鋁型材粉末涂料用固化劑
 

（1）異氰尿酸三縮水甘油酯（TGIC)在鋁型材表面處理所使用的聚酯粉末涂料中，在我國(guó)用得最多是異氰尿酸三縮水甘油酯（TGIC)，是一種多環(huán)氧基的含三嗪雜環(huán)化合物，相對(duì)分子質(zhì)量297，易溶于鹵化烷、丙酮和苯，微溶于水和乙醇。它的化學(xué)結(jié)構(gòu)式如下。

TGIC的技術(shù)指標(biāo)

鋁型材異氰尿酸三縮水甘油酯（TGIC)固化聚酯粉末涂料有如下優(yōu)點(diǎn)。

①. TGIC與羧基聚酯或羧基丙烯酸樹(shù)脂交聯(lián)反應(yīng)時(shí)沒(méi)有小分子物質(zhì)放出，涂膜不易產(chǎn)生縮孔、麻點(diǎn)、豬毛孔等弊病。

②. 它和雙酸A型環(huán)氧樹(shù)脂不同之處是不含有苯環(huán)和醚鍵，因此鋁型材具有優(yōu)良的耐紫外線(xiàn)性能；作為涂料具有可貴的保光、保色性。

③. 鋁型材涂膜的耐熱性比環(huán)氧-聚酯和HAA固化聚酯粉末涂料好，烘烤時(shí)涂膜不容易泛黃。

④. 3個(gè)環(huán)氧基具有很高的活性，能和含有氨基、羧酸基的化合物或聚合物生成交聯(lián)密度大的產(chǎn)物，再加上三嗪雜環(huán)的母體，因此產(chǎn)物具有很高的耐熱性、耐燃性和硬度。

⑤. 涂料的配粉和配色性、施工性能很好，可以配制各種光澤、各種紋理外觀(guān)和顏色的粉末涂料?？梢杂渺o電粉末涂裝和流化床浸涂等涂裝法施工。

這種粉末涂料的最大缺點(diǎn)是由于TGIC固化劑容易吸潮，并對(duì)皮膚有一定的刺激性，而且被認(rèn)為是變異原生物，有一定的毒性，在歐洲提倡用羥烷基酰胺來(lái)替代TGIC的使用。原來(lái)TGIC固化聚酯粉末涂料的流平性和耐沖性能跟環(huán)氧-聚酯粉末涂料比較時(shí)有一定差距，但是經(jīng)過(guò)幾年的努力，適用于TGIC的聚酯樹(shù)脂品種增多，涂膜性能已經(jīng)得到明顯的改進(jìn)，完全可以滿(mǎn)足各種用戶(hù)的不同要求。鋁型材TGIC固化聚酯粉末涂料的另一缺點(diǎn)是粉末涂料的貯存穩(wěn)定性比環(huán)氧-聚酯粉末涂料差得多，也不如HAA固化聚酯粉末涂料。

在粉末涂料配方設(shè)計(jì)中，TGIC的用量可通過(guò)下式確定。設(shè)以G代表TGIC的用量，W代表羧基聚酯的用量，則

G?/W?=TGIC用量（g）/羧基聚酯用量（g）

已知，TGIC當(dāng)量為107，酸值為25的羧基聚酯當(dāng)量為2244，酸值為33的羧基聚酯當(dāng)量為1700，所以當(dāng)使用酸值為25的羧基聚酯時(shí)

G?/W?=107/2244; G?=W?/G?+W?=107/107+2244=0.0455≈4.5%

同理，當(dāng)使用酸值為33的羧基聚酯時(shí)

G?=107/107+1700=0.0592≈6%

通常在配方中TGIC的用量要比計(jì)算值過(guò)量一些。一般定為7%-8%。值得注意的是，經(jīng)毒性試驗(yàn)，TGIC鼠狗靜脈注射LD50為148.7mg/kg，有一定的毒性，且對(duì)皮膚和眼睛有刺激性，因此目前在使用上受到一定的限制。在聚酯粉末涂料中用量最多的端羧基聚酯樹(shù)脂用異氰尿酸三縮水甘油酯（TGIC0）固化的聚酯粉末涂料的主要化學(xué)反應(yīng)如下：

主要的化學(xué)反應(yīng)是聚酯樹(shù)脂中的羧基與異氰尿酸三縮水甘油酯中的環(huán)氧基之間的反應(yīng)，然后聚酯樹(shù)脂另一端羧基與TGIC的環(huán)氧基之間的反應(yīng)繼續(xù)，直至形成高分子化合物的涂膜，在這種反應(yīng)中沒(méi)有副產(chǎn)物產(chǎn)生。

（2）羥烷基酰胺（HAA) 羥烷基酰胺（HAA) 是聚酯粉末涂料中常用的固化劑，它的用量?jī)H次于異氰尿酸三縮水甘油酯（TGIC)。常見(jiàn)的差烷基酰胺商品品牌有羅姆哈斯（Rohom&Hass）公司開(kāi)發(fā)的PrimidXL552[四（N-β-羥乙基）己二酰胺（β-HE-DA)],是已通過(guò)EINES、TSCA審查認(rèn)可，在歐洲用得最多的固化劑產(chǎn)品。目前國(guó)內(nèi)鋁型材表面處理大量使用的羥烷基酰胺是由寧波南海化學(xué)有限公司生產(chǎn)的T105和T105M固化劑、神劍新材料有限公司生產(chǎn)的S552固化劑等產(chǎn)品。

羥烷基酰胺固化聚酯粉末涂料與TGIC固化聚酯粉末涂料比較有如下優(yōu)點(diǎn)。

①. β-HEDA與TGIC一樣可用于酸值為30-35mg/KOH/g的羧基聚酯樹(shù)脂，其涂膜的耐候性基本接近，但是采用不同牌號(hào)的聚酯時(shí)，在涂膜光澤、凝膠時(shí)間、烘烤變黃性等方面有所不同。通常選用低催化劑含量或不含催化劑聚酯，因數(shù)羥烷基酰胺固化聚酯時(shí)，不需要加入促進(jìn)劑，相反促進(jìn)劑的加入反而促進(jìn)它的分解和副反應(yīng)，降低固化速度。

②. 羥烷基酰胺固化的聚酯樹(shù)脂比用TGIC固化的聚酯樹(shù)脂固化溫度更低，前者最低為150℃/（20-25）min，后者為190-200℃/（20-25）min，因而最節(jié)省能源。

③. 羥烷基酰胺固化聚酯粉末涂料的涂膜物理力學(xué)性能很好，沖擊性（反沖）達(dá)490N·cm，在原材料生產(chǎn)廠(chǎng)推薦用量和烘烤固化條件下，比TGIC體系更容易達(dá)到涂膜性能指標(biāo)，涂膜性能的穩(wěn)定性好。

④. 羥烷基酰胺的毒性非常低。老鼠經(jīng)口服LD50大于10g/kg(而TGIC口服LD50為0.562g/kg），僅為TGIC的1/20.而且它無(wú)刺激性，對(duì)皮膚無(wú)過(guò)敏反應(yīng)，無(wú)誘變及致畸作用，不破壞生態(tài)平衡。

⑤. 用羥烷基酰胺配制的聚酯粉末涂料玻璃化溫度稍高，其貯存穩(wěn)定性比TGIC配制的聚酯粉末涂料好，且化學(xué)穩(wěn)定性、耐堿性、耐水解性好，這可能跟羥烷基胺具有較高的熔點(diǎn)有關(guān)。

⑥. 因?yàn)榱u烷基酰胺在分子結(jié)構(gòu)上有立體位阻的叔胺結(jié)構(gòu)，無(wú)需外加含氮化合物添加劑，本身具有摩擦帶電性，可降低噴涂電壓（≥30kv）。亦可使用摩擦噴槍施工。

羥烷基酰胺通過(guò)其分子上的羥基與聚酯樹(shù)脂上的羥基交聯(lián)而固化，反應(yīng)中有水分子產(chǎn)生，涂膜易產(chǎn)生針孔，因此而不易用于厚涂層。若采用安息香脫氣來(lái)消除針孔則又會(huì)引起涂膜泛黃，這是其致命的弱點(diǎn)。目前國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)的T105M為自消泡型的，配方中無(wú)需添加安息香，有效地解決了烘烤泛黃的問(wèn)題。

羥烷基酰胺的用量同其本身羥基官能團(tuán)的數(shù)量和羧基聚酯的酸值有關(guān)，通常純聚酯粉末涂料使用酸值（AV)為30-35mgKOH/g的聚酯，其當(dāng)量約為700。而不同公司生產(chǎn)的羥烷基酸胺，其結(jié)構(gòu)和羥基官能團(tuán)的數(shù)量也不盡相同，如PrimidXL552的羥值為680-740mgKOH/g，T105M的有效羥值約為470-510mg/KOH/g。

以T105M為例，其用量可通過(guò)以下計(jì)算。設(shè)G為T105M的用量，已知T105M的當(dāng)量為116，羧基聚酯的當(dāng)量為1700。則

G=116/1700+116=6.39%

實(shí)際使用量應(yīng)比理論計(jì)算值略高，故定為7.5%-8%為宜。

羥烷基酰胺固化主要的化學(xué)反應(yīng)是聚酯樹(shù)脂中的羧基與羥烷基酰胺中的羥基之間的脫水反應(yīng)，然后聚酯樹(shù)脂另一端羧基與HAA的羥基之間的反應(yīng)繼續(xù)，直到在鋁型材表面形成高分子化合物的涂膜。在這種反應(yīng)中產(chǎn)生小分子化合物水，是反應(yīng)的副產(chǎn)物，當(dāng)涂膜過(guò)厚時(shí)這些小分子的逸出使涂膜容易產(chǎn)生豬毛孔和針孔。