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脂交聯(lián)反應(yīng)時沒有小分子物質(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，烘烤時涂膜不容易泛黃。

④. 3個環(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、各種紋理外觀和顏色的粉末涂料。可以用靜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替代TGIC的使用。原來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有一定差距，但是經(jīng)過幾年的努力，適用于TGIC的聚酯樹脂品種增多，涂膜性能已經(jīng)得到明顯的改進(jìn)，完全可以滿足各種用戶的不同要求。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)計中，TGIC的用量可通過下式確定。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

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

G?=107/107+1700=0.0592≈6%

通常在配方中TGIC的用量要比計算值過量一些。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，它的用量僅次于異氰尿酸三縮水甘油酯（TGIC)。常見的差烷基酰胺商品品牌有羅姆哈斯（Rohom&Hass）公司開發(fā)的PrimidXL552[四（N-β-羥乙基）己二酰胺（β-HE-DA)],是已通過EINES、TSCA審查認(rèn)可，在歐洲用得最多的固化劑產(chǎn)品。目前國內(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的羧基聚酯樹脂，其涂膜的耐候性基本接近，但是采用不同牌號的聚酯時，在涂膜光澤、凝膠時間、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，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脂比用TGIC固化的聚酯樹脂固化溫度更低，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.而且它無刺激性，對皮膚無過敏反應(yīng)，無誘變及致畸作用，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。

羥烷基酰胺通過其分子上的羥基與聚酯樹脂上的羥基交聯(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消除針孔則又會引起涂膜泛黃，這是其致命的弱點(diǎn)。目前國內(nèi)開發(fā)的T105M為自消泡型的，配方中無需添加安息香，有效地解決了烘烤泛黃的問題。

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，其用量可通過以下計算。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)涂膜過厚時這些小分子的逸出使涂膜容易產(chǎn)生豬毛孔和針孔。