汽车铝轮毂用超耐候纯聚酯透明粉末涂料的研制

粉末涂料作为无溶剂涂料的代表，与水性涂料一起成为了近年来涂料行业发展的主流。粉末涂料用于汽车涂装的研究已进行了20多年，应用领域初于汽车零部件、汽车底漆、抗石击底漆等，直到20世纪90年代末期才批量用于轿车面漆和罩光面漆，成为真正意义上的车用涂料。丙烯酸透明粉末具有良好的外观和耐候性能，所以目前铝轮毂罩光大都用丙烯酸透明粉末。但是丙烯酸透明粉末因黏度低、流动大等原因对铝轮毂边角的覆盖性较差，致使铝轮毂的耐腐蚀性能较差，这一直是一个铝轮毂罩光亟待改善的问题。而聚酯透明粉末涂料相对于丙烯酸透明粉末涂料来说，边角覆盖性更好，从而具有更好的耐腐蚀性能。但是聚酯树脂相对于丙烯酸树脂具有折光系数高的特性和特点，由其制得的透明粉末涂料涂膜的透明性稍差，同时透明涂膜的流平性能也较差，所以目前聚酯透明粉末没有批量使用在铝轮毂罩光。本研究针对上述现有技术不足研究了聚酯树脂、固化剂和助剂对透明粉末的外观和性能的影响。

1.1 原材料

端羧基聚酯树脂（A、B、C、D、E、F）：工业级，进口；固化剂（a、b、c、d）：工业级，市售；粉末通用助剂（安息香、流平剂、增硬剂、紫外线吸收剂）：工业级，市售。1.2 主要设备

双螺杆挤出机（SLJ-30）：东辉；中药粉碎机（DFY-500）：温岭市林大机械；型磨粉系统（ACM-02）：烟台东源化工设备有限公司；静电喷枪（GPH-30）：诺信；高温烘箱：爱斯佩克环境仪器（上海）有限公司；氙灯人工加速老化试验仪(Q-SUN Xe-3-HS):美国Q-lab公司；盐雾试验箱(SH-90): 东莞昌鸿检测设备有限公司。

1.3 粉末涂料及涂层制备

按设计配方称取各组分，用中药粉碎机充分预混合完毕后，通过双螺杆挤出机在设定温度下进行熔融挤出，挤出片料经冷却、粉碎、过筛、静电喷涂、热固化成膜，对涂膜进行性能测试。

2.1不同聚酯树脂对透明粉末外观和性能的影响

因汽车铝轮毂罩光用粉末涂料有超耐候、高流平、高透明性的特性，故选择的聚酯树脂需要具备超高的耐候性、高流平性、高透明度，且不带色相。表1考察了几种端羧基聚酯树脂对纯聚酯透明粉末涂料涂层性能的影响。

表1 不同聚酯树脂制备的粉末涂层性能结果

由表1可以知道，若树脂反应活性过大，如聚酯树脂A和聚酯树脂E，涂层易出现橘皮；若树脂反应活性过小，如聚酯树脂B和聚酯树脂D，涂层的机械性能差。因此选择中等活性（胶化时间300~360s）的端羧基聚酯树脂。所选的几种聚酯树脂中，聚酯树脂C和聚酯树脂F在流平和机械性能上符合要求。但铝轮毂涂装要求罩光透明粉具有高透明度、高耐候性（一般要求氙灯老化1 800 h后保光率60%以上）和高耐腐蚀性（一般要求Cass盐雾试验240 h单边水泡直径少于2 mm），选择了中等活性的超耐候端羧基聚酯树脂F。

2.2 固化剂的种类对透明粉末外观和性能的影响

聚酯粉末涂料中常用的固化剂主要是异氰脲酸三缩水甘油酯（TGIC)、羟烷基酰胺（HAA），表2考察了几种固化剂对纯聚酯透明粉末涂料涂层性能的影响。

由表2可以看出，HAA相对于TGIC，在耐黄变性和耐候性上要相对较差，不适合用于透明粉末涂料。固化剂a和固化剂b在外观、耐候性和耐腐蚀性能上符合要求。但是固化剂a在耐冲击性能上相对于固化剂b差，选择了TGIC型的固化剂b。

2.3 流平剂对透明粉末外观和性能的影响

铝轮毂罩光用透明粉要求涂膜具有高流平性和高透明性，且不能带有色相，所以需要选择一种合适的流平剂，本研究选择几种国内外的流平剂进行试验，不同流平剂制备的粉末涂层性能结果见表3。

由表3可以看出，流平剂会影响涂层的外观和性能，分别添加这3种流平剂时，物化性能均符合要求。但添加流平剂2和流平剂3会使涂膜色相偏黄，且添加流平剂3时，外观产生轻微橘皮，不宜采用。所以选择了流平剂1。

在此基础上，对流平剂在配方体系中的合理用量进行了研究，具体性能结果见表4。