淺談如何提高鋁型材用粉末涂料的耐候性:噴涂在鋁型材表面的粉末涂膜的耐候性，是影響鋁型材壽命的關(guān)鍵性因素。本文主要從粉末涂料的原材料、配方結(jié)構(gòu)、制作工藝、固化條件等技術(shù)角度分析，并結(jié)合所做的實驗結(jié)果，總結(jié)出幾個提高粉末涂料耐候性的可供參考的思路，從而*終達到延長鋁型材壽命的目的。隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，粉末涂料的戶外應(yīng)用越來越普遍，人們對粉末涂層耐候性和耐久性的關(guān)注度不斷提高，特別是對鋁型材、天花板、幕墻板等室外用品表面的粉末涂膜的耐候性要求越來越高。粉末涂料主要由樹脂、固化劑、助劑、顏填料等組成，噴涂在鋁型材表面的涂層隨著時間的延長，受周圍自然因素如日曬、雨淋、氧化、冷熱變化以及生物等的作用，會出現(xiàn)性能逐漸降低的現(xiàn)象，即老化。粉末涂料抑制或延緩自然老化的能力稱為耐自然老化性，簡稱耐老化性，也叫耐候性。影響粉末涂料耐候性的因素很多，其中包括粉末涂料成分中的樹脂、固化劑、顏填料、助劑等各種原材料的性能、用量、配比等內(nèi)部因素；以及粉末涂料制作過程的工藝條件和涂料的固化程度；還有涂膜的使用環(huán)境如日光（主要是紫外線）的作用、大氣的組成（氧、臭氧、工業(yè)煙霧等）、濕度（包括酸雨、鹽霧等）、溫度變化等外部因素。
從粉末涂料本身的角度來看，提高粉末涂層耐候性能主要從原材料、配方結(jié)構(gòu)以及制作工藝等方面著手。一、原材料：粉末涂料主要由樹脂、固化劑、助劑、顏填料等材料組成，這些原材料的耐候性，基本上決定了涂料的耐候性。因此，要提高粉末涂料的耐候性能，首先要選擇耐候性能滿足鋁型材行業(yè)要求的原材料，而且這些耐候性合格的原材料也要滿足涂膜的其他性能。當涂膜的各項性能相互間產(chǎn)生沖突時，可以根據(jù)客戶的要求側(cè)重于某項性能，但是人工加速老化試驗結(jié)果要滿足GB 5237.4-2008中加速耐候性的要求。1.樹脂：因為樹脂是粉末涂料的主要成膜物質(zhì)，是決定粉末涂料性質(zhì)和涂膜性能的*主要成分，所以樹脂的選擇至關(guān)重要。選取市面上大型廠家常用的鋁型材用粉末涂料聚酯樹脂，使用同一配方結(jié)構(gòu)和相同制作工藝分別制粉進行300小時耐老化試驗以及涂膜外觀比較，結(jié)果如表1所示。（加速老化條件為8小時光照，4小時凝露循環(huán)；UVB-313EL燈，輻照度0.65W/㎡，光照溫度60℃；凝露溫度50℃）由試驗結(jié)果可知，樹脂D、F、H在通一系列的樹脂中耐候性較好，但這種樹脂的缺點是分子量大，熔融黏度高，如果應(yīng)用在平面粉中*終會導(dǎo)致涂膜流平性能差。所以，通過在粉末涂料配方中選用耐候性能好的樹脂來提高平面粉的耐候性能時，必須考慮到涂膜的流平是否會變差，變差之后客戶能否接受。2.固化劑：盡管HAA體系的固化劑環(huán)保型眾所周知，但是它的缺點是固化反應(yīng)有副產(chǎn)物形成，厚噴時容易產(chǎn)生針孔、豬毛孔等弊端，涂膜過烘烤耐泛黃性和耐久性不如TGIC體系。[1]鋁型材行業(yè)目前難以接受HAA體系的這些弊端，或者說是大部分粉末廠家沒有解決這些弊端，所以鋁型材用粉末涂料還是以TGIC體系為主。固化劑TGIC對粉末涂料的耐候性能也有一定的影響。
經(jīng)過對國內(nèi)三家銷售量排名靠前的廠家的TGIC進行耐老化檢測，發(fā)現(xiàn)它們的耐老化性能基本一致，無較大的差別。因此，在通過固化劑TGIC的選擇上去提高粉末涂料的耐候性，并無多大的意義。3.顏料：顏料對粉末涂料耐候性的影響在原材料中是除了樹脂之外影響*大的因素，因為顏料在使用過程中會褪色，所以對于鋁型材用粉末涂料的顏料的選擇也很重要。市場上即使是用一種顏色的顏料，它的品種非常多，不同品種的色相、著色力、遮蓋力、耐候性、耐熱性等性能千差萬別，這給我們粉末涂料廠家的選擇帶來很大的難度。顏料按化學(xué)組成分為無機顏料和有機顏料，它們的優(yōu)缺點如表2所示。顏料的選擇要從多方面考慮，如顏料的色相、著色力、遮蓋力、耐熱性、耐候耐光性、耐沸水性、毒性等等；而且由于一些顏料可能帶有對樹脂和固化劑起到促進作用的活性基團，所以也要考慮顏料對涂料反應(yīng)速度、粘度的影響。為了提高粉末涂料的耐候性，顏料要選擇耐光性在7-8級（8級*好），耐候性4-5級（5級*好）的品種，同時耐熱性和耐沸水性要滿足鋁型材行業(yè)的使用要求。從表2可知，由顏料本身的性質(zhì)決定，有機顏料的耐光性和耐候性有限，而無機顏料不夠鮮艷，所以一些鮮艷顏色的粉末大多使用了耐光性和耐候性有限的有機鮮艷顏料，這就是鮮艷顏色的涂膜耐老化色差較大的主要原因。因此，為了保證鮮艷顏色涂膜的耐候性，除了選用耐候性能優(yōu)異的其他材料，更加要注意顏料的選擇。4.填料：填料的重要功能是添加到粉末涂料中以后，能夠改進涂膜的硬度、剛性和耐劃傷性等物理力學(xué)性能，同時有利于改進粉末涂料的貯存穩(wěn)定性、松散性和帶電等性能。[3]鋁型材粉末涂料中*常用的填料為硫酸鋇，經(jīng)過對多個廠家的硫酸鋇進行耐老化檢測，發(fā)現(xiàn)耐候性能無明顯差別。因此，為了保證涂料的耐候性，必須使用純度高的硫酸鋇作為填料。硫酸鋇進倉前必須經(jīng)過檢驗，使用10%的鹽酸溶液是*簡單快捷的方法，可以快速檢測出硫酸是否含有碳酸鈣，碳酸鈣會降低涂料的耐候性能，不能作為鋁型材用粉末涂料的填料。5.助劑：在粉末涂料配方中，助劑的用量很少，但在一般粉末涂料配方組成中是不可缺少的成分，而且對涂膜的外觀及某些性能起決定性作用。經(jīng)過對各國內(nèi)大型廠家同類助劑進行加速老化對比試驗后，發(fā)現(xiàn)不同廠家的流平劑、光亮劑、安息香等對涂膜耐老化性能影響不大；而不同廠家的蠟粉、消光劑對涂膜耐老化的影響較大。因此，為了提高粉末涂料的耐候性，可以考慮使用耐老化性能好的蠟粉和消光劑。二、配方結(jié)構(gòu)：通過粉末涂料中聚酯樹脂的酸值和固化劑羥基當量的計算，設(shè)計合適的固化劑用量，并通過加速老化試驗的驗證，使用*佳的固化劑用量，使涂料在固化時能夠充分固化，從而達到*好的耐候性能。
在滿足粉末涂料各項性能的前提下，盡量在配方中減少原材料的種類，特別是對涂膜耐候性起負作用的材料。在不影響涂膜遮蓋力以及硬度、耐磨性的前提下，適當降低配方中的顏料（特別是吸油量大的顏料）和填料的用量，使配方中的顏料能夠在熔融混煉過程充分被樹脂包覆，在涂膜的使用過程中減少顏料的顏色變化，從而達到提高涂膜耐候性的目的。三、制作工藝：粉末涂料制作過程主要包括預(yù)混合、熔融擠出、壓片破碎、分級粉碎四個階段，其中預(yù)混合、熔融擠出兩個工藝對粉末涂料的耐候性能有很大影響。預(yù)混合的作用是為了使粉末涂料配方中的各種原材料組成分散均勻，為熔融擠出打下良好的基礎(chǔ)。為了提高耐候性，在預(yù)混合階段，原材料必須按一定的先后順序進行投料，而且投料量控制在混料缸容量的20%-80%，并適當延長混合時間。熔融擠出是為了使粉末涂料組成中的各種成分混合均勻，也就是達到粉末涂料成品中的每個粒子組成成分一樣。為了提高耐候性，在熔融擠出階段，在不出現(xiàn)膠化粒子的前提下，適當提高擠出機溫度（特別是在氣溫較低的情況下），使樹脂熔融成一種流體，保證顏料能有良好的潤濕和獲得*大的剪切力，有利于顏料等的高度分散，使各組分成為一個均勻的體系；在保證生產(chǎn)進度的同時，可以適當降低擠出速度，保證物料有充足的熔融混煉時間；從而提高混煉效果，使粉末涂料中的顏料填料被樹脂充分包覆，而且各種原材料成分粒子分散均勻，特別是固化劑和樹脂能按配方的比例混煉均勻，固化時涂膜能夠充分固化，從而增加涂膜的表面致密性，*終提高粉末涂層的耐候性。四、固化條件：粉末涂料只有充分固化的情況下，樹脂的高分子鏈才會和固化劑完全交聯(lián)，各項物理化學(xué)性能才會達到*佳狀態(tài)，耐候性能也不例外。因此，提高耐候性能必須使粉末涂料充分固化，固化時要控制好溫度和時間。綜上所述，對于提高鋁型材用粉末涂料的耐候性，可參考如下思路：選用耐候性能好且流平不至于太差的樹脂；注意鮮艷顏料、蠟粉、消光劑的選擇；設(shè)計有利于提高涂膜耐候性的配方結(jié)構(gòu)；控制好粉末涂料生產(chǎn)工藝。

        1、合金鋁板等鋁合金型材的技術(shù)特點與優(yōu)勢：(1)合金鋁板等鋁合金型材技術(shù)特點：無煙鏡面拋光具有無黃煙、無流痕、低成本、低消耗、低設(shè)備投入、高亮度、高穩(wěn)定性、高功效、高成品率等特點，突破了傳統(tǒng)拋光技術(shù)的瓶頸和缺陷，成功實現(xiàn)了11米長材化學(xué)拋光以及自動線化學(xué)拋光的規(guī)?；a(chǎn)。無煙鏡面拋光技術(shù)是普通三酸和電解拋光的升級換代技術(shù)，是合金鋁板等鋁合金型材化學(xué)拋光技術(shù)的發(fā)展方向。(2)合金鋁板等鋁合金型材技術(shù)優(yōu)勢如下：1)無黃煙：無煙鏡面拋光從根本解決了三酸拋光產(chǎn)生大量黃煙的難題?？晒?jié)約大量的環(huán)保處理成本。為化學(xué)拋光的廣泛運用掃清了主要障礙。2)無流痕：無煙拋光技術(shù)徹底解決了拋光流痕的難題、并實現(xiàn)了11米長拋光材的全自動線規(guī)模生產(chǎn)，使拋光像堿蝕一樣易于操作。3)高亮度：無煙拋光由于采用新的拋光成分，比三酸拋光、電解拋光的亮度提高20％～30％，是目前亮度*高的拋光技術(shù)。4)低消耗-無煙鏡面拋光藥劑的消耗可比電解拋光的消耗(500-700kg／t材)降低60％-70％。5)高成品率：無煙鏡面拋光過程中幾乎不產(chǎn)生缺陷，產(chǎn)品成品率極高。6)生產(chǎn)效率高：無煙拋光掛料而積大，每次可拋光多排；拋光無廢品，生產(chǎn)效率至少是三酸拋光的2倍以上，是電解拋光的6-9倍。7)槽液穩(wěn)定：無煙鏡面拋光槽幾乎不調(diào)槽，可長期穩(wěn)定工作。為化學(xué)拋光鋁材的大規(guī)模工業(yè)化、自動化生產(chǎn)鋪平了道路。8)亮度穩(wěn)定：不同批次生產(chǎn)拋光材，由于不調(diào)槽，所生產(chǎn)的拋光材亮度穩(wěn)定。2、工藝漓程與操作要點分析：(1)槽位設(shè)置說明：1)無煙鏡面拋光槽前是完全封閉的抽風墻，杜絕外界自然風降低抽風效率，利于陰雨天、濃霧天的全天候生產(chǎn)。2)無煙鏡面拋光槽的寬度為1.6m以上，加強槽液吸收煙霧的緩沖能力，利于大規(guī)模批量生產(chǎn)。(2)槽液功能說明：1)除蠟除垢槽：本槽中盛一種新型弱堿性除蠟除垢劑，能去機械拋光蠟及殘存的重油垢，不腐蝕鋁合金。操作簡單。2)無煙鏡面拋光槽：本槽含有多種組分，富古強氧化劑，能對鋁合金進行鏡面拋光。與其他拋光技術(shù)相比，本槽具有如下特點：①絕無黃煙，亮度穩(wěn)定：本槽添加有足夠量的煙霧抑制劑，黃煙的分解被徹底抑制；由于強氧化劑分解較慢，濃度比三酸槽穩(wěn)定，因此不同批次鋁合金的亮度差別比三酸拋光要小得多。②亮度增加：化學(xué)拋光的亮度，陳了與磷酸濃度、硝酸濃度，溫度有關(guān)外，還與拋光液的含水量有關(guān)。含水量越高，亮度越低；三酸拋光液中磷酸含量高達80％(磷酸的含水量為15％)，相應(yīng)拋光液水含量小低于12％；如此高的水含量必然降低拋光材的亮度。無煙鏡面拋光液在制作過程中，經(jīng)過長時間的高溫濃縮，水含量水足5％，因此鏡面拋光材的亮度明顯提高。③可長時間滴流：考慮到化學(xué)拋光反應(yīng)過于劇烈，鋁合金離開槽液后，滴流時間不能超過20s，大量拋光液被帶進水洗槽，造成拋光材成本過于昂貴。無煙鏡面拋光液中添加有足夠量的緩蝕劑，保護鋁合金離開槽液后，可在空中按任意時間滴流而不花材，也沒流痕。由此可節(jié)約拋光液70％以上。④自動除灰：鋁合金不純或拋光液老化時，鋁材經(jīng)三酸拋光后，表面往往有一層黑灰，一般方法很難除去，嚴重影響拋光材質(zhì)量。無煙鏡面拋光槽中，添加有除灰成分，可自動拋光灰。⑤成品率高：由于鏡面拋光槽解決了色差、流痕、花材、拋光灰等問題，使得成品率大幅提高。從而降低了成本，提高了生產(chǎn)效率。3)保光氧化槽。設(shè)置本槽有兩大目的：①預(yù)制化學(xué)氧化膜：保光氧化槽，能生成一定厚度的氧化膜，又能完全保留原有亮度；鋼合金從鏡面拋光到陽極氧化之前，可以過保光氧化槽，預(yù)制一定厚度的化學(xué)氧化膜，避免氧化之前在水洗槽中產(chǎn)生點蝕或花材，提高成品率，同時在進行陽極氧化時，減少氧化失光。②精除灰：拋光灰的來源有兩種，一是鋁合金中有夾雜，二是拋光液老化。拋光灰用一般方法很難，能嚴重影響拋光材的外觀質(zhì)量。盡管無煙鏡面拋光槽中已添加有除灰劑，能絕大部分拋光灰，但仍可能有少量殘留拋光灰。保光氧化槽能徹底清理拋光灰，從而保證拋光材質(zhì)量。