汽车、摩托车铝合金轮壳喷涂用粉末涂料
汤 志 宏
（ 广州电器科学研究所 广东广州 510300 ）
提 要 ： 环氧或混合型粉末仅适用于汽车、摩托车铝金轮壳的底漆。从综合的物理化学性能及户外耐侯性来看过还是以 PES/TGIC 粉末最适宜作为其面漆。
关键词 ： 异氰脲缩水甘油脂（ TGIC ）、户外耐侯性
粉末涂料是一种以固体粉末形态出现的新型涂料，虽然说是新型，其实在国内出现也已有三十年的历史，但作为真正的普及推广应用只有十多年。
粉末涂料不含溶剂，理论上为 100% 固体含量，在施工固化时没有有机溶剂的挥发。减少了污染，改善了环境保护，也保障了工作人员的身体健康。其施工工艺简单，材料的利用率高，并容易实现自动化操作，节约了能源的消耗，提高了劳动生产率；并且涂层防护性能好、可靠，越来越受到世界各国{TodayHot}的普遍欢迎。在我国也得到了迅速的发展，从 1984 年的 180 吨发展到 1995 年 440000 吨， 1998 年估计已经达到 55000~60000 吨，早已超过日本居亚洲第一位，在世界上约居五、六位。
粉末涂料已广泛地用于各行各业，诸如家用电器、金属家具、机电产品、仪表仪器、建筑五金、石油化工管道、农用机械、交通车辆零部件、公路护栏、煤气钢瓶等等。随着时间的推移，粉末涂料应用范围必将越来越广泛。
粉末涂料有热固性和热塑性两大类别。如果按系列来分不下十数个系列，作为具体的品种则更为繁多。由于热塑性粉末涂料塑化温度高达 300~ 350 ℃ ，在此温度下铝合金壳的金属特性可能会受到一定的影响，而另一方面热塑性粉末涂料的涂层物理机械性能较差，因而看来热塑性粉末涂料难于满足铝合金轮壳的要求。铝合金轮壳用粉目前是非热固性粉末涂料莫属 。
热固性粉末涂料按其基料组成来分，可分为环氧型、聚酯 / 环氧型（混合型）、纯聚酯型、丙烯酸型等几种。铝合金轮壳是一个特殊的产品，有其固有的特点，在这一方面到底哪一种更适合使用，我们可以几种粉末涂料的性能来进行具体的分析和探讨。
? 环氧粉末涂料
环氧粉末涂料是最早出现的热固性粉末涂料。发展至今，环氧粉{HotTag}末涂料仍占有相当的比例。环氧粉末涂料有以下的特点：
（ 1 ）、涂层具有一定的装饰性，这主要是因为其熔融粘度低，涂层的流平性好所致。
（ 2 ）、涂层的物理机械性能及耐化学腐蚀性能良好。此外，还具有良好的电器绝缘性能。
（ 3 ）、通过选择合适的固化剂及添加剂，可以制得各种不同特性的品种。
目前环氧粉末涂料的使用对象仍相当广泛，主要有：电器绝缘方面作电机的槽绝缘、磁极线圈匝间绝缘、母线绝缘等；方化学腐蚀性方面作为石油管道、某些下水管道、化工厂的电缆桥架等；电子元件方面作为线圈电阻电容的外包封；装饰性要求不高但防护性能要求好的场合如煤气钢瓶涂敷等。
环氧粉末涂料最大的一个缺点是耐户外气候性能较差（主要是太阳辐射的影响），在户外使用短时间内会出现失光粉化。摩托车、汽车铝合金轮壳是户外环境下工作的，经常处于太阳辐射作用下，尽管环氧粉末涂料具有较强的抗大气腐蚀因素的能力，但在太阳光作用下不可避免出现粉化，从这一角度来考虑，环氧粉末涂料是不适宜用于轮壳的涂敷。
但有一个问题值得探索的是，环氧粉末涂料是否可以用于轮壳底层的打底，即是作为底层涂料。从理论上说，环氧的附着力最好（在固化时有氢键的形成，而氢键是涂层与涂敷物表面之间紧密结合）。用作底漆层材料最为有利。在底层涂敷之后再涂敷上面漆或罩光漆或其他耐侯性良好的粉末涂料。这一种复合的涂层，从理论上来说，应能满足铝合金轮壳的要求。在实践上是否可行，需各方面进行探索。这是一个复杂的问题，要考虑到涂敷的效率、材料成本等方面的得与失，全面权衡，才能得到合理的结论。
? 环氧 / 聚酯粉末涂料（混合型粉末涂料）
顾名思义，环氧 / 聚酯粉末涂料，所采用的基础树脂有两种，即环氧树脂和聚酯树脂。由于两种树脂一起混合使用，故此又称为混合型粉末涂料。
混合型粉末涂料是一种通用性粉末涂料，应用范围广泛，生产工艺简单，成本较低，各国发展很快。目前这类涂料在粉末涂料中占 50% 左右，而我国占 85% 以上，成为粉末涂料的主导产品。
其主要特点是：
（ 1 ）、装饰性优良，其光泽、平整度均优于环氧粉末涂料，可用于大部分的装饰场合。例如装饰性要求较高的冰箱、洗衣机、电饭锅、电风扇、金属家具的涂敷。
（ 2 ）、物理机械性能和防护性能也较好（比环氧粉末涂料略低少许），因此也用于电器控制柜、文件柜、五金产品等）。
（ 3 ）、涂层外观状况可随意调节，使用各种添加剂可制得高光、平光、半光、皱纹、砂纹等装饰性良好的粉末涂料，广泛用于各要求的特殊装饰场合，如仪表仪器、 CD 、 VCD 外壳的涂敷。
混合型粉末涂料一个主要的缺点也是其耐户外气候性能较差。这主要是由于涂料中使用了环氧树脂所致。但由于混合型，其环氧树脂的含量比环氧型的含量低，因而其耐太阳辐射能力略优于后者。
从其性能来分析，铝合金轮壳单独使用混合型粉末涂料也是不适宜的，但作为打底使用，再罩上面漆或耐侯性粉末涂料，这种复合涂层，亦有可能满足铝合金轮壳的要求。目前，有关粉末涂料研究单位与轮壳生产厂家正在合作进行这方面的探讨。
? 纯聚酯粉末涂料
聚酯粉末涂料也需要使用固化剂。目前主要有三种固化剂：
（ 1 ）、异氰脲酸三缩水甘油酯（ TGIC ）；
（ 2 ）、封闭型异氰酸酯；
（ 3 ）、羟烷基酰胺。
也有习惯上把封闭型氰酯固化羟基聚酯树脂称为聚氨酯粉末涂料。
人们通常所说的纯聚酯粉末涂料主要指的就是 TGIC 固化含羟基聚酯树脂体系（称 PES/TGIC 体系）。这是 70 年代国外研制成功的。而我国于 90 初也已经面世。
3.1 PES/TGIC 体系有下列特点：
（ 1 ）、固化时无挥发物（或低分子物）产生，可制得无气孔的厚涂层。
（ 2 ）、由于 TGIC 有三个官能度，固化后的涂层交联密度高，因此有优良的耐化学性、物理机械性和耐热性。
（ 3 ）、虽然其附着力比环氧型要差少许，但是远比户外经常使用的氨基油漆和溶剂型丙烯酸涂料要好得多。
（ 4 ）、 PES/TGIC 体系亦具有优良的装饰性。过去此一体系装饰性是较为欠缺，但近年的发展，这方面有了很大的改进与提高。目前，技术水平高的厂家生产的 PES/TGIC 体系其装饰性绝不比混合粉末涂料差。
（ 5 ）、抗黄变性能好。环氧型和混合型粉末涂料在各种因素作用下，涂层容易泛黄，而 PES/TGIC 体系则优越得多。因此，要求耐久性良好的室内产品亦可考虑使用。
（ 6 ）、最突出的优点在于它的耐户外气候性能。目前，在户外涂装领域，它已经成为人们优先考虑使用的品种。在广州地区户外曝露一年其保光率仍大于 85% ，二年大于 80% ，至今广泛地应用与户外产品的涂敷，如空调外壳、交通车辆零部件、农用机械、公路护栏等。
PES/TGIC 体系并非没有缺点。主要缺点是 TGIC 有一定的毒性，在生产过程中（指粉末涂料制造时）对操作人员的皮肤往往有一定的刺激。但在喷涂施工时则没有此一现象。
由于 PES/TGIC 有突出的耐户外气候性而其它的基本性能已处于优良的水平，因而铝合金轮壳粉末涂敷应首选此一体系。
3.2 为适应铝合金轮壳的特点，应生产专用品种，在配方设计时要考虑下面几个因素：
（ 1 ）、选用耐侯能力特别强的聚酯树脂。聚酯树脂由于生产厂家不同性能各异，即使同一厂家，也有若干种性能不同的产品，因此必须慎重做出选择。
（ 2 ）、轮壳涂层要求平整度较高，在配方中不宜使用吸油值大的填料和颜料。
（ 3 ）、固化剂的反应活性要适当考虑。尽管所用的固化剂都是 TGIC ，但各个厂家各个牌号其反应活性有很大的差异，应选择活性略低的品牌，使得涂料胶化时间较长，这样涂层将会有良好的外观。但亦要注意 TGIC 的活性不能太低，否则将会使涂层难于固化，影响机械强度。
（ 4 ）、固化剂的用量适当增大以利于涂层充分固化，利于涂层硬度的提高。众所周知，作为轮壳用粉，其硬度也是一个十分重要的特点，太软的涂层容易刮损而伤痕累累，适当增加固化剂用量对胶化时间的缩短并无显著的影响。当然，固化剂用量也不宜增加太多，否则成本会增加太多。
（ 5 ）、各类添加剂的使用也应注意其利弊，应充分权衡，综合考虑。
3.3 铝合金轮壳的喷涂施工亦应注意以下几个问题：
（ 1 ）、底材不同对前处理的要求也不同。
前处理的质量好坏直接影响涂层与金属基材的附着力。一定要制定合理的前处理方案，严格按有关工艺要求进行。一般而言，铝合金其处理工序基本上是脱脂、出光、化学氧化，而铝铁件轮壳则前处理难度较高，要选用合适的磷化剂，兼顾其中铝件的氧化及铁件的磷化。
（ 2 ）、根据轮壳的质量选择工艺
铝合金轮壳一般是采用精密压铸，有时很难完全杜绝砂眼和气孔。如果砂眼、气孔太多，或前处理时有残留液，都会对粉末喷涂工艺产生不良影响。因此要确保清除残留的前处理液，另一方面必要时在喷涂之前将轮壳烘烤一段时间，以让砂眼和气孔中的挥发物充分去掉，这样会有良好的效果。
（ 3 ）、固化工艺
固化工艺要确保涂层完全固化，只有完全固化的涂层才能获得最佳性能。粉末生产厂家所提供的固化条件只是对标准样板，决非对具体工件而言。轮壳每个轻则几公斤，重则十几公斤。在烘炉（烘道）中吸收大量的热量。因此要相当时间才能使得涂层达到所需的固化温度，以让工件迅速吸收热量而升温，而后短温度可适当降低些，利用轮壳的余热将涂层固化。各生产厂家要根据自身的实际情况探索一套合适的施工工艺以求的最佳质量。