考察了固化促进剂及其用量、固化温度、固化时间对树脂固化性能的影响。选用2.0%的RB31固化促进剂，固化条件设定为：固化温度130℃，固化时间25min，可得到综合性能良好的混合型低温固化粉末涂料产品。
1、前言
随近年来全球气候变暖所引发的自然灾害日益频繁，促使人们环保意识和环保标准的不断提升。
粉末涂料完全符合国际上流行的“四E”(经济、环保、高效、性能卓越)原则，是公认的绿色环保涂料，成为涂料行业发展和研究的四大方向之一。
低温固化粉末涂料的节能减排优势更加突出，受到业界的广泛关注，成为粉末涂料的发展方向。
普通粉末涂料的成膜固化温度为160~220℃，烘烤时间12~25min。如此高温长时间烘烤只有金属材料才能承受，因而严重阻碍了粉末涂料应用领域的拓展。
为此全球粉末涂料界都在全力开发应用于非金属材料表面的新型粉末涂料，即低温固化粉末涂料。
与传统高温固化粉末涂料相比，低温固化粉末涂料至少具有如下两大优势：
(1)低温固化粉末涂料的成膜温度低，可节省大量能源。有资料表明，涂料的固化成膜温度每下降10℃，可节约10%左右的能源；
(2)固化温度低使粉末涂料的应用领域得到拓展，可广泛应用于中密度纤维板(MDF)、木材、纸张、塑料、电子元件(电阻、电容、电磁线圈)等热敏基材的涂装。开发新型的低温固化粉末涂料将成为粉末涂料行业新的增长点。
降低粉末涂料的固化温度一直是粉末涂料研究人员不懈的追求，目前已有不少关于低温固化粉末涂料的报道，但尚未得到广泛应用，技术条件不成熟是其主要原因。
目前低温固化粉末涂料的研究和应用主要集中在纯环氧树脂体系，而应用广泛的聚酯树脂体系的低温化却鲜见报道。
本文合成了端竣基聚酯树脂，借助DTA技术分析了树脂的玻璃化转变温度、起始固化温度和最佳固化温度，制成了适合于混合型低温固化粉末涂料的聚酯，得到综合性能良好的产品。
2、试验部分
2.1试验材料及仪器
对苯二甲酸(PTA)：工业级；间苯二甲酸(IPA)：工业级；已二酸：工业级；六氢苯酐：工业级；壬二酸：工业级；偏苯三酸酐(TMA)：工业级；新戊二醇：工业级；丁二醇：工业级；环已烷二甲醇：工业级；乙二醇：工业级；酯化催化剂(F4101)：工业级。
CDR-4P差动热分析仪：上海天平仪器厂；DV-Ⅱ型旋转黏度仪：BROOKFIELD公司；DF-4型电脑沥青软化点测定仪：北京华惠达泰试验仪器有限公司。
2.2聚酯树脂合成
将原料二元醇与二元酸按配方量投入反应釜中，充氮气保护，当升温至190℃时，开始脱出酯化水，继续升温至240℃，当反应无酯化水脱出时得到无色透明树脂。
逐步抽真空至50mmHg(－0.093Mpa)，在240℃的真空条件下反应15~30min，降温至200℃，加入多元酸封端剂，在180~190℃下保温反应1h，反应完毕并出料。
2.3试样制备
将试制的聚酯树脂与环氧树脂(E-12)、颜料、填料、流平剂、脱气剂、固化促进剂等按配方量加入配料容器中，充分搅拌均匀，经挤出机熔融挤出、粉碎后得到粉末涂料。将其静电喷涂料于样板上，并在烘烤箱中固化得到涂膜样板。
2.4性能表征
聚酯树脂酸值、软化点的测定按相应国家标准进行测定；熔融黏度采用DV-Ⅱ型旋转粘度仪测定；玻玻化温度(Tg)和固化温度采用CDR-4P差动热分析仪测定，加热速率10℃/min。涂膜性能按相应国家标准进行测定。
3、结果与讨论
3.1聚酯树脂的理化性能
我们研制的聚酯树脂外观为无色或浅黄色的透明颗粒；酸值90.0~110.0mgKOH/g；熔融黏度(130℃)5000~15000cP；玻璃化温度(Tg)42~52℃；软化点(Tf)85~100℃。聚酯树脂的温谱图见图1。
影响粉末涂料表面流平性能的因素很多，主要成膜物质的熔融黏度对粉末涂料的熔融黏度及流平性能具有决定性影响。
用于低温固化粉末涂料的主要成膜物质应当具备低温下较低的熔融黏度特性，为保证粉末涂料的贮存稳定性所用聚酯树脂还应满足玻璃化温度要求。
为此我们在聚酯树脂的分子结构设计采用了大量的柔性单体以降低树脂熔融黏度，并借助特殊结构单体(如六氢苯酐、环已烷二甲醇)打乱树脂结构的规整性，降低分子链间的相互作用，以实现在降低树脂熔融黏度的同时，又能保证树脂具有一定的玻璃化温度。
3.2固化促进剂对固化温度的影响
固化促进剂是加速粉末涂料固化反应的助剂，对粉末涂料的固化性能具有影响很大。
正确选用固化促进剂可以降低粉末涂料的固化温度，缩短固化时间，因此对低温固化粉末涂料来说，选择在较低温度下具有较高反应活性的固化促进剂是非常重要的。
为此本试验选择了含有环脒结构的RB31(如图2)和JG803(如图3)两种固化促进剂进行比较研究。
图2和图3的试验结果表明，采用固化促进剂RB31配制的粉末涂料Tg和起始固化温度分别为47.0℃和109.9℃。
而用固化促进剂JG803配制的粉末涂料Tg和起始固化温度分别是45.8℃和118.4℃，即RB31具有较低的起始固化温度和较高的Tg，更适用于制备低温固化粉末涂料。
从图2可以看出，在125~140℃时，固化曲线斜率较大，即具有较快的固化速率，因此我们确定130℃为合适的固化温度。
注：用DTA测定，试验条件为：空气，升温速率10℃/min。
3.3固化促进剂用量对胶化时间的影响
胶化时间(Gelation Time)是粉末涂料的重要性能参数，它反映了粉末涂料开始熔融到发生胶凝所需要的时间。固化促进剂用量对粉末涂料固化性能的影响可通过胶化时间直观地反映出来。
一般来说，固化促进剂用量越大，胶化时间越短，反之固化促进剂用量越少，胶化时间则越长。
本试验选取固化促进剂(RB31)用量为0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%(以聚酯树脂为基准)5个水平进行对比研究，试验结果见表1。
注：胶化时间和水平流动性的测试温度均为130℃，固化促进剂用量以聚酯树脂为基准计算。
表1试验结果表明，与常温固化粉末涂料相比，低温固化粉末涂料的水平流动性较差，涂膜桔皮现象较重，但当固化促进剂量为1.5%~2.0%时，也能得到流平性较好的涂膜。
3.4固化时间对涂膜综合性能的影响
以我们试制的聚酯树脂和环氧树脂(E-12)为基料，RB31为低温固化促进剂，配制混合型低温固化粉末涂料，不同固化时间对涂膜综合性能的影响见表2。
表2的试验结果表明，随着固化时间的延长，粉末涂料的固化趋于完全。当固化时间达到25min以上时，能得到涂膜综合性能良好。
注：RB31用量为2.0%，固化温度为130℃。
4、结论
（1）本文合成了适合混合型低温固化粉末涂料用的聚酯树脂，该树脂具有较高的Tg和较低的熔融黏度。
（2）用合成的聚酯树脂和环氧树脂(E-12)配制混合型低温固化粉末涂料，当固化促进剂RB31用量为2.0%，固化温度为130℃，固化时间为25min时，可得到综合性能良好的涂膜。