粉末涂料在戶外的應(yīng)用越來越普遍。從而使作為防護與裝飾的粉末涂料涂層，其耐候性和耐久性也受到越來越多的關(guān)注，特別是如天花板、幕墻板、飲水機、空調(diào)機、洗衣機、鋁型材等室內(nèi)外用品的涂膜，在自然環(huán)境中會發(fā)生一系列變化，具體表現(xiàn)為光澤下降、顏色變暗淡，涂膜表面出現(xiàn)銹點或裂紋，開始輕微粉化……
粉末涂料的涂層隨著時間的延長，其性能逐漸降低的現(xiàn)象稱為老化；在自然環(huán)境中，粉末涂料受周圍自然因素如日曬、雨淋、氧化、冷熱變化以及微生物等的作用，而產(chǎn)生的老化現(xiàn)象稱為自然老化。粉末涂料抑制或延緩自然老化的能力稱為耐自然老化性，也叫耐候性。
影響粉末涂料耐候性的因素很多，其中包括樹脂、固化劑、顏填料，以及其它助劑的結(jié)構(gòu)和性能，涂裝處理工藝等內(nèi)部因素；以及日光（主要是紫外線）的作用、大氣的組成（氧、臭氧、工業(yè)煙霧等）、濕度（包括酸雨、鹽霧等）、溫度變化等自然因素（外部因素）。紫外線輻射是粉末涂料自然老化的主要原因，大氣中的氧是促進自然老化的重要因素。在紫外線和氧的作用下，引發(fā)粉末涂料產(chǎn)生自動氧化反應(yīng)，即氧化連鎖反應(yīng)，使粉末涂料降解。水和熱加速了此反應(yīng)，起著光氧化的促進作用。被污染的大氣中含有稠環(huán)芳烴化合物（即分子中含有多個苯環(huán)的化合物），及粉末原材料中的微量雜質(zhì)，是粉末涂料光氧降解的敏感劑。這些反應(yīng)的組合和對粉末涂料老化的影響程度，隨著環(huán)境的不同而異，同時也隨著粉末涂料化學組成及物理結(jié)構(gòu)的差異而不同，導致粉末涂料耐候性差別很大。
1光穩(wěn)定劑的種類和作用
1.1.光穩(wěn)定劑的定義
光穩(wěn)定劑是提高分子材料穩(wěn)定性的一種物質(zhì)，它能夠阻止高分子材料發(fā)生光氧老化，大大提高它們的使用壽命。
光穩(wěn)定劑能夠抑制或減弱光降解作用，提高聚合物和復合材料耐光性能的物質(zhì)，由于大多數(shù)光穩(wěn)定劑都吸收紫外光，所以，習慣上也常把這類物質(zhì)稱為紫外線吸收劑。光穩(wěn)定劑對于防止復合材料的光老化、延長它們的使用壽命效果非常顯著，而且用量也很小，一般僅為聚合物質(zhì)量的0.01%～0.5%。
1.2.光穩(wěn)定劑的種類和作用
光穩(wěn)定劑大致可以分為4類，即紫外線吸收劑、猝滅劑、自由基鋪獲劑和光屏蔽劑。
1.2.1.紫外線吸收劑
在紫外線危及粉末涂料涂層之前，它們能強烈地、有選擇性地優(yōu)先吸收對粉末涂料涂層危害極大的高能量紫外線，并將其轉(zhuǎn)換成無害的低能輻射，防止紫外光對粉末涂料的降解作用。
它能先于樹脂成份吸收紫外線的輻射能量，通過它自身原子中電子結(jié)構(gòu)的重排，將輻射能轉(zhuǎn)換成熱能而耗散于大氣，一旦釋放出熱能原子又回復到原來狀態(tài)；
1.2.2.猝滅劑（能量轉(zhuǎn)移劑）
它具有使所放出的熱能不致?lián)p傷粉末涂層的功能。它不直接吸收入射的紫外線，只是待粉末涂層內(nèi)蓄貯到一定能量時，才吸取會致使粉末涂層降解的過多能量，把這部分能量以熱的形式轉(zhuǎn)移到周圍的大氣中。
1.2.3.自由基捕獲劑
這類光穩(wěn)定劑能捕獲高分子中所生成的活性自由基，從而抑制光氧化過程，達到光穩(wěn)定目的。當粉末涂料涂層吸收紫外線能量，并分解產(chǎn)生導致自動氧化反應(yīng)的活性自由基后，自由基捕獲劑能捕獲這些自由基，并通過化學反應(yīng)使之轉(zhuǎn)變?yōu)榉�(wěn)定的高分子化合物，從而使光氧化反應(yīng)終止。
1.2.4.光屏蔽劑
能減少紫外線對材料的透射作用，是最經(jīng)濟實用的添加材料。
2提高粉末耐候性的途徑及光防護機理
由于粉末涂料的固化溫度在200℃左右，在自然環(huán)境中，一般溫度不會使粉末涂料產(chǎn)生熱老化。太陽光對粉末涂料及其它高分子材料都能引起不同程度的破壞，導致涂膜降解，使得制品的外觀及性能變壞。對粉末涂料危害最大的是290nm～400nm的紫外線，日光對粉末涂料的降解作用是光和氧這兩種物質(zhì)的綜合效應(yīng)，通常稱之為光氧化降解作用，或光氧老化。粉末涂料經(jīng)日曬吸收光后，涂層是否穩(wěn)定、是否斷裂、氧化，取決于粉末涂料所選擇材料吸收波長的能量。若吸收的光能大于鍵離能，就會發(fā)生粉末涂料涂層分子間的鏈斷而使性能變劣，即出現(xiàn)粉化、脆裂、變色等現(xiàn)象。
粉末涂料的自然老化是一個復雜的過程。要抑制此過程的進行，延長使用壽命，提高其耐候性能，可從以下三個方面解決。
2.1.1.純聚酯體系
純聚酯體系目前應(yīng)用于戶外耐候的粉末涂料主要有兩種，一種是聚酯/tgic體系，一種是聚酯/primid體系。
聚酯/tgic粉末的突出優(yōu)點在于它的耐候性。目前在戶外涂裝領(lǐng)域，它已成為人們優(yōu)先發(fā)展的品。具有耐候性好、耐熱性好、抗黃變等眾多優(yōu)點。聚酯/tgic粉末涂料的最致命的缺點是固化劑tgic高毒性、環(huán)境破壞性和遺傳毒性，其次是外觀不如聚氨酯粉末涂料。
聚酯/primid體系是由于tgic存在對人體或皮膚的刺激，而開發(fā)的替代品。該體系具有安全無毒，反應(yīng)活性穩(wěn)定、易帶電，儲存穩(wěn)定性好，用量少等優(yōu)點，缺點是易泛黃，易產(chǎn)生針孔。
2.1.2.丙烯酸體系
丙烯酸粉末涂料的主要優(yōu)點：由于丙烯酸樹脂色淺，可配制透明和鮮艷的淺色，且涂膜光亮、豐滿、硬度高，不易劃傷，耐污染性好，優(yōu)異的保光保色性，有非常漂亮的外觀。它的主要缺點是其價格偏高，涂膜的沖擊性能較差，與其它粉末涂料體系相溶性差。但其耐候性級別與聚酯/tgic體系幾乎一樣。
2.1.3.聚氨酯體系
聚氨酯是一種含氨基甲酸酯鍵的聚合物，聚氨酯粉末涂料是由羥基聚酯、封閉型多氰酯、顏填料及助劑等組成的熱固性粉末涂料。聚氨酯粉末涂料具有優(yōu)良品質(zhì)的涂膜、極佳的性能，已經(jīng)在建材外用部件和空調(diào)器等家電領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用，在我國，聚氨酯粉末涂料的性能正在被人們所認識，所占的比例會逐步增加。
其戶外爆曬性和物理機械性能均可與純聚酯/tgic粉末涂料相媲美。目前，國內(nèi)粉末涂料廠家很少選用此類型的粉末涂料，除固化劑價格昂貴外，此類型的粉末涂料還存在如下的缺點：
在固化成膜過程中，要釋放封閉劑，造成烘烤環(huán)境的空氣污染，氣味難聞；涂膜不宜過厚，否則易使涂膜產(chǎn)生針孔、氣泡等毛��；烘烤固化溫度高。
2.1.4.氟樹脂體系
氟樹脂粉末涂料作為建筑外裝飾用涂料，用于高層和超高層建筑物，具有極佳的耐光和耐化學品的性能，不但具有抗污染性，還具有自清潔能力，可數(shù)年保持光潔如新的涂膜。熱固性氟樹脂粉末涂料制得的涂料的儲存穩(wěn)定性好，涂膜的物理力學性能好，可通過體系內(nèi)各組分的合理匹配很好的平衡涂膜的柔韌性、硬度、附著力等性能，涂膜的耐酸雨、臭氧、紫外線、化學藥品性能特優(yōu)，是粉末涂料中耐候性最佳的品種。
其缺點是生產(chǎn)過程中顏料分散差，涂層表面光澤低，須高溫烘烤，故使應(yīng)用受到了限制。
綜上所述，選擇高檔樹脂和固化劑的方法生產(chǎn)耐候性粉末涂料，均存在著一定的局限性。對粉末涂料來說，添加光穩(wěn)定劑和抗氧劑及更合理的選擇材料，進行配方設(shè)計是最佳方案。
2.2.添加光穩(wěn)定劑和抗氧劑
不少光穩(wěn)定劑具有光穩(wěn)定性和抗氧化雙重功效。不同類型的光穩(wěn)定劑具有不同的作用機理，并因粉末涂料的配方組成而異，光降解行為和特征也不盡相同。因此選用時要慎重，并要通過試驗驗證。通過對粉末涂料自然過程和機理分析，可采取以下光穩(wěn)定措施。
2.2.1.添加紫外線吸收劑
注意同一種紫外線吸收劑在不同濃度、膜厚時其吸收紫外線的能力也是不同的，涂膜越厚紫外線吸收劑的防護效果越好。常用的紫外線吸收劑有二苯甲酮類化合物，苯并三唑類化合物。
2.2.2.添加猝滅劑
主要是一些二價的有機鎳化合物。由于有機鎳光穩(wěn)定劑具有良好的性能，20世紀80年代新品種開放比較活潑，近年來，有機鎳絡(luò)合物因重金屬離子的毒性問題，被其他無毒或低毒猝滅劑取代。
2.2.3.添加自由基捕獲劑
這類光穩(wěn)定劑主要是受阻胺（hals）。
2.2.4.添加光屏蔽劑
這是一類折射率大、吸收能力強的顏填料。它們在粉末涂料中能反射或吸收紫外線，使光不能透入粉末涂料涂層內(nèi)部，從而減少了紫外線的危害，起到了光屏蔽作用。
2.2.5.抗氧劑的作用機理及應(yīng)用特性
其實抗氧劑就是一種抑制或延緩聚合物氧化降解的物質(zhì)。抗氧劑的品種很多，功效也不盡相同，如果按照其機理來分類的話可分為兩大類，一類叫鏈終止型抗氧劑，此類抗氧劑與高分子中產(chǎn)生的自由基反應(yīng)中斷鏈的增長也稱為主抗氧劑。主抗氧劑有受阻酚類典型牌號1010/1076，仲芳胺類；另一類叫預防型抗氧劑，該類抗氧劑能抑制或減緩引發(fā)過程中自由基的生成，又稱輔助型抗氧劑。預防型抗氧劑有亞磷酸酯類，代表168、二硫代氨基甲酸金屬鹽類等。
2.2.6.抗氧劑的選擇
⑴變色性。抗氧劑的色變問題是我們考慮的一個重要因素。一般而言酚類抗氧劑沒有污染性，可用于無色或淺色體系，而芳胺類的則有較強的變色性和污染性。
⑵相容性。理想的抗氧劑是在粉末涂料聚合物里相容性好，這取決于抗氧劑的結(jié)構(gòu)、種類、溫度等因素。
⑶組成的結(jié)構(gòu)。不同的粉末涂料組成結(jié)構(gòu)會有不同的抗氧化能力，在選擇抗氧劑時必須考慮到這種差異性。
⑷熱的影響。熱的影響極其重要，溫度每上升10℃氧化速度大約提高一倍。而在100℃時氧化速度將是室溫（20℃）的256倍。因此，高溫下的氧化是一個非常重要的影響因素。必須選擇耐高溫性能良好的抗氧劑。如二氫喹啉吖啶類在高溫下有特別的使用價值。
⑸金屬離子的影響。變價金屬離子如銅、鐵、錳等微量元素的存在會加速聚合物的氧化，因此可以采用金屬離子鈍化劑予以抵制。
2.2.7.抗氧劑使用量
抗氧劑的用量取決于粉末涂料的種類。交聯(lián)體系、抗氧劑的效率、協(xié)同效應(yīng)及成本等因素。大多數(shù)抗氧劑都有一個適宜的濃度值，在適宜濃度之內(nèi)用量增大抗氧能力增加，超過適宜濃度時有不利的影響，此外還應(yīng)考慮抗氧劑的揮發(fā)、抽出、氧化損失等因素。
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