閉劑，氣味難聞，容易污染空氣。

    ? 丙烯酸粉末涂料（ Acrylic/DDDA 和 Acrylic/Polyester ）

    這類粉末多采用縮水甘油酯型丙烯酸樹脂 ﹑ 由甲基丙烯酸甲酯 ﹑ 甲基丙烯酸縮水甘油酯 ﹑ 丙烯酸丁酯 ﹑ 苯乙烯等聚合而成。

    高光澤體系一般采用二元羧酸作固化劑。常用的是癸二酸（ DDDA ）。該體系粉末耐熱，烘烤不易泛黃，附著力好，易于薄涂，有突出的保光保色性，最適于戶外高裝飾性涂裝。但成本較高。

    亞光無光系列多采用低酸值的聚酯作固化劑，表面細膩，手感柔和，但機械性能差，不耐刮。固化時反應(yīng)機理較復(fù)雜，兩種樹脂的配比難掌握，在技術(shù)和生產(chǎn)上有難度，能熟練應(yīng)用這種技術(shù)的粉末廠很少。

    同樣，該系列產(chǎn)品由于價格原因，還不能普遍推廣。

    ? 氟樹脂粉末涂料

    雖然熱塑性的氟樹脂涂料（ PVdF ）具有很佳的耐候性，但生產(chǎn)過程顏料分散差，涂層表面光澤低，須高溫烘烤，應(yīng)用上受到了限制。

    近年來，已有廠家把氟樹脂制成溶劑型涂料，用于高層建筑材料上。（即現(xiàn)正流行的氟碳漆）。

    工業(yè)化的熱固性氟樹脂粉末的主要成膜物質(zhì)是含羥基的氟樹脂和封閉型異氰酸酯固化劑，可以制成透明粉，儲存性好。具有良好的綜合機械性能，耐酸雨 ﹑ 臭氧 ﹑ 紫外線。戶外使用年限長，可達 30 年。

幾種粉末涂料綜合比較

性 能

    注： ① P 表示聚酯樹脂， F 表示氟樹脂。

    ② 1 級最差， 10 級最好。

    ? 影響粉末涂料耐候性的多種因素

    粉末涂料是基于石油化工的新型材料，由低分子量的樹脂，輔以助劑 ﹑ 顏填料等，在一定條件下固化后具有一定的外觀 ﹑ 光澤﹑顏色。當(dāng)一個物件，如空調(diào)外殼，建筑型材經(jīng)粉末涂裝后置于室外的自然環(huán)境中，其涂膜必然受到各種因素的侵擾，像陽光照射，酸雨的沖刷等，經(jīng)過一段時間，涂膜將發(fā)生一系列的變化，可表現(xiàn)為光澤下降，顏色變暗淡，涂層表面出現(xiàn)銹點或裂紋，開始輕微粉化 ……

    粉末涂料一經(jīng)固化，其低分子樹脂因發(fā)生化學(xué)交聯(lián)而變成具超高分子量的體型聚合物，這樣它就有了彈性 ﹑ 韌性 ﹑ 耐化學(xué)品等一系列性能。

    從微觀的角度看，涂膜好似立體交叉網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，主要框架是樹脂交聯(lián)后形成的高分子聚合物，在框架中間充滿著諸如顏料 ﹑ 填料粒子和其它涂料組份。涂料表面經(jīng)長時間光照后即會出現(xiàn)“斑蝕”，逐漸“粉化”，研究表明，粉末涂層的粉化主要從顏料微粒開始，特別是顏料成團的地方，這是一個光化學(xué)過程。

    高分子在熱 ﹑ 氧和光的作用下的老化主要通過自由基歷程進行。上面講的涂層中的網(wǎng)狀聚合物，是由無數(shù)根分子鏈通過各種化學(xué)鍵連接在一起，這些化學(xué)鍵上有的含氫 ﹑氧﹑ 雙鍵等，它們很活潑，氫容易失去，形成自由基。自由基與氧結(jié)合成為過氧自由基，可能與其它分子反應(yīng)變成氫過氧化物，使得聚合物鏈發(fā)生斷裂，這樣涂料即開始老化，而出現(xiàn)降光澤，粉化等現(xiàn)象。

    影響涂料使用壽命的因素很多，概刮起來大致有：紫外線（尤其是波長接近313nm ） ﹑濕度﹑臭氧﹑高溫﹑酸雨﹑工業(yè)廢氣等。

    ? 如何測試粉末涂料的耐候性

    涂料的耐候性測試及評定，必須有充分的依據(jù)，不是憑空捏造出來的。

    現(xiàn)在國際上普遍推廣兩種方法：自然曝曬和人工加速老化試驗，并強調(diào)兩種試驗方法要結(jié)合起來，綜合考慮，以得出更加可靠的結(jié)論。

    自然曝曬以美國佛羅里達州曝曬為標(biāo)準(zhǔn)，該州位于美國的最南端，周邊是大海，全年陽光充足而強烈，空氣中水份和鹽份很高，相對于地球上其它地方，除少部分具極端氣候現(xiàn)象外，這里的自然條件對于涂料來說可算是很嚴(yán)酷的環(huán)境。

    將制好的標(biāo)準(zhǔn)樣板，插入曝曬架上，朝南 5° 或 45° 角，定期測試光澤和顏色變化，并記錄。一般試驗期以年為單位，試驗結(jié)束，可繪制涂層光澤和顏色變化曲線。

    自然曝曬準(zhǔn)確直觀，數(shù)據(jù)可信，但試驗周期過長，不能很快地指導(dǎo)科研和生產(chǎn)，由此絕大部分的相關(guān)試驗都采用人工加速老化來完成。

    人工加速老化試驗?zāi)M自然條件，如控制一定的溫度 ﹑ 濕度和降雨周期，并選用不同波長的光照射以模擬陽光，試驗周期短，通常只用 200-1000 小時，很快就能得出結(jié)論。

    人工加速老化試驗采用的光源有很多，常見的有：氙弧太陽光，熒光紫外線，碳弧燈。

    中國國標(biāo)規(guī)定了用于涂料老化測試的兩個標(biāo)準(zhǔn)：

    GB/T1865-1997 《人工氣候老化和人工輻射暴露（濾過的氙弧輻射）》（詳見附錄一）

    GB/T16585-1996 《硫化橡膠人工氣候老化（熒光紫外燈）試驗方法》

    這兩種方法都能檢測粉末涂料的耐久性，氙弧輻射光照溫和，對顏料 ﹑塑料 等更適合，測試周期要長一些。熒光紫外燈加速性好，適于快速檢驗，紫外線波長選擇范圍寬，能適應(yīng)多種檢測要求。

    也有加速自然曝曬試驗，如 EMMAQUA 試驗（在美國亞利桑那），使用特殊的反射鏡來強化太陽光，并結(jié)合以周期噴霧和溫度控制。據(jù)觀察，該法與佛羅里達曝曬有良好的關(guān)聯(lián)性，而老化速度快 5-6 倍。

    任何加速老化試驗都只能作參考，不能迷信測試結(jié)果。這些試驗僅是模擬自然條件，而實際條件千差萬別，老化試驗結(jié)果與實際使用結(jié)果有時差別非常大。所以粉末涂料的耐候性好壞必須以實際使用的效果為準(zhǔn)。