PUR粉末涂料的基礎(chǔ)化學(xué)

(2010年3月，常州)粉末涂料

&涂裝專業(yè)委員會(huì)培訓(xùn)教程本教程將主要闡述應(yīng)用于粉末涂料工業(yè)的、基于異氰酸酯交聯(lián)的化學(xué)；但作為含羥基聚酯化學(xué)的一部分，本教程也同時(shí)涉及另一些非聚氨酯（PUR）的內(nèi)容以及由此所衍生出的粉末涂料。之所以作這樣的選定，一方面是由于這部分內(nèi)容通常在相關(guān)的粉末涂料文獻(xiàn)中很少被提及，中國的情況也許更為嚴(yán)重；另一方1引言面是作者打算以此來完善“專業(yè)委員會(huì)”所開展的相關(guān)教學(xué)課程。

本文來源于作者在杜邦-化佳所編寫的系列教學(xué)課程《粉末涂料的基礎(chǔ)化學(xué)》（第二部分，與聚酯交聯(lián)，PartII）。其中對(duì)部分內(nèi)容作出了改動(dòng)，主要是刪除了有關(guān)具體配方的敘述和探討，但在我正在編寫的《粉末涂料助劑化學(xué)與工藝》將予以保留。2據(jù)此，這里將要闡述的是羥基聚酯樹脂與相關(guān)固化劑的交聯(lián)化學(xué)。具體包括：①多異氰酸酯（Polyisocyanate）②氨基樹脂（Aminoplast，包括六甲氧基甲基密胺（HMMM）和四甲氧基甲基甘脲（TMGU））③特殊的酐（Anhydrides）

由這些交聯(lián)劑開始和相應(yīng)的羥3基樹脂配合我們可以得到一系列內(nèi)容廣泛地耐候性粉末涂料。41）基本概念和化學(xué)定義：聚氨酯-任何由氨基甲酸酯（Urethane或Carbamate）鏈節(jié)構(gòu)成的一類聚合物，縮寫PUR。其構(gòu)成粉末涂料的基礎(chǔ)化學(xué)主要牽涉到以下特征反應(yīng)：一、PUR粉末涂料5678值得指出的是反應(yīng)II指示形成聚脲，也稱之為“改性PU”。和通用的雙組分噴涂聚脲彈性體（SPUA）不同，這里論述的聚脲特指含鏈增長聚脲結(jié)構(gòu)單元的固化劑[1]，用于PU粉末涂料的消光和改性；至于反應(yīng)III，在本領(lǐng)域代表通過合適的異氰酸酯預(yù)聚體和環(huán)氧樹脂的加成，得到一類被稱之為“聚唑烷酮環(huán)9氧”粘合劑，用于功能性環(huán)氧粉末涂料，改進(jìn)防腐、絕緣、耐熱和耐水性能[2]。102）原材料和中間體廣義上任何在其結(jié)構(gòu)中含至少一個(gè)-NCO基團(tuán)的化學(xué)物質(zhì)，通常稱之為異氰酸酯或單體，都可以作為PUR的功能性材料。典型的包括：TDI(甲苯二異氰酸酯)、MDI(二苯甲烷二異氰酸酯)、HDI(六甲撐二異氰酸酯)和IPDI(異佛爾酮二異氰酸酯)。但是在粉末涂料工業(yè)事實(shí)上只有HDI/IPDI可以使用，用于制備固化劑。1112另一概念是所謂的“多異氰酸酯”

(Poly-isocyanates)，系指由HDI/IPDI和其他反應(yīng)物衍生得到的一種中間體，其分子量范圍位于單體和最終用途的高分量聚合物之間。在本文所界定的范疇，則特指用于粉末涂料的交聯(lián)劑，包括封閉和內(nèi)封閉型。異氰酸酯/單體不能直接作為粉末涂料的交聯(lián)劑使用，原因是：13

太高的反應(yīng)活性(缺乏貯存穩(wěn)定性而難于處理);例如：暴露即與空氣中水分發(fā)生反應(yīng)；

單體高蒸汽壓

(吸入毒性使操作環(huán)境無法接受)。14為此：①通常采用擴(kuò)鏈劑增大分子量以阻止揮發(fā)；②用封閉劑封閉-NCO以降低反應(yīng)活性。這樣，采用這兩項(xiàng)措施可以得到適合粉末涂料用途的“多異氰酸酯”交聯(lián)劑。由于封閉是一項(xiàng)臨時(shí)的措施，經(jīng)加熱后可以重新釋放出

–NCO發(fā)生所期望的反應(yīng)。15問題&小結(jié)①何為PUR？②PUR粉末涂料包含哪三個(gè)特性反應(yīng)？聚脲/改性PU固化劑的主要用途？③構(gòu)成PUR粉末涂料基礎(chǔ)的兩種單體是IPDI/HDI。由它們通過擴(kuò)鏈和封閉可以得到多異氰酸酯PU粉末涂料的交聯(lián)劑。④解釋為什么要進(jìn)行擴(kuò)鏈和封閉。163）多異氰酸酯交聯(lián)劑背景PUR粉末涂料(以下簡稱PUR)發(fā)源于歐洲，后在美國和日本得到了很好地發(fā)展，概因是其突出技術(shù)性能，如裝飾性好、高光澤、超級(jí)流平、高表面硬度和豐滿度。但是，由于價(jià)格相對(duì)較高、和聚酯配合比例大、固化溫度較高和放出封閉劑副產(chǎn)物17等缺陷，該系統(tǒng)并沒有在其他新興市場獲得相應(yīng)的發(fā)展。

PUR系基于-OH基聚酯和-OCN的交聯(lián)化學(xué)。由于固化劑品種的多樣性，導(dǎo)致了聚合物涂膜的特點(diǎn)鮮明。和其他幾乎完全依賴單一固化劑構(gòu)成的涂料系統(tǒng)相比，PUR顯示出精細(xì)、定制和高性能等方面的優(yōu)勢(shì)。這樣一來，配方設(shè)計(jì)者通?？梢愿鶕?jù)不同的要求去18設(shè)計(jì)配方，從而充分地滿足客戶的期望。

但是這種多樣性也決定著你需要掌握更多的知識(shí)和資源貯備，否則要駕馭PUR恐怕是困難的，有時(shí)甚至得不到應(yīng)有的結(jié)果。

下面將從其交聯(lián)劑著手展開我們的課程。19交聯(lián)劑依據(jù)其結(jié)構(gòu)劃分多異氰酸酯交聯(lián)劑可分為以下兩類：①封閉型

封閉的二異氰酸酯與多元醇加成物；封閉的異氰脲酸酯三聚體；②內(nèi)封閉型，簡稱Uretdiones20盡管文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)的種類不勝枚舉，但已經(jīng)商業(yè)化的大概只有：封閉型中：封閉的IPDI與乙二醇/TMP加成物；

優(yōu)選ε-己內(nèi)酰胺(CL)作為封閉劑，下同；封閉的三聚IPDI異氰脲酸酯；封閉的三聚HDI異氰脲酸酯；21Uretdiones：內(nèi)封閉的二聚IPDI/HDI

(self-blockeduretdione結(jié)構(gòu))。

作為封閉劑的除了CL之外，還有4-羥基苯甲酸酯、酮肟和環(huán)三唑等：22

在封閉型產(chǎn)品中，用CL進(jìn)行封閉的為市場的主流。擴(kuò)鏈劑為多元醇，主要是DEG或TMP。這和普通的軟/硬質(zhì)發(fā)泡、工程材料所涉及的PUR有所區(qū)別，后者使用的是聚酯/聚醚多元醇。

制備通常首先用DEG或TMP與IPDI進(jìn)行擴(kuò)鏈，然后再用CL封閉。其制備過程分大致為兩個(gè)階段：23①首先擴(kuò)鏈制備加成物；然后用②CL對(duì)生成物進(jìn)行封閉。

反應(yīng)方程1-01描述了理想狀態(tài)下用CL封閉的IPDI-DGE加成物的反應(yīng)過程：2425

26異氰酸酯還可以由另一種方式—環(huán)三聚化形成：27

例如一種制備Cap-IPDI的方式：28封閉和三聚反應(yīng)要求在催化下進(jìn)行，1%濃度的硬脂酸鈉、2-羥乙基鄰苯二甲酸鎂和三苯基磷等為適宜的封閉催化劑。至于三聚，則特別推薦使用二甲基(2-羥丙基)-(2,2,6,6-四甲基哌啶)甲酸銨。如果封閉劑是CL(有時(shí)候稱作Cap.)，則代表的是Evonic(Degussa)的著名產(chǎn)品2930VestagonB1530，其理想的化學(xué)結(jié)構(gòu)可以表達(dá)為：另一種值得一提的產(chǎn)品系由Bayer開發(fā)，使用其商業(yè)名稱為Desmodur的HDI三聚體為原料，然后再用CL封閉而成：31據(jù)說產(chǎn)品具有非常低粘度，推薦應(yīng)用于超薄涂層、需要極佳表面流平和優(yōu)良潤濕性能等方面。和其他異氰酸酯固化劑相比，目前三聚的異氰脲酸酯型固化劑應(yīng)用得最為廣泛，表1-01列出的是Evonic的幾種典型產(chǎn)品的性能參數(shù)：323334

表1-02進(jìn)一步列出由Bayer最新研發(fā)的5種新的交聯(lián)劑，其中兩種已經(jīng)工業(yè)化；而另三種正在進(jìn)行中。3536

封閉的結(jié)果使得固化劑必須在解封閉的情況下才能和相應(yīng)的羥基化合物發(fā)生反應(yīng)。解封閉通常需要加熱：37表1-01給出了各個(gè)固化劑所需要的解封閉溫度(Splittingtemp.)。由這些數(shù)據(jù)可以看出，其范圍大都在160-170℃之間，因此和大多數(shù)現(xiàn)行的固化劑系統(tǒng)相比，PU粉末涂料要求較高的固化溫度。解封閉期間釋放出的ε-己內(nèi)酰胺將殘存在涂膜中。由于其具有優(yōu)良的流變學(xué)特性，它將有利于改進(jìn)涂膜的流平和濕潤，這是有38利的一面；但另一方面副產(chǎn)物的放出將易產(chǎn)生縮孔等表面缺陷，為此PU粉末涂料被限定在相對(duì)膜厚較薄的涂裝領(lǐng)域。此外放出封閉劑的事實(shí)和粉末涂料提倡的理念背道而駛，為此研發(fā)了一類具有內(nèi)封閉結(jié)構(gòu)特征的Uretdiones(見后面的敘述)。同樣地，盡管提出多種物質(zhì)例如2-丁酮39肟、吡唑和苯酚等都可作為異氰酸酯的封閉劑，但是真正為市場接受的似乎只有ε-己內(nèi)酰胺。這主要是它具有低毒、經(jīng)濟(jì)和技術(shù)性能方面的優(yōu)勢(shì)。

另一類型的多異氰酸酯固化劑被稱之為Uretdiones，具有四員雜環(huán)內(nèi)封閉的單元結(jié)構(gòu)：4041制備可以通過如下反應(yīng)來完成：42二聚后殘留的-NCO基可以進(jìn)一步被封閉或讓其和相應(yīng)的單元醇、多元醇或聚醚例如新戊二醇(NPG)等加成擴(kuò)鏈?zhǔn)蛊浞戏勰┩苛系膽?yīng)用要求。因此Uretdiones有兩種類型產(chǎn)品-即封閉的和不封閉的，以IPDI型為例，其特征結(jié)構(gòu)：4344氨基甲酸酯上述兩結(jié)構(gòu)中封閉型產(chǎn)品(A)可以簡單的直接由IPDI二聚合然后再行封閉。在高選擇性催化劑參與下可以將單體、己內(nèi)酰胺同時(shí)加入反應(yīng)釜控制合適的條件完成；但是對(duì)于不封閉型產(chǎn)品(B)，則必須使用IPDI的加成物預(yù)聚體或異氰脲酸酯三聚體為原料內(nèi)封閉而成。這樣所形成的產(chǎn)品才具足夠大的分子量，從而抑制揮發(fā)度不至于形成安全方面的問題。45預(yù)聚體中的醇組分多為NPG/聚醚。產(chǎn)品(B)為現(xiàn)行發(fā)展的趨勢(shì)，其中以三聚體內(nèi)封閉型更為流行。盡管已經(jīng)研發(fā)了多種基于其他二異氰酸酯的Uretdiones，但據(jù)發(fā)現(xiàn)IPDI為最佳的Uretdiones貢獻(xiàn)單體。如果期望進(jìn)一步改進(jìn)最終產(chǎn)品的性能，可以向其中混入適量的HDI三聚體DesmodurN3300，據(jù)說可以降低粘度和提高官能度。46

應(yīng)用于粉末涂料時(shí)它將按如下方式和羥基聚酯或丙烯酸酯樹脂交聯(lián)：47

很顯然反應(yīng)過程中將不會(huì)有副產(chǎn)物放出，這是它區(qū)別于封閉型產(chǎn)品的本質(zhì)。這里，我們有必要引入固化劑解離溫度這一概念。基于封閉和內(nèi)封閉化學(xué)，PUR固化劑必須在解除封閉劑或開環(huán)釋放出游離--NCO的情況下才能發(fā)生相應(yīng)的反應(yīng)：48這一過程通常需要加熱來完成，因此界定通過這種方式使母體釋放出游離-NCO所需要的最低溫度(Ts)為解離溫度。加入合適的催化劑可以使解離溫度降低，據(jù)此知道反應(yīng)要求在高溫和添加催化劑的情況下進(jìn)行。為此提出了加入DBTL(二丁基錫二月桂酸酯)、辛酸亞錫和DABCO來加速反應(yīng)的進(jìn)程。49問題&小結(jié)①PUR粉末涂料的交聯(lián)劑分為封閉型和內(nèi)封閉型。其封閉型產(chǎn)品又包括多元醇擴(kuò)鏈預(yù)聚體和異氰脲酸三聚體封閉兩種。闡述這兩種產(chǎn)物的主要區(qū)別和技術(shù)特性；②什么是Uretdiones？它和封閉型產(chǎn)品的本質(zhì)區(qū)別是什么？③對(duì)于一羥值40mgKOH/g的樹脂，請(qǐng)根據(jù)表1數(shù)據(jù)計(jì)算各固化劑的配比。④什么是解離溫度？504）催化劑

催化劑通?？蓜澐譃閮深?，胺和有機(jī)金屬絡(luò)合物[3]。胺類催化劑包括：三乙烯二胺(TEDA或DABCO)、二甲基環(huán)己胺(DMCHA)、1,8-二氮二環(huán)[5.4.0]十一碳烯基-7(DBU)和二甲基乙醇胺(DMEA)等。胺類催化劑屬于典型的堿性催化劑，通常易產(chǎn)生黃變，此外促進(jìn)-NCO和-OH反應(yīng)的5152選擇性也較低，因此在PUR領(lǐng)域應(yīng)用并不廣泛。有機(jī)金屬絡(luò)合物是一類高效催化劑，大多數(shù)屬于Lewis酸，其酸性取決于配合的金屬離子和相應(yīng)酸基。早期使用的辛酸汞、鉛和錫這樣的重金屬羧酸鹽具有高效能，但由于毒性和危險(xiǎn)性重金屬殘留問題，自1990年后已經(jīng)逐漸被放棄。不過作為一種成熟的解決53方案，DBTL(二丁基錫二月桂酸酯)/辛酸亞錫仍然在應(yīng)用，賦予PUR非常好的性能平衡。但近年來限制重金屬的呼聲很高，因此發(fā)展無錫(non-tin)系催化劑也成了研究的熱點(diǎn)。首先作為替代品的有羧酸鉍、羧酸鋅和它們的乙酰丙酮絡(luò)合物。對(duì)可供選擇的催化劑進(jìn)行詳細(xì)的研究后證實(shí)鋯螯合物對(duì)促進(jìn)54-NCO和-OH之間的反應(yīng)具有高選擇性，但對(duì)Uretdione的解離幾乎無效。因此只能作為封閉型產(chǎn)品的催化劑，不適用于Uretdiones。同樣地，有機(jī)錫產(chǎn)品對(duì)加速Uretdione/OH的反應(yīng)效果也相當(dāng)有限。

55

乙酰丙酮鋅對(duì)上述兩類型反應(yīng)均十分有效[4]，被推薦應(yīng)用于所有的PUR系統(tǒng)代替有機(jī)錫產(chǎn)品。56典型產(chǎn)品

DBTL，標(biāo)準(zhǔn)型有機(jī)錫產(chǎn)品，考慮被限制；乙酰丙酮鋅

，TEGOKAT?623，操作毒性；羧酸鉍，KingIndustries；羧酸鋯，不適用Uretdiones；K-KAT-XK-602*

，金屬絡(luò)合物，性能優(yōu)異，無副作用，KingIndustries。*未公開組成57值得指出的是，羥基聚酯或丙烯酸酯上殘存的羧基對(duì)催化劑的活性有負(fù)面影響，因此對(duì)樹脂的選擇要加以注意或者預(yù)先添加少量的環(huán)氧擠出將其中和。585）特性PUR抗涂鴉(Anti-graffiti)PUR的一個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)是超級(jí)流平，右圖給出的是借助高分辨率原子力顯微鏡(highresolutionatomicforcemicroscopy)拍攝的顯微圖像：59從中不難看出涂層是高度光滑和平整的。利用這一性質(zhì)可以去設(shè)計(jì)滿足特殊要求的粉末涂料，例如抗涂鴉?？雇盔f是指殘留在涂膜表面的噴漆或類似的糊狀物可以方便地利用清洗劑將其除去的技術(shù)特性。顯然要具備這樣的性能，涂層要求具有高光滑度和高交聯(lián)密度。Bayer指出：采用CrelanEF403(早期為LS2147，60Uretdione)和一種約羥值300mgKOH/g、再配合通用的聚酯樹脂可以實(shí)現(xiàn)上述目的，只不過要注意催化劑和流平劑的平衡。同樣地，Degussa的VestagonBF1320也是恰當(dāng)?shù)墓袒瘎?。具體設(shè)計(jì)的配方：（略）

61消光

戶外低光澤，尤其是10-20%消光的粉末涂料依然是一個(gè)問題。盡管許多專利和技術(shù)文獻(xiàn)提供了多種的解決方案，但迄今為止仍然不能全面地滿足期望，如一步成型(Oneshot)、光澤重現(xiàn)性、耐候、表面流平以及機(jī)械性能。然而，這些問題對(duì)于PUR來說似乎不是問題，唯一的例外是需要支出更多的成62本。

現(xiàn)行的PUR消光技術(shù)大致有以下三個(gè)方面：

①高/低羥值樹脂+Uretdiones②特殊多官能性固化劑③結(jié)晶樹脂63①系統(tǒng)非常類似于抗涂鴉，只不過后者強(qiáng)調(diào)高裝飾性能而不特別看重低光澤。一種有效的消光組合可以是聚酯AlftalatVan9914(OH值=300mgKOH/g)/AlftalatAN745(OH值=30mgKOH/g)+CrelanEF403，涂膜光澤大約25%；如果進(jìn)一步選用Eastman的Albester3225/3115組合光澤可降至5%。64②單獨(dú)的消光固化劑為Bayer的VPLS2181/1，一款含有不同官能團(tuán)、作為戶外消光目的的交聯(lián)劑。結(jié)合下圖：6566采用這種固化劑可以一步擠出實(shí)現(xiàn)消光，光澤約5%，涂層具有極佳的技術(shù)特性，因此是戶外消光領(lǐng)域成熟的技術(shù)方案。

VPLS2181/1的雙官能度-NCO被考慮和羥基聚酯發(fā)生交聯(lián)，而殘存在骨架上的-COOH被用于和HAA或TGIC固化。這樣，其消光系統(tǒng)將由多組分的固化劑所構(gòu)成。67③系統(tǒng)消光系有Evonic所特別開發(fā)的。已經(jīng)投放市場的結(jié)晶樹脂是VestagonR4030，推薦和普通的無定型聚酯結(jié)合用B1530進(jìn)行固化，光澤約20%。如果期望進(jìn)一步降低光澤，可以向組成中加入聚脲(如特征反應(yīng)II所介紹的)，光澤約10%。使用結(jié)晶樹脂粘合劑進(jìn)行消光突出的技術(shù)優(yōu)勢(shì)是它的高流平、高裝飾和極好的機(jī)械性68能。這是其他任何系統(tǒng)所無法比擬的。696）結(jié)語迄今為止，用DEG或TMP進(jìn)行擴(kuò)鏈的一類Cap-Polyisocyanate已很少被提及，代之而起的是三聚型Cap-IPDI和Uretdiones。Uretdiones曾一度被認(rèn)為是TGIC的最佳替代品，但是通過近20年的市場努力結(jié)果證明并不十分成功。Uretdiones仍有許多技術(shù)問題需要解決，如改進(jìn)它和現(xiàn)行的耐候粉末涂料70系統(tǒng)相比過高的固化溫度、差的機(jī)械性能、較高的使用成本以及所缺乏的通用性。

PU粉末涂料在中國和亞洲應(yīng)用很少，其關(guān)鍵的影響因素是所述固化劑的高價(jià)格和難以獲得。由于缺乏關(guān)鍵的用于合成上述固化劑的單體IPDI和HDI，要想發(fā)展PU系統(tǒng)可能是可望而不可求的事。71問題&小結(jié)①用于PUR的催化劑分為胺類/金屬絡(luò)合物型；胺類缺乏選擇性和導(dǎo)致泛黃，應(yīng)用并不廣泛。金屬絡(luò)合物型性能優(yōu)異，列舉幾種代表性品種。②是不是所有的金屬絡(luò)合物型催化劑均適用Uretdiones？③根據(jù)PUR的技術(shù)特性闡述抗涂鴉/消光粉末涂料。④Bayer已經(jīng)開發(fā)了一種新穎的可以通過一步擠出實(shí)現(xiàn)低光澤的固化劑。指出這種固化劑的最明顯特點(diǎn)。72

二、羥基PES和氨基樹脂的固化73氨基樹脂(aminoplast)是一類高度醚化的脲醛、三聚氰胺、苯代三聚氰胺和甘脲樹脂的總稱，其特征是含有甲氧基甲基官能團(tuán)。脲醛樹脂固化速度太快、缺乏耐熱和化學(xué)穩(wěn)定性；而苯代三聚氰胺反應(yīng)活性太差，兩者一開始就沒有被考慮作為粉末涂料的用途。甲基醚化的三聚氰胺甲醛樹脂，簡稱HMMM，即六(甲氧基甲基)三聚氰胺被首先嘗試作為粉末涂料的固化劑，其化學(xué)結(jié)構(gòu)為：7475

但是HMMM多為粘稠狀液體或蠟狀固體，并不適合直接應(yīng)用于粉末涂料，為此需要將之預(yù)先吸附在樹脂上。Ciba-Geigy曾做過這樣的努力，方法是將ACC公司的Cymel303與羥基聚酯熔融混合，然后減壓除去副產(chǎn)物甲醇形成部分交聯(lián)的固體狀樹脂。這種被稱之為“RD90-308”的吸附型產(chǎn)品在市場上并沒有獲得真正的認(rèn)可，事實(shí)上僅停留在研發(fā)階段76就壽終正寢了，原因是TGIC憑借其強(qiáng)大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，自誕生之日起就迅速地將HMMM逐出了市場。在此后的幾十年里，盡管相關(guān)的研究從未停止，但類似Cymel303這樣的交聯(lián)劑系統(tǒng)從此并喪失了發(fā)展的機(jī)會(huì)。一直到新的固體交聯(lián)劑四(甲氧基甲基)甘脲(TMGU)被推出以后，氨基樹脂交聯(lián)劑似乎才得到了切實(shí)的發(fā)展。TMGU是美國Cytec.(原ACC)77公司產(chǎn)品，商品牌號(hào)Powderlink1174，化學(xué)結(jié)構(gòu)：

78目前所謂的氨基樹脂型粉末涂料系統(tǒng)正是基于這一產(chǎn)品所構(gòu)建。

7980通過以下方式Powderlink1174和羥基聚酯或聚丙烯酸酯交聯(lián)構(gòu)成戶外耐候性粉末涂料：81式中代表羥基聚酯或聚丙烯酸中的殘基。反應(yīng)需要在強(qiáng)酸性催化劑存在下進(jìn)行，可供使用的催化劑有：對(duì)甲苯磺酸，標(biāo)準(zhǔn)型；甲基甲苯磺酸酰亞胺(PowderlinkMTSI)，高光澤；甲基磺酸錫、環(huán)己基氨基磺酸，消光；

胺封閉的甲苯磺酸鹽等，紋理。82Powderlink1174的最特別之處是可以通過選擇不同的催化劑來實(shí)現(xiàn)粉末涂料從耐候性高光、消光到皺紋方面的轉(zhuǎn)變。這將是非常有意義的，它為我們配制不同風(fēng)格的粉末涂料提供了技術(shù)的可能。選用PowderlinkMTSI，可以得到高光的平滑涂層。表2-01列出了這類粉末涂料的標(biāo)準(zhǔn)配方：83表2-01：聚酯/Powderlink1174粉末涂料的標(biāo)準(zhǔn)配方

重量份數(shù)聚酯Crylcoat310994Powderlink11746PowderlinkMTSI催化劑0.5ResiflowP-671.3TiO2(R960)40安息香1.4

84至于耐候性能，在沒有光穩(wěn)定劑存在下丙烯酸樹脂/Powderlink1174粉末涂料體現(xiàn)出非凡的耐候性能：85

86如上所述，使用另一類催化劑，包括甲基磺酸錫、環(huán)己基氨基磺酸(環(huán)脒酸，Abbott實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)品)，可以提供非常光滑的消光涂層，光澤范圍30-40%和優(yōu)良的戶外耐久性。至于更重要的，我們需要利用Powderlink1174來配制特效的皺紋(wrinklefinish)或其他紋理粉末涂料。作為這樣的用途目前有三87種催化劑可供選擇：二甲基乙醇胺封閉的對(duì)甲苯磺酸鹽；二甲氨基丙醇封閉的對(duì)甲苯磺酸鹽(WL-catalystX-320)，Cytec.；三氟甲烷磺酸二乙胺鹽(FluoradFC-520)，3M。88X-320提供的是雜亂的條紋狀皺紋，而FluoradFC-520則顯現(xiàn)出細(xì)小、較規(guī)則的星狀紋理：89表2-02列出的是Powderlink1174型紋理粉末涂料的典型配方：

90表2-02：Powderlink1174紋理型粉末涂料的典型配方

AB，重量份數(shù)聚酯Crylcoat310981.878.5Powderlink117466WL-catalystX-320母料*12.5/FluoradFC520母料**/15.8ResiflowP-671.31.3TiO2(R960)4040安息香2.42.4

91*臺(tái)灣南方樹脂公司聚酯Kuotex1000吸附的X-320母料，活性物含量2.5%，Cytec.；**吸附型母料，活性物含量1.9%，3M；如此看來，通過不同的催化劑配合可以配制不同風(fēng)格的粉末涂料，這一不同凡響的技術(shù)特性為Powderlink1174系統(tǒng)提供了的無限的遐想空間。92三、羥基PES和酐的固化93酐作為環(huán)氧樹脂或GMA樹脂的固化劑在前面已有討論，參見本教程系列-1，《粉末涂料的基礎(chǔ)化學(xué)(第一部分,與環(huán)氧交聯(lián))》。這里主要闡述的是羥基聚酯和特殊的酐所構(gòu)成的耐候性粉末涂料系統(tǒng)[PES/酐]。和氨基樹脂類似，PES/酐耐候性粉末涂料系統(tǒng)在歷史上也經(jīng)歷了一個(gè)十分短暫的時(shí)期，但不久就消失了。PES/酐固化系統(tǒng)的94消失倒不在于它的技術(shù)特性，而主要是出于職業(yè)衛(wèi)生及安全方面的考慮。盡管該系統(tǒng)體現(xiàn)出優(yōu)良的技術(shù)性能，但酐對(duì)人體粘膜和呼吸器官的強(qiáng)烈刺激作用以及易升華所導(dǎo)致的操作環(huán)境之惡化，客觀上增大了人們的對(duì)此類產(chǎn)品的擔(dān)憂，因此在有了更好的固化劑TGIC之后，并早早地被擯棄了。9596PES/酐粉末涂料基于如下的化學(xué)：式中：羥基打開酐環(huán)后反應(yīng)形成半酯并釋放出一個(gè)羧基。這個(gè)羧基仍可參與后續(xù)的反應(yīng)。如果此時(shí)有共反應(yīng)物，例如環(huán)氧，優(yōu)選GMA樹脂參與的話，將進(jìn)一步發(fā)生交聯(lián)，貢獻(xiàn)出一個(gè)完美的耐候性漆基系統(tǒng)：97

98

多元酸酐例如偏苯三酸酐[TMA]、均苯四甲酸二酐[PMDA]、二苯甲酮四甲酸二酐[BTDA]和線性脂肪族聚酐[LPA]作為固化劑已眾所周知，但它們大多數(shù)被限定在功能性環(huán)氧粉末或以GMA樹脂作為對(duì)象的透明粉末涂料領(lǐng)域。作為本用途的固化劑是乙二醇雙偏苯三甲酸酐酯(TMEG)，這在本教程系列-1的相關(guān)章節(jié)中已有介紹。99TMEG的具有如下的理想結(jié)構(gòu)：100作為商品銷售的是：RikacidTMEG