铝型材粉末涂料用固化剂
 

（1）异氰尿酸三缩水甘油酯（TGIC)在铝型材表面处理所使用的聚酯粉末涂料中，在我国用得最多是异氰尿酸三缩水甘油酯（TGIC)，是一种多环氧基的含三嗪杂环化合物，相对分子质量297，易溶于卤化烷、丙酮和苯，微溶于水和乙醇。它的化学结构式如下。

TGIC的技术指标

铝型材异氰尿酸三缩水甘油酯（TGIC)固化聚酯粉末涂料有如下优点。

①. TGIC与羧基聚酯或羧基丙烯酸树脂交联反应时没有小分子物质放出，涂膜不易产生缩孔、麻点、猪毛孔等弊病。

②. 它和双酸A型环氧树脂不同之处是不含有苯环和醚键，因此铝型材具有优良的耐紫外线性能；作为涂料具有可贵的保光、保色性。

③. 铝型材涂膜的耐热性比环氧-聚酯和HAA固化聚酯粉末涂料好，烘烤时涂膜不容易泛黄。

④. 3个环氧基具有很高的活性，能和含有氨基、羧酸基的化合物或聚合物生成交联密度大的产物，再加上三嗪杂环的母体，因此产物具有很高的耐热性、耐燃性和硬度。

⑤. 涂料的配粉和配色性、施工性能很好，可以配制各种光泽、各种纹理外观和颜色的粉末涂料。可以用静电粉末涂装和流化床浸涂等涂装法施工。

这种粉末涂料的最大缺点是由于TGIC固化剂容易吸潮，并对皮肤有一定的刺激性，而且被认为是变异原生物，有一定的毒性，在欧洲提倡用羟烷基酰胺来替代TGIC的使用。原来TGIC固化聚酯粉末涂料的流平性和耐冲性能跟环氧-聚酯粉末涂料比较时有一定差距，但是经过几年的努力，适用于TGIC的聚酯树脂品种增多，涂膜性能已经得到明显的改进，完全可以满足各种用户的不同要求。铝型材TGIC固化聚酯粉末涂料的另一缺点是粉末涂料的贮存稳定性比环氧-聚酯粉末涂料差得多，也不如HAA固化聚酯粉末涂料。

在粉末涂料配方设计中，TGIC的用量可通过下式确定。设以G代表TGIC的用量，W代表羧基聚酯的用量，则

G₁/W₁=TGIC用量（g）/羧基聚酯用量（g）

已知，TGIC当量为107，酸值为25的羧基聚酯当量为2244，酸值为33的羧基聚酯当量为1700，所以当使用酸值为25的羧基聚酯时

G₁/W₁=107/2244; G₁=W₁/G₁+W₁=107/107+2244=0.0455≈4.5%

同理，当使用酸值为33的羧基聚酯时

G₂=107/107+1700=0.0592≈6%

通常在配方中TGIC的用量要比计算值过量一些。一般定为7%-8%。值得注意的是，经毒性试验，TGIC鼠狗静脉注射LD50为148.7mg/kg，有一定的毒性，且对皮肤和眼睛有刺激性，因此目前在使用上受到一定的限制。在聚酯粉末涂料中用量最多的端羧基聚酯树脂用异氰尿酸三缩水甘油酯（TGIC0）固化的聚酯粉末涂料的主要化学反应如下：

主要的化学反应是聚酯树脂中的羧基与异氰尿酸三缩水甘油酯中的环氧基之间的反应，然后聚酯树脂另一端羧基与TGIC的环氧基之间的反应继续，直至形成高分子化合物的涂膜，在这种反应中没有副产物产生。

（2）羟烷基酰胺（HAA) 羟烷基酰胺（HAA) 是聚酯粉末涂料中常用的固化剂，它的用量仅次于异氰尿酸三缩水甘油酯（TGIC)。常见的差烷基酰胺商品品牌有罗姆哈斯（Rohom&Hass）公司开发的PrimidXL552[四（N-β-羟乙基）己二酰胺（β-HE-DA)],是已通过EINES、TSCA审查认可，在欧洲用得最多的固化剂产品。目前国内铝型材表面处理大量使用的羟烷基酰胺是由宁波南海化学有限公司生产的T105和T105M固化剂、神剑新材料有限公司生产的S552固化剂等产品。

羟烷基酰胺固化聚酯粉末涂料与TGIC固化聚酯粉末涂料比较有如下优点。

①. β-HEDA与TGIC一样可用于酸值为30-35mg/KOH/g的羧基聚酯树脂，其涂膜的耐候性基本接近，但是采用不同牌号的聚酯时，在涂膜光泽、凝胶时间、烘烤变黄性等方面有所不同。通常选用低催化剂含量或不含催化剂聚酯，因数羟烷基酰胺固化聚酯时，不需要加入促进剂，相反促进剂的加入反而促进它的分解和副反应，降低固化速度。

②. 羟烷基酰胺固化的聚酯树脂比用TGIC固化的聚酯树脂固化温度更低，前者最低为150℃/（20-25）min，后者为190-200℃/（20-25）min，因而最节省能源。

③. 羟烷基酰胺固化聚酯粉末涂料的涂膜物理力学性能很好，冲击性（反冲）达490N·cm，在原材料生产厂推荐用量和烘烤固化条件下，比TGIC体系更容易达到涂膜性能指标，涂膜性能的稳定性好。

④. 羟烷基酰胺的毒性非常低。老鼠经口服LD50大于10g/kg(而TGIC口服LD50为0.562g/kg），仅为TGIC的1/20.而且它无刺激性，对皮肤无过敏反应，无诱变及致畸作用，不破坏生态平衡。

⑤. 用羟烷基酰胺配制的聚酯粉末涂料玻璃化温度稍高，其贮存稳定性比TGIC配制的聚酯粉末涂料好，且化学稳定性、耐碱性、耐水解性好，这可能跟羟烷基胺具有较高的熔点有关。

⑥. 因为羟烷基酰胺在分子结构上有立体位阻的叔胺结构，无需外加含氮化合物添加剂，本身具有摩擦带电性，可降低喷涂电压（≥30kv）。亦可使用摩擦喷枪施工。

羟烷基酰胺通过其分子上的羟基与聚酯树脂上的羟基交联而固化，反应中有水分子产生，涂膜易产生针孔，因此而不易用于厚涂层。若采用安息香脱气来消除针孔则又会引起涂膜泛黄，这是其致命的弱点。目前国内开发的T105M为自消泡型的，配方中无需添加安息香，有效地解决了烘烤泛黄的问题。

羟烷基酰胺的用量同其本身羟基官能团的数量和羧基聚酯的酸值有关，通常纯聚酯粉末涂料使用酸值（AV)为30-35mgKOH/g的聚酯，其当量约为700。而不同公司生产的羟烷基酸胺，其结构和羟基官能团的数量也不尽相同，如PrimidXL552的羟值为680-740mgKOH/g，T105M的有效羟值约为470-510mg/KOH/g。

以T105M为例，其用量可通过以下计算。设G为T105M的用量，已知T105M的当量为116，羧基聚酯的当量为1700。则

G=116/1700+116=6.39%

实际使用量应比理论计算值略高，故定为7.5%-8%为宜。

羟烷基酰胺固化主要的化学反应是聚酯树脂中的羧基与羟烷基酰胺中的羟基之间的脱水反应，然后聚酯树脂另一端羧基与HAA的羟基之间的反应继续，直到在铝型材表面形成高分子化合物的涂膜。在这种反应中产生小分子化合物水，是反应的副产物，当涂膜过厚时这些小分子的逸出使涂膜容易产生猪毛孔和针孔。