王永波 汪 俊 焦金牛 沈福祥 (安徽神剑 新材料股份有限公司 、黄山神剑新材料有限公司 )

摘要：本文研究了在TGIC干混消光体系中额外加入消光剂对于粉末涂料性能的影响，结果表明：在高酸组分中加入户外物理消光剂可一定程度降低干混消光光泽，但幅度不大，一般在2~4 GU的作用效果，可作为亚光粉的微调使用。专为干混消光设计的外混消光剂，最低可将光泽调节至11 GU左右，可用于调节粉末涂料的光泽，但无法做到10 GU以下的无光效果。

0、引言

粉末涂料由于其自身无污染、接近零VOC排放的优势在全球范围内获得了快速发展，具有节省能源、减少污染、工艺简单、易实现工业自动化等特点，完全符合国际的“四E”(Economic, Environmental, Efficient, Excellent) 原则，被认为是非常环保的涂料品种^[1]。粉末涂料按成膜后光泽高低可分为高光、半光、亚光、无光等几类。高光泽涂层在部分场合应用时容易引起视觉疲劳，造成光污染，而消光涂层具有自然优雅的优点，此外消费者审美观念逐渐从高光镜面效果向消光细腻表面效果转变，消光粉末涂料正处于一个稳定增长时期，市场对半光、低光和无光的产品需求越来越高^[2]。

目前制备半光等低光粉末涂料常用的方法包括添加消光剂、干混消光、共挤消光和消光填料等。添加物理消光剂是借助其与基料树脂的不相容性来达到消光的目的，将它们加入到粉末涂料中后，通过分散被均匀地分布到涂料内部，在涂膜固化成膜过程中析出或保持原来的结晶态，分布于涂膜的表面或悬浮于涂膜的表面，破坏了基体树脂的连续性，从而打破了涂料的平整性，形成了一层引起光线散射的粗糙面，而起到消光的作用。干混消光粉末涂料是利用高低、酸值聚酯树脂的反应活性差异，得到微观局部粗糙表面，从而实现消光效果^[3]。共挤消光主要将高低酸值树脂和固化剂通过螺杆挤出的方式制备成消光粉末涂料，在使用过程中存在光泽不稳定的现象，其市场应用较少^[4]。

本文旨在研究在TGIC干混消光体系中额外加入消光剂，看两种消光方式是否能达到共同促进的作用，亦或者起到反作用的探究。

1、试验部分

1.1 主要原材料

户外用TGIC固化干混消光高/低酸组分聚酯树脂：；TGIC：工业级，黄山华惠；钛白粉(R-996)：工业级，四川龙蟒；超细硫酸钡：工业级，青岛红蝶；流平剂GLP588、安息香、701B：工业级，南海化学。

1.2 主要实验仪器

双螺杆挤出机：SLJ-40，烟台凌宇；咖啡磨：Q-250A，浙江屹立；静电喷涂设备：HANZHE-901，汉哲涂装；电烘箱：FDL-100，Binder。胶化时间仪：GT-16，Coesfeld；光泽仪：4446型，BYK；膜厚仪：NIX4500，QNIX；漆膜冲击仪：QCJ型，天津仪器试验机厂；人工加速老化试验机：Q-Lab。

1.3 粉末涂料及其涂层的制备

按照表1的基本配方制备粉末涂料，工艺流程为：配料→预混→挤出→压片→粉碎→过筛→粉末涂料产品。

TGIC 固化干混消光粉末涂料的制备：将高低酸组分粉末涂料以质量比1∶1充分混匀即可(当高低酸值质量比为1:1时干混消光板光泽最低^[5])。本次实验主要研究干混消光体系中额外加入消光剂的性能影响，故采用交叉干混的方式进行混合。

1.4 性能测试

按GB/T 6743-2008测定树脂的酸值 ；按GB / T 9751.1-2008测定树脂的黏度；按GB/T 19466.2-2004测试玻璃化转变温度(T g)；按GB/T 16995-1997测定胶化时间，测定温度为200 ℃；按GB/T 9286-2021测试附着力；样板的光泽按GB/T 9754-2007采用光泽仪进行测定；涂层厚度按GB/T 13452.2-2008中5.5.6方法采用NIX4500膜厚仪进行测定；耐冲击性按GB/T 1732-2020采用QCJ型冲击仪进行测试。

2、结果与讨论

2.1 单组分配方性能

从表3可以看出，添加消光剂后大大缩短了低酸组分的胶化时间，即提高了低组分的反应活性；单组分的板面光泽有明显降低，这是由于消光剂的活性高，而慢组分的活性低，活性差导致表面光泽变低。同时可以看出，粉末的Tg有所降低，体现在实际应用时表现为储存稳定性较差，相应也会影响涂层的耐候性能。

根据单组分性能，本实验进一步进行干混消光的实验操作，将高酸单组分的两种配方与低酸单组分的两种配方交叉干混，测试干混消光的性能。

从交叉干混的测试结果可以看出：在低酸组分中添加消光剂，搭配高酸组分的常规配方并不能起到降低干混消光光泽的作用，甚至会略微提高消光的光泽，这是由于添加了消光剂后低酸组分的活性略有提高，与高酸组分的胶化时间差异变小了，固化速度的差异变小，形成互穿网络而消光的效果减弱。

在高酸组分中添加消光剂可以一定程度上降低干混消光的光泽，但降低幅度有限，并不能达到无光的效果，推测可能是快组分漆膜大部分已经形成，而慢组分漆膜可能才形成小部分，使得快组分漆膜变成类似“消光填料”的作用，微观的连续的粗糙度并没有增加，因此混粉光泽不再降低^[1]。

在关注到消光光泽降低的同时，也可以看到在配方体系中添加消光剂，会使粉末的T g降低，储存稳定性变差，更易结块，机械性能和水煮性能也略有下降。

此次研究中另外分析了多个干混消光体系，以及不同消光剂的作用，干混消光的目标主要体现在消光光泽方面，故粉末T g及其他性能的影响不再过多展示，具体见下表：

从以上三组不同耐候级别及消光光泽范围的干混消光体系的测试结果来看，与HAV-1/LAV-1的干混消光体系结果基本接近，在高酸组分中加入消光剂可一定程度上降低干混消光的光泽，但降低的幅度不大，一般在4 GU以内，在低酸组分中添加时反而存在反作用效果。另外扩展探究了用另一厂家的消光剂2进行研究，得到了类似的结果。

以上探究基于在干混消光的单组分中内加消光剂的性能研究。另外选用了一款专为干混消光体系设计的外混消光剂，在高低酸组分1:1混合后，按混合后总质量的0.2%~2.0%的添加，测定不同添加量对于干混消光光泽的影响，得出如下的测试结果：

从上图可以看出，外混消光剂添加量值0.5%时消光光泽开始有比较明显的降低，添加量达到1.2%时消光光泽已有大幅度降低，达到11 GU左右，但再加至1.5%乃至2.0%时，消光光泽不再有明显降低，已达到一定极限。

3、结语

通过本次研究得出在干混消光体系中，添加户外物理消光剂对于干混消光体系的消光光泽存在一定影响，主要体现为在高酸组分体系中添加消光剂可一定程度降低消光光泽，达到微调消光光泽的作用，一般可降低2~4 GU的光泽效果。专为干混消光体系设计的消光剂可以较大幅度的降低消光光泽，最低可达到11 GU左右，但再往下想达到10 GU以下乃至无光还是不能实现。由此可见在TGIC干混消光体系中额外添加消光剂可以达到调节消光光泽的作用，但其效果有限，无法达到无光的效果。同时添加消光剂会使粉末体系的Tg变低，机械性能、耐候和水煮性能也会有一定影响。在实际应用时，可在干混消光光泽偏高时进行光泽的适当修正，同时结合其他性能进行适当的配方选择。

参考文献：

[1] 许国徽，贾林，等. 高酸值聚酯树脂在干混消光涂层中的应用研究[J]. 《合成材料老化与应用》, 2021, 50(03): 32-36. 

[2] 程凯，张恩赐，等. TGIC体系高韧性干混消光粉末涂料用低酸值聚酯树脂的制备与性能研究[J]. 《涂料工业》，2023,53(3):14-20.

[3] 何涛，顾宇昕，谢静，等. 高耐候双组分消光粉末涂料用端羧基聚酯树脂的制备及性能研究[J]. 《涂料工业》，2014，44(3)：1-4，8.

[4] 周韦明，翟春海，吴德清. 户外用羟烷基酰胺固化干混消光粉末涂料用聚酯树脂的合成与应用[J]. 《涂料工业》，2018，48(10)：25-29.

[5] 陈闯，李勇，谢静，等. 高酸值组分对热转印用双组分干混消光聚酯树脂性能的影响[J].《现代涂料与涂装》,2018.03：17-19,63.

来源：中国粉末涂料与涂装2025年第一期