(优选)粉末涂料基础化学导论
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④ 颜/填料（Pigment/Filler） 对于非透明涂料系统，颜/填料是必需的。
顾名思义，颜料主要提供涂料必要的颜色和遮 盖率；而填料则用于填充，所以有时候也称为 填充剂（extender），用于改善涂料的性能， 如提高涂膜的贮存稳定性、耐久性、耐热性、 表面硬度和降低涂膜的收缩等。常用的填料有 碳酸钙、煅烧高岭土、硫酸钡和硅酸铝等。
含羧基聚酯树脂和环氧树脂反应可构成一 类被称之为“混合型”的粉末涂料系统，应用 于户内装饰性领域。通常双酚A型环氧为主要 的基础树脂，具有下列结构：
30
反应方程05：羧基聚酯与环氧
PE
COOH + H2C CH CH2 O R
（优选）粉末涂料基础化学导 论
2.基本概念
在开启本课程之前，有必要先了解一下几 个基本概念： ① 粘合剂（Binder）
粘合剂又称成膜树脂（film-forming resin），通常包括基础树脂和固化剂（交联 剂）。有些文献中也将助剂例如流平剂和固化 促进剂等列入，但更多地并不包括。
一般而言，基础树脂指的是在粘合剂组成
2
中占主导地位的那部分树脂，而固化剂的份额 通常相对较少。但有个别的情况除外，例如混 合型粉末系统。 ② 固化剂（Hardener）
固化剂又称交联剂（crosslinker），其特 征是能和基础树脂进行反应的一类功能性化合 物。因此固化剂必需含有特征的反应性官能团， 属性是即可以相同也可以不同，官能度通
18
化学反应方程01：和氨基化合物
CH CH2 O
+HN
CH CH2 N OH
一些不活泼氨基化合物例如双氰胺和酰肼 ，为满足固化要求需要加入催化剂，这样的催 化剂包括咪唑、取代脲、季铵和季磷盐等,但咪 唑及其衍生物应用最为广泛。
19
典型应用 ➢ 单层FBE ➢ 双层FBE（DPS） ➢ 低温/快速固化 ➢ 其他功能性粉末
23
无论是酚醛或酚羟基树脂，和环氧反应都 需要有催化剂引发，否则难已进行。这样的催 化剂包括咪唑、加成咪唑和特殊的季磷盐。 典型应用
➢ 单层FBE ➢ 双层FBE（DPS） ➢ 3层PE/HPCC ➢ 其他功能性粉末
24
③ 和酐化合物 这里所指的主要是芳性酸酐或苯乙烯-马来
酐的低分子量聚合物（SMA树脂）。某些长链 的脂肪族聚酐，缩写LAPA （liner aliphatic polyanhydride）也是一种固化剂，但它通常 用于配制耐候的GMA丙烯酸粉末涂料，这里暂 不予以讨论。
CO R
CO
O
27
反应方程04：和酐化合物（醇催化）
O
R'
R
O + HO CH
O
O
C R
C
O
R'
O
CH +
R'' CH
CH2
OH
O
O
R'
C O CH R
C O CH2 CH R'' O
OH
28
典型应用 ➢ 功能性防腐 ➢ 绝缘 ➢ 耐热 ➢ 浅色包装容器 ➢ 其他
29
4.2 混合型 ① 羧基聚酯/环氧
10
手 动 喷 涂 （
11
Manual application)
喷室内喷枪排布（Gun arrangement in booth）
12
喷涂过程（Application Process）
13
14
3. 现行粉末涂料系统 现行粉末涂料系统按其交联化学可大致划
分为以下几类： ① 纯环氧
➢ 胺固化 ➢ 酚醛树脂 ➢ 酚树脂（酚类固化剂） ➢ 酐和其他
20
② 和酚醛树脂和酚树脂 酚醛树脂包括线性酚醛树脂（Novolac）
和含-CH2OH的甲阶酚醛树脂（Resole），酚 树脂则主要指的是酚类固化剂（Phenolic curing agent），它们均是含羟基的树脂型固 化剂。
典型化学结构：
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Novolac
醚键
羟甲基
OH CH2
OH CH2
OH CH2
m
R
R
R
OH
OH
CH2OCH 2
CH2
R
n R
OH CH2OH
Resole
R
酚类固化剂
22
反应方程02概括了它们的反应化学。在碱 性催化剂存在下呈微弱酸性的酚羟基或羟甲基 可以和环氧基发生加成，形成醚键：
酚羟基
OH
Cat + R CH CH2
O
CH2OH 羟甲基
O CH2 CH R OH
CH2 O CH2 CH R OH
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② 混合型
➢ 环氧/羧基聚酯 ➢ 羧基丙烯酸树脂（超级混合型丙烯酸，美国）
③ 羧基聚酯/TGIC和其他 ④ 羧基聚酯/HAA（Primid） ⑤ GMA树脂
➢ DDDA ➢ 聚酐（LAPA）
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⑥ 羟基聚酯/聚异氰酸酯
➢ 封闭型 ➢ 内封闭型（Uretdione ）
⑦ 羟基聚酯/氨基树脂
➢ 四甲氧基甲基甘脲（TMMGU） ➢ HMMM树脂母料（已放弃 ）
5
⑤ 粉末涂料的生产与喷涂 工艺流程（Process Flow Chart）
6
7
关键设备（Key equipments）
挤出机（Extruder）
8
粉碎机组（Grinding & Classifying System)
9
喷涂（Application）
自动喷涂线 (Auto powder application line)
25
酐的固化方式有两种，一种在胺催化剂下 进行，另一种则采用醇催化：
反应方程03：和酐化合物(胺催化）
O
R
O + R'3N
O
O C R C O
NR'3 O
R'' CH +
CH2
O
26
O O
C NR'3
R
+R
O
C O CH2 CH R''
Baidu NhomakorabeaO O O
O
C NR'3 R
C O CH2 CH R''
O
O
⑧ 羟基聚酯/特殊的酐 ⑨ 羟基聚丙烯酸树脂
➢ 聚异氰酸酯 ➢ TMMGU
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4. 相关化学 4.1 纯环氧 ① 和氨基化合物
以环氧树脂作为基础树脂的粉末涂料可用 多种氨（或胺）类固化剂进行固化。具体包括： 双氰胺、取代双氰胺、酰肼、咪唑、咪唑啉和 咪唑/多元胺或咪唑/环氧树脂加成物等。现根 据其典型反应总结如下：
3
常较基础树脂高。这样经烘烤固化后可以形成 交联的网状结构，其交联密度取决于二者的官 能度。 ③ 添加剂（Additives）
添加剂又称助剂，可赋予粉末涂料所要求 的各项技术性能。添加剂的范围很宽，包括流 平剂、除气剂、消光剂、固化促进剂、纹理剂、 表面改性剂、带电性能改性剂、触变剂和抗氧/ 紫外线/光稳定剂等。这些助剂有些需要参与反 应，有的不参与，取决于它们的化学性质。
④ 颜/填料（Pigment/Filler） 对于非透明涂料系统，颜/填料是必需的。
顾名思义，颜料主要提供涂料必要的颜色和遮 盖率；而填料则用于填充，所以有时候也称为 填充剂（extender），用于改善涂料的性能， 如提高涂膜的贮存稳定性、耐久性、耐热性、 表面硬度和降低涂膜的收缩等。常用的填料有 碳酸钙、煅烧高岭土、硫酸钡和硅酸铝等。
含羧基聚酯树脂和环氧树脂反应可构成一 类被称之为“混合型”的粉末涂料系统，应用 于户内装饰性领域。通常双酚A型环氧为主要 的基础树脂，具有下列结构：
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反应方程05：羧基聚酯与环氧
PE
COOH + H2C CH CH2 O R
（优选）粉末涂料基础化学导 论
2.基本概念
在开启本课程之前，有必要先了解一下几 个基本概念： ① 粘合剂（Binder）
粘合剂又称成膜树脂（film-forming resin），通常包括基础树脂和固化剂（交联 剂）。有些文献中也将助剂例如流平剂和固化 促进剂等列入，但更多地并不包括。
一般而言，基础树脂指的是在粘合剂组成
2
中占主导地位的那部分树脂，而固化剂的份额 通常相对较少。但有个别的情况除外，例如混 合型粉末系统。 ② 固化剂（Hardener）
固化剂又称交联剂（crosslinker），其特 征是能和基础树脂进行反应的一类功能性化合 物。因此固化剂必需含有特征的反应性官能团， 属性是即可以相同也可以不同，官能度通
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化学反应方程01：和氨基化合物
CH CH2 O
+HN
CH CH2 N OH
一些不活泼氨基化合物例如双氰胺和酰肼 ，为满足固化要求需要加入催化剂，这样的催 化剂包括咪唑、取代脲、季铵和季磷盐等,但咪 唑及其衍生物应用最为广泛。
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典型应用 ➢ 单层FBE ➢ 双层FBE（DPS） ➢ 低温/快速固化 ➢ 其他功能性粉末
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无论是酚醛或酚羟基树脂，和环氧反应都 需要有催化剂引发，否则难已进行。这样的催 化剂包括咪唑、加成咪唑和特殊的季磷盐。 典型应用
➢ 单层FBE ➢ 双层FBE（DPS） ➢ 3层PE/HPCC ➢ 其他功能性粉末
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③ 和酐化合物 这里所指的主要是芳性酸酐或苯乙烯-马来
酐的低分子量聚合物（SMA树脂）。某些长链 的脂肪族聚酐，缩写LAPA （liner aliphatic polyanhydride）也是一种固化剂，但它通常 用于配制耐候的GMA丙烯酸粉末涂料，这里暂 不予以讨论。
CO R
CO
O
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反应方程04：和酐化合物（醇催化）
O
R'
R
O + HO CH
O
O
C R
C
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R'
O
CH +
R'' CH
CH2
OH
O
O
R'
C O CH R
C O CH2 CH R'' O
OH
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典型应用 ➢ 功能性防腐 ➢ 绝缘 ➢ 耐热 ➢ 浅色包装容器 ➢ 其他
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4.2 混合型 ① 羧基聚酯/环氧
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手 动 喷 涂 （
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Manual application)
喷室内喷枪排布（Gun arrangement in booth）
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喷涂过程（Application Process）
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3. 现行粉末涂料系统 现行粉末涂料系统按其交联化学可大致划
分为以下几类： ① 纯环氧
➢ 胺固化 ➢ 酚醛树脂 ➢ 酚树脂（酚类固化剂） ➢ 酐和其他
20
② 和酚醛树脂和酚树脂 酚醛树脂包括线性酚醛树脂（Novolac）
和含-CH2OH的甲阶酚醛树脂（Resole），酚 树脂则主要指的是酚类固化剂（Phenolic curing agent），它们均是含羟基的树脂型固 化剂。
典型化学结构：
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Novolac
醚键
羟甲基
OH CH2
OH CH2
OH CH2
m
R
R
R
OH
OH
CH2OCH 2
CH2
R
n R
OH CH2OH
Resole
R
酚类固化剂
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反应方程02概括了它们的反应化学。在碱 性催化剂存在下呈微弱酸性的酚羟基或羟甲基 可以和环氧基发生加成，形成醚键：
酚羟基
OH
Cat + R CH CH2
O
CH2OH 羟甲基
O CH2 CH R OH
CH2 O CH2 CH R OH
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② 混合型
➢ 环氧/羧基聚酯 ➢ 羧基丙烯酸树脂（超级混合型丙烯酸，美国）
③ 羧基聚酯/TGIC和其他 ④ 羧基聚酯/HAA（Primid） ⑤ GMA树脂
➢ DDDA ➢ 聚酐（LAPA）
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⑥ 羟基聚酯/聚异氰酸酯
➢ 封闭型 ➢ 内封闭型（Uretdione ）
⑦ 羟基聚酯/氨基树脂
➢ 四甲氧基甲基甘脲（TMMGU） ➢ HMMM树脂母料（已放弃 ）
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⑤ 粉末涂料的生产与喷涂 工艺流程（Process Flow Chart）
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关键设备（Key equipments）
挤出机（Extruder）
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粉碎机组（Grinding & Classifying System)
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喷涂（Application）
自动喷涂线 (Auto powder application line)
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酐的固化方式有两种，一种在胺催化剂下 进行，另一种则采用醇催化：
反应方程03：和酐化合物(胺催化）
O
R
O + R'3N
O
O C R C O
NR'3 O
R'' CH +
CH2
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O O
C NR'3
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+R
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C O CH2 CH R''
Baidu NhomakorabeaO O O
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C O CH2 CH R''
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⑧ 羟基聚酯/特殊的酐 ⑨ 羟基聚丙烯酸树脂
➢ 聚异氰酸酯 ➢ TMMGU
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4. 相关化学 4.1 纯环氧 ① 和氨基化合物
以环氧树脂作为基础树脂的粉末涂料可用 多种氨（或胺）类固化剂进行固化。具体包括： 双氰胺、取代双氰胺、酰肼、咪唑、咪唑啉和 咪唑/多元胺或咪唑/环氧树脂加成物等。现根 据其典型反应总结如下：
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常较基础树脂高。这样经烘烤固化后可以形成 交联的网状结构，其交联密度取决于二者的官 能度。 ③ 添加剂（Additives）
添加剂又称助剂，可赋予粉末涂料所要求 的各项技术性能。添加剂的范围很宽，包括流 平剂、除气剂、消光剂、固化促进剂、纹理剂、 表面改性剂、带电性能改性剂、触变剂和抗氧/ 紫外线/光稳定剂等。这些助剂有些需要参与反 应，有的不参与，取决于它们的化学性质。