低温固化粉末涂料在刨花板上的应用性能研究

2014-12-02帅浩坤邱锋利张文标肖海湖

杭州化工 2014年4期

帅浩坤，邱锋利，张文标，肖海湖

（1. 浙江天松新材料股份有限公司，浙江临安311300；2. 浙江农林大学，浙江临安311300）

刨花板作为一种用途广泛的人造板，具有广阔的发展前景。同其它人造板一样，刨花板具有节约木材、改善木材性能、劣材优用、提高木材综合利用率等优点[1]。随着人们环保意识的不断增强，对于刨花板的外表装饰性能也提出了更高的要求。粉末涂料因其符合“4E”原则[2]，故利用粉末涂料涂装刨花板成了一种趋势。刨花板由于表面存在着各种沟槽、导管、管胞、木射线等，一方面会引起表面不平整，另一方面也会造成粉末涂料的流展性差且不均匀。因此，对刨花板的表面作粉末涂装要比对金属材料操作困难得多。本实验通过制备低温固化粉末涂料，优化粉末配方，对刨花板表面进行砂光、机械磨压和化学处理，研究了其应用性能。

1 实验部分

1.1 主要原材料

低温固化聚酯树脂TS4613：浙江天松新材料股份有限公司；环氧树脂E-12：工业品，黄山锦峰实业有限公司；安息香（消泡剂）：宁波南海化学有限公司；GLP588（流平剂）：宁波南海化学有限公司；GLP701（光亮剂）：宁波南海化学有限公司；刨花板（4cm× 8cm）：福建福人木业有限公司，120×75×12mm3，含水率为9.5% ～11.0%；801 胶：武汉霞光装饰涂料有限公司，主要成分为聚乙烯醇+缩聚尿醛树脂；600＃砂纸：上海砂纸厂；X8126铣床（带磨压盘）：自制；15% NaOH：自制；聚醋酸乙烯乳液胶（白胶）：嘉善华涛助剂厂；石蜡：广州市科尼化工有限公司。

1.2 试样的制备

表1 粉末涂料配方

将聚酯树脂TS4613、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（见表1）加入配料容器中，充分搅拌均匀后，经挤出机熔融挤出、粉碎，过180 目筛，即获得粉末涂料，将其静电喷涂于样板上，再将样板置于红外固化箱内得固化涂膜。

1.3 仪器设备

Q2000 型DSC 差热分析仪：美国TA 仪器公司； KYKY-1000B 型扫描电子显微镜：北京中科科仪。

2 结果与讨论

2.1 低温固化粉末涂料体系确定

本实验通过DSC 差热分析仪，以空样品盘作参比，氮气保护，扫描升温速率分别为5、10、15、20℃／min，以确定所制备粉末涂料为低温固化粉末涂料[3-4]。

图1 非等温固化DSC 曲线不同升温速率下TS4613 粉末涂料的DSC 曲线

从图1 可知，随着升温速率提高，粉末涂料的固化起始温度To、峰值温度Tp和峰值温度Tf均向高温方向移动，用β 分别对To、Tp和Tf作图2。外推法到β＝0，可基本得到该粉末体系的凝胶化温度To＝95℃，固化温度Tp＝145.5℃以及后固化温度Tf＝175℃。说明TS4613 所制备的粉末符合低温固化的要求。

图2 TS4613 粉末涂料的固化温度-升温速率关系

2.2 刨花板的表面处理及涂装研究

2.2.1 各种方法处理的试件上粉情况

①用600＃砂纸，砂光方向为纵向，砂光时间为3 min，对刨花板进行砂光处理；②用磨压头转速为150 rpm，进给量为36 mm／min，弹簧压缩量为0.5 mm，对刨花板进行机械磨压处理；③用棉花蘸取少量的15% NaOH 溶液均匀地涂抹于刨花板试件上，然后把试件放入温度已达到180 ℃的干燥箱中烘约1 ～2 min，取出后冷却备用；④用刷子取少量的白胶均匀地涂抹于刨花板试件上，然后把试件放入温度已达到180 ℃的干燥箱中烘约5 min，取出后冷却备用；⑤把石蜡均匀地涂抹于刨花板试件上，大约涂抹1 min 以后，将试件放入100 ℃的烘箱中烘1 min 使石蜡熔融，然后取出冷却备用； ⑥用刷子取少量的801 胶均匀地涂抹于刨花板试件上，然后将试件放入100 ℃烘箱中烘1 min，取出冷却备用。对上述各种方式处理的刨花板进行粉末涂料静电喷涂，各试件上粉情况如表2 所示。

表2 各种方法处理的试件上粉情况／g

从涂膜质量上看，用801 胶处理的刨花板涂膜综合性能最好。刨花板表层的801 胶膜，降低了刨花板和静电喷枪之间的导电效率，它的上粉量与机械磨压和砂光相比稍差。机械磨压和砂光虽然上粉效果好，但是涂膜质量差，不适合采用。用NaOH 溶液、石蜡和白胶处理的刨花板不仅上粉率低，而且涂膜质量也差，

2.2.2 刨花板粉末涂装涂膜性能的分析

耐水性测试：按照GB／T1733-1993 标准测试。

划格法附着力测试：按照GB／T9286-1998 标准测试。

漆膜硬度测试：按照GB／T 6739-2006 标准测试。

表3 表面处理对涂膜性能的影响

性能处理方法耐水性硬度等级附着力等级涂膜质量涂NaOH溶液表面较粗糙，针孔较少，无裂纹，上粉率低涂石蜡表面较粗糙，针孔较少，无裂纹，上粉率低不合格 4H 1合格 H 1涂白胶表面较平整，针孔较多，无裂纹，上粉率一般合格 4H 2涂801 胶表面平整，几无针孔，无裂纹，上粉率中等合格 4H 2

由表3 可知，刨花板基材表面涂15% NaOH溶液的试件，在羧基型聚酯粉末固化过程中，残留了一部分的NaOH，残留的羟基与聚酯所带的羧基发生了反应，使得整个粉末体系出现了不同的固化速度，导致涂膜粗糙，再加上其亲水基团存在较多，导致15% NaOH 溶液处理的试件经过常温浸泡24 h 后有起泡现象，耐水性差。

由表3 还可以看出，所有处理方法的硬度都较高，其中涂石蜡的试件表面硬度最低，这是由于蜡的表面张力很低，在涂膜固化过程中，蜡会迁移至涂膜表面，导致涂膜变软，硬度降低。

从漆膜质量上看：涂801 胶的涂层针孔极少，表面质量要明显好于其他处理方式，这是由于刨花板表面是个不平整的平面，旋切时，存在各类细胞如导管、大毛细管、纤维被分离形成的凹凸不平，涂801 胶时将胶填入这些缝隙中，将之封闭，使粉末涂料在固化时有很好的流平性，因此能获得良好的涂膜。

2.2.3 样品电子扫描电镜观察