摘要：文章着重介绍了热升华转印木纹粉末和立体手感木纹粉末的成膜机理、涂料体系、涂装工艺技术等。指出这两种户外低光木纹粉末涂料在我国应用前景广阔。

1、前言
      粉末涂料是具有“5E”优点的非终端应用产品，经过半个多世纪的发展已经非常成熟。作为装饰性粉末涂料中的重要一元，热转印粉末涂料广泛应用于建筑领域，如铝型材、幕墙、防盗门等。
现今热转印粉末涂料在一般工业、家用电器等装饰应用领域也获得成功应用。作为继热转印粉末涂料之后兴起的立体手感木纹粉末涂料已在国内悄然发展。    木纹粉末涂料起初只是热升华转印粉末涂料应用最多的一种，现已成为热转印粉末涂料的俗称。现今的木纹粉末涂料已不简单是热升华转印粉末涂料的代称，也包含了立体手感木纹粉末涂料，木纹粉末涂料的内涵得到延伸。
立体手感木纹粉末涂料是多涂层粉末涂料中较为特殊的一种。

 

      户内应用的热升华转印粉末涂料技术在国内已经非常成熟，特别是防盗门市场的开发与应用造就了一大批户内(环氧/聚酯型)热转印粉末涂料生产商。
然而户外应用的热转印粉末涂料技术仍然被外资企业所掌控，户外低光热转印粉末涂料尤为如此。国内企业对立体手感木纹粉末涂料的研发很少，更谈不上批量生产。
因此到目前为止，户外低光泽耐候型粉末涂料的研制仍然困绕着国内大批的制粉企业，从文将对户外低光木纹粉末涂料进行深入探讨。
2、户外低光泽热升华木纹粉末涂料比较及选择

      在我国，户外应用的粉末涂料品种主要是聚酯/TGIC型、聚酯/β-HAA型以及聚酯/丙烯酸型，外资企业中还有聚酯/异氰酸酯型(俗称“聚氨酯型”)。
      其实能用于户外的产品远不止这些，本文结合国内市场状况，仅对上述四种化学体系在热升华转印木纹粉末涂料中的应用进行探讨。这里所说的“低光泽”是指60º光泽仪测得的光泽在40%以下的涂膜光泽。    本研究采用的聚酯树脂源于氰特(Cytec)、帝兴(DSM)、安微神剑等公司；丙烯酸树脂源于东莞中添、宁波志华等公司；固化剂取自德固萨、拜耳、汽巴、宁波南海等企业；助剂由科莱恩、ESTRON、宁波南海、浙江志华、广州泽和等提供；颜料选用科莱恩、汽巴以及科美斯(KLORMAX)等公司产品，填料为国内企业提供。    试验选用的挤出机为国产双螺杆挤出机，静电喷枪为国产，小粉碎机为国产咖啡或中药粉碎机，烘烤炉为国产电热衡温烘箱，热转印机为国产专用烫画机，烫画机实物图形及操作见图1和图2。

2.1 聚酯/异氰酸酯粉末涂料
      俗称聚氨酯粉末涂料，主要以户外无光至高光热升华转印粉末涂料出现于我国市场。配方中的树脂基料最早采用的是DSM公司的P-6504(中低羟值)、P-1444(高羟值)树脂；异氰酸酯固化剂采用的是德固萨的BF1530或BF1400。
现在Cytec、广州产协高分子等公司均能提供相应的树脂，拜耳公司也有相应的异氰酸酯固化剂产品。

      羟基官能聚酯树脂与异氰酸酯搭配，可以得到高光泽粉末涂料，同样羟基树脂与异氰酸酯搭配也可以得到低光泽粉末涂料，热升华低光聚氨酯粉末涂料配方如表1所示。从表1可以看出，低光泽聚氨酯粉末涂料配方通常需要高低羟值的两种聚酯树脂，在成膜物质总量一定的情况下调整两种树脂的比例可使涂膜光泽降低，最低光泽可达5%左右。

      这种配方结构明显不同于常见的粉末涂料配方，体系构成比较复杂。常用低羟值树脂的羟值为25～35mgKOH/g；
      中低羟值树脂的羟值为40～50mgKOH/g，高羟值聚酯树脂的羟值为280～320mgKOH/g，它们与异氰酸酯交联剂(如BF1400)的配方比例分别为85:15、80:20和40:60，显然羟值越高所用固化剂(封闭异氰酸酯或缩脲二酮)越多。
低羟值树脂以Cytec公司的CRYLCOAT® 2890-0、2891-0、2845-0以及2920-0、4833-0为代表，树脂羟值为30～35mgKOH/g。
中低羟值树脂以CRYLCOAT®E04060为代表，树脂羟值为50mgKOH/g左右。高羟值树脂以CRYLCOAT®2814-0、E04076为代表，树脂羟值为280mgKOH/g左右。    在高羟值聚酯树脂用量相同的情况下，配方A与配方B因采用的是低羟值聚酯树脂，所需固化剂较少，而配方C和配方D采用了中低羟值聚酯树脂，固化剂用量明显增多。
试验表明，配方A与配方C的60º光泽为15%～25%，而配方B与配方D的60º光泽为10%以下(无光)。

      实践应用也表明，在无高羟值聚酯树脂存在时所制备的粉末涂料产品光泽至少在60%以上；
      随着高羟值树脂用量的增加涂层光泽快速降低，当降到一定程度(峪底)后涂膜光泽反而增加，直至配方中全部采用高羟值树脂时涂膜光泽达到另一个顶峰。
      涂膜机械性能将随高羟值聚酯树脂用量的变化而改变，通常涂膜的耐冲击性与弯曲性能随高羟值聚酯树脂用量的增加而下降，涂膜硬度随之上升，涂膜耐化学品性能随之上升。    近年来随着聚酯/异氰酯酯粉末涂料的发展，市场上出现了封闭异氰酸酯和缩脲二酮(内封闭)异氰酸酯固化剂。

      以及羧基与异氰酸酯基共存的双官能团固化剂(拜耳公司的Crelan VP LS 2181/1，产品的理想结构见图3)。
通过与含环氧基的交联剂(如TGIC或PT910/912)搭配同样能得到光泽10%以下的粉末涂料。因国内尚没有出现相应的粉末涂料产品应用，此处不再赘述。然而，此类体系获得消光或无光粉末涂层效果的机理是非常复杂的，其应用也不像单一体系那样广泛，应用的基本要求(如运输、生产重现性、良好机械性能、经济性等)均不能完全满足传统工艺要求。
最新开发成功了一种氨酯粉末涂料消光方法，可以调整涂膜光泽，并具有非常好的流平性。这是一种化学消光体系，可以获得不同光泽程度的聚氨酯粉末涂料，且能提高涂膜机械性能，具有优异的流平性和耐候性。
这种新的聚氨酯消光体系采用无定形羟基官能聚酯树脂与特种羟官能结晶型聚酯树脂搭配，消光效果与交联剂类型(封闭异氰酸酯或缩脲二酮)无关。    德固萨公司推出了特种结晶型树脂产品EP-R4030，并已实现工业化生产和推向市场。该产品专为低光泽、超耐候粉末涂料设计，树脂羟值30，熔点110℃。添加量占配方中树脂总量的35%～45%时能提供低光泽效果和柔韧性(见图4)。
用其配制的低光泽(5%～25%)涂膜具有超耐候性和良好的柔韧性，涂膜光泽有非常优异的批次间稳定性。众所周知，使用无定型聚酯与结晶型聚酯的混合物可以使粉末涂料获得优异的流平性和机械性能。然而，这些混合物典型的涂膜外观效果是高光泽。

      使用特殊的结晶树脂(如德固萨的结晶聚酯树脂)，可以获得消光～无光的聚氨酯粉末涂料，有效提高了涂膜的机械性能和保持了良好的贮存稳定性。图5是采用结晶型聚酯树脂VESTAGON® EP R-4030替代无定型聚酯树脂配制的聚氨酯粉末涂料，其固化条件与涂膜机械性能的关系。所设计的超耐候聚氨酯具有160 lb.in的高耐冲击性和10%～90%的光泽变化范围。
已经发现固化温度与挤出条件对涂膜光泽影响很小。超耐候性低光粉末涂料经3000h暴露试验仍保持了绝大部分涂膜光泽。    聚酯/异氰酸酯粉末涂料消光体系具有非常高的交联密度，热升华转印时不粘纸。对热升华油墨的吸收能力较好，转印图案清晰。

      因此，从转印工艺与效果来看，聚氨酯粉末涂料非常适合于热升华转印。
然而，由于市场上异氰酸酯固化剂、高羟值聚酯树脂的售价高得离谱，造成低光聚酯粉末涂料价格超出了国内市场能够接受的程度，因此推广非常困难，市场占有率并不大。但粉末涂料热转印的许多应用领域仍然需要聚氨酯粉末涂料。

2.2 聚酯/丙烯酸粉末涂料
      用羧基封端的聚酯树脂与GMA丙烯酸树脂(带环氧基)配制无光耐候的户外粉末涂料，该项技术在我国已经非常成熟。
东莞中添的T-308、宁波志华的AR607等均属此类丙烯酸树脂(见表2)。与此类GMA丙烯酸树脂配伍制备无光粉末涂料的羧基聚酯树脂主要是酸值33～38mgKOH/g(中低酸值)和24～26mgKOH/g(低酸值)的树脂；
酸值16～24mgKOH/g的聚酯树脂一般不推荐使用。配方中丙烯酸树脂与羧基聚酯树脂的配比为1:3～1:4。GMA丙烯酸树脂是含缩水甘油基的丙烯酸酯共聚物，反应活性基团为环氧基，化学结构如图6所示。此种GMA丙烯酸树脂与聚酯树脂相容性严重不足，尽管产品体系中存在环氧基与羧基的反应，但最终涂层的光泽非常低(2%以下)，形成了户外极无光粉末涂料体系。
实际应用中并非所有产品都需要如此低的光泽，人们通过加入羧基或烷基酰胺(即DDDA、TGIC或HAA)来调整涂膜光泽，涂料配方见表3。