高耐候网纹粉末涂料的研究及其在SUV 汽车保险杠上的应用
高庆福，欧阳建群，罗绵生，史中平，李光(广州擎天材料科技有限公司，广州510860)
0 引言
保险杠是汽车必不可少的零部件，随着轿车逐步走向家庭，人们对汽车质量、外观精美度的要求越来越高。高档SUV 汽车保险杠保护涂料要求具有层网纹(绵绵漆)效果，粉末涂料不仅耐候性极佳，而且网纹美观，具有触感强烈的特点，它不仅弥补了工件表面粗糙、凹凸不平的缺陷，经烘烤后，还可得到立体感很强的表面涂层，具有极佳的装饰性。这种SUV 汽车保险杠专用粉末涂料具有优良的耐溶剂性、优异的防腐性能和极佳的耐候性。由于影响涂层纹路大小、立体感、纹路形态、机械性能、光泽等的因素较多，在为研发工作带来困难的同时，也提供了广阔的研究空间，对高装饰性粉末涂料的选择提供了更多的可能性。
本研究针对高档SUV 汽车保险杠的使用环境、特性，选择采用聚酯/四甲氧基甲基甘脲（TMMGU）这一特殊的固化体系来制备具有特殊纹理涂层的粉末涂料。
1 实验部分
1 实验部分
1.1 配方
网纹粉末涂料基础配方见表1。
1.2 制药
配料、预混、挤出、压片、粉碎、过150 目筛、成品。
2.3 催化剂用量对纹路的影响
1.3 制板
静电喷涂后，在200 ℃下烘烤15 min。图1、图2分别为效果图和现场应用图。
2 结果与讨论
2.1 固化剂用量对纹路的影响
选用酸值在30～40 mgKOH/g 的饱和羟基聚酯树脂（国产树脂B）、颜填料、催化剂、固化剂等，根据SUV 汽车保险杆专用粉末涂料设计配方，对比了TMMGU用量对涂层相关性能的影响。
实验方案如表2 所示，实验结果如表3 所示。
由表3 可以看出，当固化剂用量较少时，涂层的耐盐雾性能和物理性能相对较差，这是由于体系固化不完全造成的。但是，当固化剂用量超过一定程度时，不但会增加配方成本，还会因为胶化速度加快而影响涂层纹路的效果。另外，不同树脂生产厂商生产的聚酯树脂羟值范围各有差异，所以在设计配方时，应根据所选用聚酯树脂羟值的具体情况，首先计算出固化剂的理论用量，然后在此基础上通过具体试验进行验证，并终确定实际固化剂用量。本试验选取羟值为30～40 mgKOH/g 的聚酯树脂，综合性能和成本的考虑，选用了聚酯B 与TMMGU 的比例为93∶7（配方3）或94∶6（配方2）。
由表3 可以看出，当固化剂用量较少时，涂层的耐盐雾性能和物理性能相对较差，这是由于体系固化不完全造成的。但是，当固化剂用量超过一定程度时，不但会增加配方成本，还会因为胶化速度加快而影响涂层纹路的效果。另外，不同树脂生产厂商生产的聚酯树脂羟值范围各有差异，所以在设计配方时，应根据所选用聚酯树脂羟值的具体情况，首先计算出固化剂的理论用量，然后在此基础上通过具体试验进行验证，并终确定实际固化剂用量。本试验选取羟值为30～40 mgKOH/g 的聚酯树脂，综合性能和成本的考虑，选用了聚酯B 与TMMGU 的比例为93∶7（配方3）或94∶6（配方2）。
2.2 填料用量对纹理效果的影响
选择国产聚酯B 和TMMGU 的比例为93∶7，并固定其他条件，考察填料硫酸钡（8000BA）用量对纹理效果的影响。实验方案如表4 所示，实验结果如表5 所示。
从表5 可看出，随着填料硫酸钡加量入的增加，板面网纹立体(凹凸)感越强，但网纹路越小，通过硫酸钡加量可以达到来调节网纹粉的纹路大小与形态效果。加入填料的量越多，相对应的吸油量也就越大，涂层凸凹程度就越强。通常，网纹涂料的颜填料加量相对其他涂料品种要减少很多，否则网纹效果会模糊不清，填料硫酸钡的加量需客户对涂层纹路的特点、波纹的效果（如立体感、大小），涂层性能和配方成本等综合考虑确定。
胺封闭磺酸催化剂能明显地降低涂料成膜温度或缩短固化时间，获得极好的涂层表面性能及优异的耐候性和室外稳定性，在粉末涂料中可以大幅降低粉末涂料的交联反应温度。与未封闭的催化剂相比，有极好的贮存稳定性。实验方案见表6，实验结果见表7。
由表7 可以看出，随着催化剂用量的增加，反应速度逐渐加快，交联密度逐渐增大。涂层的耐候性逐渐变好。综合性能和客户对纹路的特征、大小、现场的使用要求，胺封闭磺酸的推荐用量为0.3%～1.2%。
2.4 多功能官能团助剂A对纹路的影响
实验方案见表8，实验结果见表9。按照表8 配方制板的纹路效果见图3。
可以看出，随着多功能官能团助剂A 用量的增加，纹路先变大后变小，立体感由强到弱再到一般。在此反应过程中，达到一定温度时，胺封闭磺酸催化剂分解并在整个反应过程中起催化作用。多功能官能团助剂消耗了胺封闭磺酸催化剂分解过程中产生的胺，体系酸性增强，从而也促进了整个反应过程。过多的多功能官能团助剂加入反而不利于整个反应过程，所以纹路稍平，整个反应复杂。配方中多功能官能团助剂A 的用量应根据客户的要求和纹路特性来具体调整。
可以看出，随着多功能官能团助剂A 用量的增加，纹路先变大后变小，立体感由强到弱再到一般。在此反应过程中，达到一定温度时，胺封闭磺酸催化剂分解并在整个反应过程中起催化作用。多功能官能团助剂消耗了胺封闭磺酸催化剂分解过程中产生的胺，体系酸性增强，从而也促进了整个反应过程。过多的多功能官能团助剂加入反而不利于整个反应过程，所以纹路稍平，整个反应复杂。配方中多功能官能团助剂A 的用量应根据客户的要求和纹路特性来具体调整。
2.5 不同厂家固化剂对纹路的影响
在端羟基聚酯/TMMGU 固化体系中，当达到一定温度时，胺封闭磺酸解封，固化剂TMMGU 在多功能官能团助剂的协同作用下，与端羟基聚酯产生复杂的交联固化反应，从而产生这一特殊效果的纹理涂层。采用不同厂家的固化剂配方见表10，试板性能见表11。
由图4 可见，不同厂家生产的固化剂TMMGU 产生的纹路有明显的差异，同时其效果还受到多功能官能团助剂A 的规律性影响。对于厂家a 生产的固化剂TMMGU，当多功能官能团助剂A 加量不超过6%时，纹路随着加量变大后变小；当加量超过6%时，基本没有纹路。对于厂家b 生产的固化剂TMMGU，当多功能官能团助剂A 加量不超过4%时，纹路随之逐渐变大，光泽逐渐变小；当加量为4%～6%时，纹路光泽逐渐变高，纹路继续变大，冲击变差；当加量超过6%后，基本没有纹路。不同厂家生产的TMMGU 在合成工艺，原料选择方面有所不同，所得到的TMMGU 产品性能有所差异，导致对涂料固化反应影响差异很大，从而影响板面的纹路。
由图4 可见，不同厂家生产的固化剂TMMGU 产生的纹路有明显的差异，同时其效果还受到多功能官能团助剂A 的规律性影响。对于厂家a 生产的固化剂TMMGU，当多功能官能团助剂A 加量不超过6%时，纹路随着加量变大后变小；当加量超过6%时，基本没有纹路。对于厂家b 生产的固化剂TMMGU，当多功能官能团助剂A 加量不超过4%时，纹路随之逐渐变大，光泽逐渐变小；当加量为4%～6%时，纹路光泽逐渐变高，纹路继续变大，冲击变差；当加量超过6%后，基本没有纹路。不同厂家生产的TMMGU 在合成工艺，原料选择方面有所不同，所得到的TMMGU 产品性能有所差异，导致对涂料固化反应影响差异很大，从而影响板面的纹路。
4 结语
聚酯/TMMGU 型网纹粉末涂料是建立在不相容的原理上，在这一固化体系中，当达到一定温度时，胺封闭磺酸分解开环，与交联剂TMMGU 产生协同作用，并在各种助剂和多功能官能团助剂的作用下，与端羟基聚酯产生复杂的交联固化反应，从而产生特殊的网纹效果。配方设计要根据客户要求、标准来确定。为获得耐溶剂性优良、防腐性能优异和耐候性极佳的网纹粉末涂料，主要有以下几点建议：
（1） 端羟基聚酯羟值不能过高，选择30～40mgKOH/g 范围内的饱和羟基聚酯树脂；
（2）填料用量推荐为10%～30%，具体用量依据纹路的特点和配方成本来使用；
（3）固化剂选择合适的比例，同时选择合适厂家生产的固化剂TMMGU，否则影响涂层的综合性能；
（4）胺封闭磺酸的推荐用量0.3%～1.2%，综合性能和成本考虑，还有客户纹路大小和客户现场炉温的来调节。
（5）多功能官能团助剂A 的加入对整个反应有推动作用，在加入量<4%时，对整个反应体系的纹路影响逐渐加强;加入量>4%时，反而不利于整个反应的进程。
