第五讲粉末涂料用其他助剂-翁世兵课件

第五章粉末涂料用其他各种助剂

助剂在粉末涂料的配方中起着非常重要的作用，以致于它已经成为不可缺少的部分。根据Richart的说法，“理想”的粉末涂料助剂应该具有以下特点：

1)固体，最好是熔点或者玻璃化温度在50 度以上流动性粉末。

2)化学惰性，即与树脂基料或固化剂不发生化学反应。

3)具有特定的功能。

4)100％活性。

5)在可能的条件下低添加量就能够起到作用。

然而不幸的是，很多很有用的助剂都是液态的，因此必须将它们加到树脂中或者吸附在硅载体上作成母料，才能方便应用。在下面的章节中我们将分类描述各种粉末助剂。

1 固化剂

除成膜树脂外，用于热固性粉末涂料的固化剂是涂料组成中最重要的一部分。他们对涂料的生产、贮存和应用都会产生影响，如挤出温度、存储稳定性、固化时间、固化温度、流平性、抗冲击性和硬度、耐候性和耐化学性等等。固化剂和成膜树脂有时很难区分，因为这两个成分最终构成一个完整的粘合剂体系。经常将粘合剂体系中数量较少的低分子量化合物视为固化剂。但对于聚酯／环氧混合型，特别是50:50 体系，如何划分固化剂和成膜树脂取决于个人的偏爱，此部分内容在粉末涂料用树脂章节中由其他专家介绍，本章将不做讨论。

1.1 纯环氧系统固化剂

环氧粉末涂料是最早发展的热固性粉末涂料。借助于胺类、有机酸或酐类、酚类等不同类型的固化剂，能够获得性能多样的环氧粉末涂料产品。因此它在许多大面积涂装、保护性涂装、功能粉末涂料应用等方面仍占有主导地位。在众多可用的环氧粉末固化剂中，也不乏可实现低温/快速固化的品种，因此环氧系统在低温/快速固化领域也有相当好的前景。

含有环氧基的环氧树脂是环氧粉末体系中的成膜树脂，最为常用的是双酚A 二缩水甘油醚齐聚物，即大家所熟知的E-12。为了形成不溶不熔的三维网状涂膜，必需配合适当的固化剂使线型环氧树脂交联。用于环氧树脂的固化剂，首先是能与树脂中环氧基产生交联反应的化合物。根据固化剂中能够与环氧基反应的

活性基团的不同，可将环氧固化剂分为含胺基的胺类化合物、含有羧基的化合物以及含有羟基的化合物。下面将分别介绍几类可用于粉末涂料的环氧固化剂及其在低温固化方面的发展。

1.1.1 胺类化合物

1.1.1.1 咪唑及其衍生物

用于粉末涂料的简单取代咪唑，主要有2-甲基咪唑、2-苯基咪唑、长链取代基咪唑等几种。虽然这些简单咪唑能提供很高的固化活性，但由于其熔点一般较高、难以与环氧树脂均匀分散，活化温度低（82-87℃）与环氧树脂混合后贮存期较短，因此，此类咪唑通常不作为单一固化剂用于低温固化系统中，而通常是作为固化促进剂与其他固化剂联合使用。例如与在环氧/双氰胺体系中添加0.1%-0.3%重量份的2-甲基咪唑，可使固化温度降至160℃左右。

为了克服简单咪唑环氧树脂固化剂的缺点和不足，将简单咪唑化合物进行改性，对咪唑分子上的活性点(仲胺基、叔胺基)进行钝化，适当降低其反应活性，改善其与环氧树脂的相容性，同时也可以赋予其他特殊的性能。

在粉末涂料中已有应用的咪唑衍生物主要有以下几类。

（1）Curezol 系列产品

最为典型的可应用于粉末涂料的咪唑衍生物当属日本四国化成株式会社的Curezol系列咪唑衍生物，此类产品中的咪唑的1位是呈钝化性的，如-CN类的取代基团。通常这些取代基团会降低此类化合物的反应活性和熔点，提高制品的适用期[pot life]，因此应用于粉末涂料时则能够改进其贮存稳定性。其典型的化合物可用下列结构式表达：

典型性质

外观白色-浅黄色固体

MP, ℃47-52

典型性质

外观白色粉末

MP, ℃105-111

进一步将上述CN系列产品与多元酸反应，可得到咪唑的多元酸（一般采用偏苯三甲酸酐）加合物（CNS）系列产品，其对应物的商品牌号分别为C11Z-CNS 和2PZ-CNS。具体结构如下：

典型性质

外观白色粉末

MP, ℃123-129

由咪唑还可衍生得到Azine 系列三聚氰胺化合物。该系列中具有代表性的产

品是2,4-二氨基-6-[2’-甲基咪唑基-(1’)]乙基-均-三嗪。具体结构为：

其他可用于粉末涂料的Curezol 类产品及基本性质下表。这些产品均是由四

国公司提供，应用于防腐和电子灌封等绝缘粉末涂料领域。

表： 四国化成公司可用于粉末涂料的Curezol 系列产品概况 品名（Curezol ）

成分名称 外观 熔点（℃） 2MZ

2-甲基咪唑 白色粉末 (137～145) C11Z

2-十一烷基咪唑 白色-淡黄色固体 (69～74) C17Z

2-十七烷基咪唑 白色-淡黄色粉末 (86～91) 2PZ

2-苯基咪唑 淡桃-淡黄色粉末 (137～147) C11Z-CN 1-氰乙基十一烷基咪唑 白色-淡黄色固体 (47～52) 典型性质

外观 白色粉末

MP , ℃ 175-183

典型性质

外观 白色粉末

MP , ℃ 248-258

C11Z-CNS 1-氰乙基-2-十一烷基咪唑-偏苯三甲

酸加合物

白色粉末

(123～129)

(143～149)

2PZ-CNS 1-氰乙基2-苯基咪唑-偏苯三甲酸加

合物

白色-淡黄色粉末(175～183)

2MZ-A 2,4-二胺-6-(2'-甲基咪唑基-(1'))-

乙基三嗪

白色-淡黄色粉末(248～258)

C11Z-A 2,4-二胺-6-(2'-十一烷基咪唑基

-(1'))-乙基三嗪

白色粉末(187～195)

2MA-OK 2,4-二胺-6-(2'-甲基咪唑基-(1'))-

乙基三嗪-异氰尿酸加合物二水合物

白色粉末(260 分解)

2PZ-OK 2-苯基咪唑-异氰尿酸加合物白色-淡橙色粉末(220 分解) 2PHZ 2-苯基-4,5-二羟甲基咪唑淡桃色粉末(230 分解) 2P4MHZ 2-苯基-4-甲基-5-羟甲基咪唑白色粉末(191～195) 2PZL 2-苯基咪唑啉淡黄色粉末(95～104)

下图表示的是Curezol系列产品单独用作环氧树脂固化剂时的反应温度（每100份双酚A环氧树脂添加5份Curezol产品，在无溶剂条件下固化）