摘要：羥基聚酯/四甲氧甲基甘脲(TMMGU)型皺紋粉末涂料盡管不是新產(chǎn)品，但高價原材料限制其廣泛應用，該體系粉末涂料的研究開發(fā)工作也很少。

　　作者在大量的試驗研究和實際應用經(jīng)驗基礎上，詳細介紹了該體系粉末涂料的性能和應用，除人們熟悉的皺紋粉末涂料外，羥基聚酯/TMMGU體系還可用于配制網(wǎng)紋、龜紋、孔雀紋等美術粉末涂料，且戶內(nèi)戶外粉末涂料皆適宜。

　　1、前言

　　皺紋粉末涂料在業(yè)內(nèi)名稱多樣，例如綿綿漆、水紋粉末涂料等，涂層表面具有特殊的紋理效果，裝飾性能優(yōu)異。

　　因此皺紋粉末涂料廣泛應用于五金、家具、電器、防盜門等戶內(nèi)外制品的涂裝。

　　皺紋粉末涂料分為環(huán)氧/雙氰胺型和羥基聚酯/四甲氧甲基甘脲型兩種，分別應用于戶內(nèi)裝飾性制品與戶外耐久裝飾性制品的涂裝。

　　配制環(huán)氧/雙氰胺型皺紋粉末涂料的原料國內(nèi)市場供應充足，原料采購方便且價格低廉，所以此類粉末涂料一經(jīng)推出就在國內(nèi)市場得到廣泛應用與推廣。

　　但羥基聚酯/四甲氧甲基甘脲(TMMGU)型皺紋粉末涂料因關鍵原材料需要進口，國內(nèi)供貨商屈指可數(shù)。

　　研制技術完全由國外公司所壟斷，銷售價格被國外制造商與國內(nèi)貿(mào)易商共同操控，導致原料價格奇高，完全超越了國內(nèi)粉末涂料與相關消費市場可接受的能力。

　　因此，戶外皺紋粉末涂料在國內(nèi)市場幾乎無立足之地，市場大幅萎縮，到目前為止能研制與銷售此類產(chǎn)品的公司極少。

　　隨著國內(nèi)粉末涂料原材料技術的發(fā)展，這種被動的僵局已經(jīng)被打破，關鍵原料售價將會降低50%以上，原料采購將變得簡單、容易與輕松！必然為戶外皺紋粉末涂料在國內(nèi)市場的推廣與應用帶來一場風暴!

　　2、戶外皺紋粉末涂料技術

　　耐久性皺紋粉末涂料具有優(yōu)異的戶外耐候性與抗老化降解性，可用于戶內(nèi)制品和戶外制品的涂裝。

　　目前配制戶外耐久性皺紋粉末涂料的方法是采用低羥值聚酯樹脂與TMMGU樹脂搭配，且在WL系列胺封閉磺酸的催化下形成具有皺紋效果的涂層。

　　戶外皺紋粉末涂料配方的結構與戶內(nèi)皺紋粉末涂料配方非常類似，典型配方見表1。

　　從表1配方可以看出，戶外皺紋粉末涂料與戶內(nèi)粉末涂料的配方結構類似，主要表現(xiàn)在以下幾方面：

　?。?）均采用一個主體樹脂設計配方。戶內(nèi)皺紋粉末涂料采用的主體樹脂是通用型雙酚A環(huán)氧樹脂，戶外皺紋粉末涂料采用羥值在30±5mgKOH/g的低羥值羥基聚酯樹脂。

　　目前P/TMMGU型皺紋粉末涂料的聚酯樹脂有產(chǎn)協(xié)公司的EL-1000H和氰特公司的CRYLCOAT 2920-0。

　　需要特別指出的是，適合P/TMMGU型皺紋粉末涂料的羥基聚酯樹脂以羥值30±5mgKOH/g最佳。

　　樹脂羥值的增加不利于涂層表面皺紋效果的形成。羥值40±5mgKOH/g的羥基聚酯樹脂可以采用，但盡量不用。

　　羥值50±5mgKOH/g的聚酯樹脂主要用于聚氨酯粉末涂料，不適用于P/TMMGU粉末涂料。

　?。?）均采用一種與主體樹脂交聯(lián)反應速度較慢的主體交聯(lián)劑。戶內(nèi)皺紋粉末涂料的固化劑是普通雙氰胺，不能選用取代雙氰胺或加速雙氰胺，否則無法形成皺紋表面效果。

　　戶外皺紋粉末涂料的固化劑為TMMGU樹脂，是氨基樹脂中唯一應用于粉末涂料的品種。TMMGU樹脂由美國氰特公司首創(chuàng)，在國內(nèi)售價一直較高。

　　現(xiàn)在山西太原科源達公司已經(jīng)將TMMGU樹脂國產(chǎn)化，并經(jīng)多批次穩(wěn)定性測試，完全能夠滿足P/TMMGU型皺紋粉末涂料的使用，樹脂售價遠低于進口同類產(chǎn)品。

　　（3）配方中均采用了反應催化劑，促進涂層表面皺紋效果的形成。戶內(nèi)皺紋粉末涂料所采用的催化劑是乙酰丙酮鋁，對環(huán)氧基開環(huán)固化有強烈的催化作用。

　　南?；瘜W的XG605-1A、武漢炎黃與東莞中添的MCD、捷通達的SA208均屬此類產(chǎn)品。

　　戶外皺紋粉末涂料采用的催化劑是胺封閉磺酸催化劑，此類催化劑十分昂貴，如法國SYNTHRON公司的ACTIRON?32-18A(有效活性成分約50%)，氰特公司以樹脂為載體的ADDITOL?920(有效活性成分5%)。

　　作者在國內(nèi)首創(chuàng)的WL系列催化劑(有效活性成分65%±2%)已在申請國家專利的進程中。WL系列催化劑與進口的同類催化劑性能相當，有效活性成分含量高，用量少，售價基本為進口產(chǎn)品的一半，有利于降低配方成本。

　?。?）配方中均采用了反應速度調(diào)節(jié)劑。皺紋粉末涂料使用反應速度調(diào)節(jié)劑可改善因為催化劑用量增減所引起的涂層物理機械性能波動，有助于提高涂層光澤。

　　戶內(nèi)皺紋粉末涂料采用了中酸值(52~58mgKOH/g)、中速反應的6/4型聚酯樹脂，該聚酯原本是為環(huán)氧/聚酯混合型粉末涂料設計的。

　　戶外皺紋粉末涂料采用了封閉型或內(nèi)封閉型異氰酸酯樹脂作為反應速度調(diào)節(jié)劑。這類異氰酸酯樹脂以德固賽和拜耳公司的產(chǎn)品為主導，售價較高。

　　國內(nèi)杭州金田化工有限公司開發(fā)了一種封閉型異氰酸酯樹脂—TS280，已經(jīng)推向市場。該產(chǎn)品售價相對較低，適合國內(nèi)企業(yè)戶外皺紋粉末涂料產(chǎn)品的研制。

　?。?）皺紋粉末涂料對填充料具有選擇性。在皺紋粉末涂料配方設計中，不同類型或不同級別的填充料或多或少會影響涂層光澤和紋理效果。

　　產(chǎn)品設計師在進行戶內(nèi)外皺紋粉末涂料設計時，必須認識到填充料對涂層光澤和紋理效果的影響，作者認為超細硫酸鋇是最佳選擇，不推薦沉淀硫酸鋇、消光硫酸鋇(粒徑過粗)和偏弱堿性的碳酸鈣(包括重質與輕質型)作為此類粉末涂料的填充料。

　?。?）固化條件相似。熱固性粉末涂料的固化條件取決于慢反應組分，環(huán)氧型體系和羥基聚酯體系的皺紋粉末涂料均存在反應緩慢的交聯(lián)組分，因此固化條件均為15min 200℃以上。

　　3、戶外皺紋粉末涂料的延伸開發(fā)與創(chuàng)新

　　戶外皺紋粉末涂料(P/TMMGU型)在外資企業(yè)中廣泛應用，由于技術、原料及價格壟斷，國內(nèi)企業(yè)遲遲未能廣泛而有效地開展P/TMMGU型皺紋粉末涂料的研制、應用與創(chuàng)新。

　　目前國內(nèi)用于研制戶外皺紋粉末涂料的原料已基本解決，貨源充足，價格低廉，有利于此類產(chǎn)品的開發(fā)。由于P/TMMGU型皺紋產(chǎn)品已不屬于新產(chǎn)品，本文不再過多地探討P/TMMGU型皺紋粉末涂料的產(chǎn)品設計。

　　3.1網(wǎng)紋粉末涂料

　　網(wǎng)紋粉末涂料是在皺紋粉末涂料的基礎上發(fā)展起來的具有網(wǎng)狀紋理外觀效果的粉末涂料類型，網(wǎng)狀紋路非常清晰(圖1和圖2)，戶外網(wǎng)紋粉末涂料配方見表2。

　　配方2表明，網(wǎng)紋粉末涂料是在皺紋粉末涂料配方的基礎上增加網(wǎng)紋劑(通常情況下采用浮花劑作為網(wǎng)紋劑)得到的。

　　通常情況下網(wǎng)紋粉末涂料配方中的成膜物質含量較皺紋粉末涂料配方高，且隨成膜物質含量的提高涂層紋路清晰度更高，花紋更大。

　　3.2龜紋粉末涂料

　　龜紋粉末涂料同樣是建立在不相容原理基礎上的，配制龜紋粉末涂料的方法有多種：

　　(1)環(huán)氧型龜紋粉末涂料，在環(huán)氧型皺紋粉末的基礎上添加龜紋劑配制而成；

　　(2)環(huán)氧/聚酯型龜紋粉末涂料，采用特殊的6/4型聚酯樹脂，配以適量的乙酰丙酮鋁(皺紋催化劑)和外添加龜紋劑配制而成；

　　(3)低酸值的羧基聚酯樹脂與消光型GMA丙烯酸樹脂按特定比例，并外添加龜紋劑配制而成；

　?、艿土u值的羥基聚酯樹脂與TMMGU借助WL胺封閉磺酸的催化，并外添加龜紋劑形成非常穩(wěn)定的龜紋效果涂膜，涂膜外觀見圖3～4，典型配方見表3。

　　P/TMMGU型龜紋粉末涂料也是在皺紋粉末涂料基礎上外添加龜紋劑得到的，與網(wǎng)紋配方的區(qū)別在于所采用的外混添加劑是龜紋劑而不是網(wǎng)紋劑。

　　與皺紋、網(wǎng)紋粉末涂料配方相比，龜紋粉末涂料配方的成膜物質含量明顯高于皺紋和網(wǎng)紋粉末配方，通常成膜物質含量越高、龜紋劑粒度越大和用量越少，形成的龜紋效果越明顯，花紋越大。

　　3.3孔雀紋粉末涂料

　　P/TMMGU型皺紋粉末涂料與環(huán)氧/DICY型皺紋粉末涂料因成膜物質不同和固化機理差異，導致P/TMMGU型皺紋粉末比環(huán)氧/DICY型皺紋粉末更具特色，產(chǎn)品裝飾性更好。

　　若仔細觀察兩種皺紋涂膜外觀可以發(fā)現(xiàn)二者紋理的細微差異，即紋路不一樣。更為直觀的差異在于，P/TMMGU型粉末在WL胺封閉磺酸的催化作用下，外添加點花粉能形成孔雀紋(點花效果)外觀，如圖5～6所示。

　　而這種特殊的孔雀紋效果是其它類型粉末涂料無法實現(xiàn)的?？兹讣y粉末涂料配方見表4。

　　孔雀紋粉末涂料是點花粉末涂料的變種或延伸，由一種皺紋底粉與一種、兩種或多種點花粉混合而形成的。環(huán)氧型皺紋粉末涂料不能實現(xiàn)孔雀紋外觀效果，點花粉無法在環(huán)氧型皺紋粉末涂料中展現(xiàn)出色彩效果。

　　而在P/TMMGU皺紋粉末涂料中，點花粉的色彩展現(xiàn)與在錘紋粉或其它普通平面型粉末涂料中的展現(xiàn)效果相近或更好，因此可形成孔雀紋外觀效果。

　　受底粉花紋影響，P/TMMGU型孔雀紋效果與普通點花粉末的花紋效果明顯不同，更像孔雀羽毛的色彩效果。

　　4、環(huán)氧聚合物在戶外網(wǎng)紋及龜紋粉末涂料中的應用與研究

　　封閉異氰酸酯在P/TMMGU型皺紋、網(wǎng)紋、龜紋及孔雀紋粉末涂料中廣泛應用，不僅能調(diào)節(jié)反應速度，還能有效減少“結點”缺陷的發(fā)生。

　　P/TMMGU型粉末涂料在胺封閉磺酸催化作用下，封閉異氰酸酯并不是唯一的涂層表面調(diào)整劑。

　　環(huán)氧聚合物對P/TMMGU型網(wǎng)紋及龜紋粉末涂料具有花紋與光澤雙重調(diào)節(jié)作用，如TGIC、PT910、PT912、GMA丙烯酸樹脂等，雙酚A環(huán)氧樹脂是最典型的代表。

　　試驗配方如表5所示，涂膜性能測試結果見表6，測試時的涂膜烘烤條件為15min 200℃。

　　表6的試驗結果表明，P/TMMGU型皺紋粉末涂料配方中添加不同數(shù)量的環(huán)氧樹脂，將明顯影響涂層表澤、紋理及機械性能。

　　特別指出的是，環(huán)氧樹脂添加量為4%時涂層出現(xiàn)規(guī)則的“鱷魚皮”外觀效果，也就是我們通常說的“龜紋”效果，但此時配方中并沒有添加“龜紋劑”。

　　表6結果還表明，配方中環(huán)氧樹脂添加量超過6%時，涂膜皺紋效果基本消失，機械性能明顯下降。因此可以初步確認，環(huán)氧樹脂在P/TMMGU型皺紋粉末涂料中的添加量在6%以下。

　　胺封閉磺酸是一種特殊的催化劑。在P/TMMGU型粉末涂料的烘烤固化過程中將分解為有機酸與胺兩種化合物，胺屬易揮發(fā)物將隨加熱過程而揮發(fā)出來，有機酸將有效催化TMMGU樹脂與羥基的反應。

　　事實上在粉末烘烤過程中胺并不能完全揮發(fā)出來，殘留的胺會對“酸催化的TMMGU-羥基反應”產(chǎn)生阻滯作用。

　　由于催化劑分解產(chǎn)生的胺存在叔胺結構，對環(huán)氧基開環(huán)有催化作用，因此環(huán)氧樹脂的加入消耗殘留的胺，同時也消耗了羥基聚酯上的少量羧基。

　　隨著胺與聚酯羧基數(shù)量的銳減，有機酸對反應過程的催化作用達到極限，因此有利于涂膜光澤的降低。但隨環(huán)氧樹脂的增加，過量的環(huán)氧樹脂卻不利于催化作用，會再次導致光澤上升。

　　由于“羥基聚酯+TMMGU+WL催化劑”的反應機理非常復雜，環(huán)氧樹脂的加入會產(chǎn)生一定的干擾作用，某種程度上影響了最終涂層的外觀效果，所以粉末涂料配方中未添加龜紋劑也產(chǎn)生了龜紋效果。

　　環(huán)氧聚合物的這種特性，可輕而易舉地設計龜紋粉末涂料，若再使用網(wǎng)紋劑或龜紋劑，將呈現(xiàn)不同的涂層效果。

　　5、戶外皺紋粉末涂料的應用與研究

　　與環(huán)氧型皺紋粉末涂料相比，P/TMMGU型皺紋粉末涂料的一個顯著特點是具有極佳的耐候性，可用于內(nèi)戶外金屬產(chǎn)品的涂飾，這是P/TMMGU型皺紋粉末涂料普遍應用的原因。

　　P/TMMGU型皺紋粉末涂料的另一個用途不可被忽視，那就是可用直燃式烤爐固化，涂膜光澤和紋理變化輕微。

　　采用直燃式烘烤爐固化時，直燃式烘烤爐所采用的燃料為煤、石油、天然氣、煤氣等，燃燒過程中會產(chǎn)生C、S、P、N等的無機氧化物，對正在交聯(lián)固化的涂膜產(chǎn)生一定的催化作用和副作用。

　　這類無機氧化物若進入爐道內(nèi)，無疑會影響涂料熔融固化的成膜過程，尤其是交聯(lián)反應過程，使涂膜的物化性能及涂層外觀發(fā)生變化。

　　如附著力、光澤、色彩、涂膜紋理外觀等，最終導致脫皮、層間附著力差、涂層大面積失光、泛黃變色、紋理改變等。

　　無論是戶外用的P/TMMGU型皺紋粉末涂料，還是戶內(nèi)應用的環(huán)氧/DICY型皺紋粉末涂料，都是在特定的催化劑作用下形成皺紋外觀效果的。

　　實際應用表明，部分涂裝廠由于直燃式烘烤爐原因，當采用環(huán)氧/DICY型皺紋粉末涂裝時，發(fā)生涂膜嚴重失光、紋理嚴重變小，導致產(chǎn)品涂裝失敗的嚴重后果！

　　粉末制造商和涂裝企業(yè)對此都不知所措。作者在對客戶現(xiàn)場技術服務的過程中發(fā)現(xiàn)，采用P/TMMGU型皺紋粉末涂料可解決環(huán)氧/DICY型皺紋粉末涂料烘烤嚴重失光及紋理嚴重改變的問題。

　　所以當客戶無法改變烘爐條件時，采用P/TMMGU型皺紋粉末涂料進行涂裝是必然的選擇！

　　6、總結

　　P/TMMGU型粉末涂料是一種獨具特色的粉末涂料類型，其許多性能和用途還有待開發(fā)，相信不久的將來業(yè)內(nèi)會有更多的相關產(chǎn)品問世。

　　對于喜愛五光十色、豐富多彩生活的中華民族來說，對P/TMMGU型粉末涂料產(chǎn)生鐘愛之情是油然而生的。相信隨著相關原材料價格的大幅降低，此類粉末涂料將在國內(nèi)具有廣闊的發(fā)展空間。