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         壓鑄特別適合制造大量的中小型鑄件,因此壓鑄是各種鑄造工藝中使用*廣泛的一種。同其他鑄造技術(shù)相比,壓鑄的表面更為平整,擁有更高的尺寸一致性。1、鋁合金壓鑄件表面有流痕和花紋:鑄件表面上有與金屬液流動方向一致的條紋,有明顯可見的與金屬基體顏色不一樣的無方向性的紋路,無發(fā)展趨勢。2、鋁合金壓鑄件龜裂了:鋁合金壓鑄件表面上有網(wǎng)狀發(fā)絲一樣凸起或凹陷的痕跡,隨壓鑄次數(shù)增加而不斷擴大和延伸。3、冷隔紋:鋁合金壓鑄件表面有明顯的、不規(guī)則的、下陷線性型紋路形狀細(xì)小而狹長,有時交接邊緣光滑,在外力作用下有斷開的可能。4、鋁合金壓鑄件表面有凹痕:在壓鑄件厚大部分的表面上有平滑的凹痕。5、表面痕跡:鋁合金壓鑄件表面與壓鑄模型腔表面接觸所留下的痕跡或鑄件表面上出現(xiàn)階梯痕跡。6、鋁合金壓鑄件有粘附物痕跡:小片狀及金屬或非金屬與金屬的基體部分熔接,在外力的作用下剝落小片狀物,剝落后的鑄件表面有的發(fā)亮、有的為暗灰色。7、鋁合金壓鑄件有裂紋:將鋁合金壓鑄件放在堿性溶液中,裂紋處呈暗灰色。金屬基體的破壞與裂開呈直線或波浪線形,紋路狹小而長,在外力作用下有發(fā)展趨勢。
          工業(yè)鋁型材擠壓溫度是擠壓生產(chǎn)過程中重要的工藝參數(shù),為了降低金屬的變形抗力,減小擠壓力,需要提高工業(yè)鋁型材擠壓溫度。但擠壓溫度提高到一定溫度時,容易出現(xiàn)熱脆現(xiàn)象,產(chǎn)生裂紋等缺陷。為避免這種現(xiàn)象,為提高擠壓速度,需要降低擠壓溫度。這兩個條件是相互矛盾的,為了既能降低變形抗力,又能采用較大的擠壓速度,必須選擇一個金屬塑性*好的溫度范圍。但是工業(yè)鋁型材擠壓生產(chǎn)過程中,金屬與擠壓筒內(nèi)襯、模具、墊片產(chǎn)生摩擦,以及金屬本身產(chǎn)生變形等,會使金屬的溫度升高,往往會突破事先選好的擠壓溫度范圍。實驗證明:在整個擠壓過程中擠壓溫度是逐漸升高的,擠壓速度隨著鑄錠金屬的減少而逐漸加快。因而工業(yè)鋁型材產(chǎn)品尾端由于擠壓溫度的提高、擠壓速度的加快而經(jīng)常產(chǎn)生裂紋的現(xiàn)象。擠壓過程中擠壓溫度的升高與工業(yè)鋁型材的本性及擠壓條件有關(guān)。對于工業(yè)鋁型材而言,金屬在模具出口處前后溫度差為10-60℃之間。為了使工業(yè)鋁型材擠壓生產(chǎn)過程中擠壓溫度恒定在金屬塑性*好的溫度范圍內(nèi),*好實行等溫擠壓。這是多年來工程技術(shù)人員探索的新工藝。要實現(xiàn)等溫擠壓需要具備很多條件,在擠壓過程中各個環(huán)節(jié)都能自動調(diào)節(jié),如鑄錠溫度、擠壓筒溫度都能梯度加熱,模具進(jìn)行冷卻且可以調(diào)節(jié)溫度,擠壓速度能自動變化或采用等速擠壓。另外更換模具后,由于擠壓系數(shù)改變,上述各項條件也能做相應(yīng)調(diào)整。可見要實現(xiàn)工業(yè)鋁型材等溫擠壓是個很復(fù)雜的工藝。目前多采用對鑄錠進(jìn)行梯度加熱的方法,做到近似等溫擠壓,也可以大大提高擠壓速度和改善產(chǎn)品品質(zhì)。隨著電腦和數(shù)字化編程技術(shù)在工業(yè)上應(yīng)用的逐步深入發(fā)展,現(xiàn)代擠壓機也隨之更新?lián)Q代,配備有FI控制的等速擠壓和TIPS控制的等溫擠壓。操作者只要選擇按鈕,依靠設(shè)備的自動化編程技術(shù)就可以獲得所需要的等速擠壓或等溫擠壓。




      鋁型材具有密度小、質(zhì)量輕、加工性和可塑性強的特點,廣泛應(yīng)用在建筑家居領(lǐng)域。在建筑金屬型材中,鋁型材占比在80%以上,早在2010年我國建筑鋁型材年產(chǎn)量就超過了500萬t,是世界建筑鋁型材 生產(chǎn)大國。鋁型材在大氣中能自然氧化生成一層致密的Al2O3氧化膜,但是通常情況下這層氧化膜的厚度很薄,很容易受損失去保護(hù)作用。此外,未經(jīng)表面處理的鋁型材外觀單一,容易審美疲勞。鋁型材的表面處理有兩大作用,一是防止腐蝕的發(fā)生,有效延長使用壽命;二是可以掩蓋鋁型材在加工過程中導(dǎo)致的少量表面瑕疵,并帶來各種豐富多彩的表面效果,裝飾性大大提高。本文從涂層性能和應(yīng)用性能兩個方面對建筑鋁型材3種不同的表面處理方式進(jìn)行了對比,并且結(jié)合粉末涂裝的特點,總結(jié)分析了作為粉末涂料重要發(fā)展方向的耐候性以及低溫固化的研究進(jìn)展情況。指出粉末涂料的耐候性能還需要進(jìn)一步提高以擴大應(yīng)用,同時在烘烤固化環(huán)節(jié)的能耗需要進(jìn)一步降低。?1粉末噴涂在建筑鋁型材表面處理中的優(yōu)勢,目前鋁型材的表面處理主要包括陽極氧化、電泳涂裝和粉末噴涂3種。通常完整的陽極氧化工藝流程需要經(jīng)過機械預(yù)處理、化學(xué)前處理、陽極氧化、著色和封閉5道工序。電泳涂裝工藝與陽極氧化工藝大體一致,區(qū)別在于電泳涂裝在陽極氧化著色工序之后用電泳涂裝工序取代了封閉工序。所以經(jīng)過電泳涂裝的鋁型材表面其實是陽極氧化膜和電泳涂層的復(fù)合膜,又稱陽極氧化復(fù)合膜。粉末噴涂也需要化學(xué)前處理,之后進(jìn)行靜電噴涂粉末涂料。鋁型材的3種表面處理得到的涂膜性能上各有特點。陽極氧化在早期是我國建筑鋁型材表面處理的*主要方式,陽極氧化膜具有高的耐磨性、良好的絕熱絕緣性能和抗蝕性能,現(xiàn)在仍是鋁型材表面處理的主要方式之一。電泳涂裝成熟于日本,日本是個海洋氣候 ,四面環(huán)海,海鹽?;蛘呋煊泻I车幕夷嘁鸬匿X型材腐蝕問題比較突出,陽極氧化處理工藝難以實現(xiàn)這種高腐蝕環(huán)境下的有效保護(hù)。電泳涂裝具有優(yōu)異的耐候性和抗腐蝕性,同時外觀亮麗,易于清掃,因此得到了迅速發(fā)展。美國佛羅里達(dá)暴曬試驗數(shù)據(jù)顯示,電泳涂裝得到的陽極氧化復(fù)合膜(5a的保光率)與氟碳涂層相當(dāng),色差還小于氟碳涂層。然而電泳涂裝也存在漆膜易劃傷的缺陷,此外作為基層的陽極氧化膜韌性差,在機械應(yīng)力或熱應(yīng)力下容易發(fā)生開裂,有報道顯示冷封孔的陽極氧化膜只能承受66℃烘烤,在82℃下烘烤只有一半的試樣合格。20世紀(jì)90年代初,粉末噴涂開始在我國鋁型材的表面處理中規(guī)?;瘧?yīng)用,近10a來發(fā)展迅速。粉末噴涂的性能優(yōu)勢并不明顯。如在外觀平整度和涂膜均勻性上不如陽極氧化和電泳涂裝、耐候性能介于陽極氧化和電泳涂裝之間,但耐磨性、耐酸性和柔韌性明顯優(yōu)于陽極氧化和電泳涂裝。建筑鋁型材作為一種半 性結(jié)構(gòu),耐久性至關(guān)重要,因而抵抗機械作用與抗老化保持涂膜的完整性和功能性尤為重要。通常使用的電泳漆是丙烯酸涂料,具有非常優(yōu)異的耐候性,GB 5237―2008加速耐候性*低級別也要求1000h氙燈老化保光率>80%,*高級別甚至要求4000h氙燈老化保光率>80%;建筑鋁型材通用型粉末涂料主體結(jié)構(gòu)是聚酯樹脂,其耐候性比丙烯酸略差,GB 5237―2008加速耐候性*高級別也僅要求1000h氙燈老化保光率>90%。這表明電泳涂裝耐候性平均值明顯高于粉末噴涂,建筑鋁型材的粉末涂裝耐候性已經(jīng)落后于實際需求。在應(yīng)用上粉末噴涂優(yōu)勢較大。粉末噴涂可以實現(xiàn)多達(dá)幾千種色彩和各式各樣的紋理裝飾效果,這是陽極氧化和電泳涂裝所難以達(dá)到的。另外,粉末噴涂環(huán)保優(yōu)勢明顯。陽極氧化和電泳涂裝工藝中,水和電的消耗是相當(dāng)大的,在氧化工序中,整流機的輸出電流可達(dá)到8~11kA,電壓在15~17.5V(硫酸直流陽極氧化工藝氧化電壓一般為12~18V),噸電耗可達(dá)1000度左右。此外,陽極氧化、著色和封閉工序需使用大量的酸、堿和鎳鹽等,廢水和廢氣后處理壓力大。粉末噴涂前處理工序比陽極氧化前處理工序簡便,主要為脫脂與鉻化,無需陽極氧化和電泳工序,能耗較低。粉末涂料不含溶劑,VOC排放幾乎為0,環(huán)保壓力小。鋁型材粉末涂裝相比陽極氧化和電泳涂裝耗電量要少很多。但是目前主流粉末涂料的固化溫度高達(dá)180~200℃,其能源消耗仍然不可忽視,降低粉末涂料固化條件是長期發(fā)展的趨勢。2建筑鋁型材粉末涂料研究進(jìn)展,近幾年來, 和社會對環(huán)保的要求越來越高,政策導(dǎo)向逐漸限制和減少高能耗高污染的生產(chǎn)工藝使用的趨勢十分明顯,粉末涂裝迎來了發(fā)展的良機。然而,要擴大粉末涂裝在建筑鋁型材表面處理中的應(yīng)用,粉末涂裝在保持自身應(yīng)用優(yōu)勢的基礎(chǔ)上,提高耐候性彌補性能上的不足同時降低粉末涂料固化溫度減少能耗是必經(jīng)的過程。2.1粉末涂料的耐候性改進(jìn),國內(nèi)外對粉末涂料耐候性有較多研究。在粉末涂料用聚酯樹脂合成中,適當(dāng)加大間苯二甲酸的比例減少對苯二甲酸的用量,以及盡量使用新戊二醇、減少使用或不用乙二醇以保證耐候性,已經(jīng)得到了行業(yè)內(nèi)的廣泛認(rèn)同。然而常規(guī)的間苯二甲酸替代法存在機械性能變差的問題,目前國內(nèi)商品化的超耐候聚酯樹脂絕大部分采用全間苯二甲酸方案。而這一類型的超耐候聚酯樹脂制備得到的粉末涂層,通常其反沖只能達(dá)到20cm,機械性能差是這些超耐候樹脂面臨的共同問題。在各種類型的粉末涂料中,氟碳粉末涂料的耐候性能*佳,可達(dá)到超耐候的要求。鞏永忠等對氟碳粉末涂料及其關(guān)鍵原材料氟碳樹脂進(jìn)行了長期研究。目前PEVE氟碳粉末的加工性能已經(jīng)大大改善,使用與常規(guī)粉末涂料相同的設(shè)備和工藝制備得到的FEVE氟碳粉末涂料通過了QUALICOAT―2009Ⅲ和AAMA2605―2005認(rèn)證。固化溫度也降低到了180~200℃,機械性能和附著力都不存在應(yīng)用問題。然而FEVE氟碳樹脂加工工藝復(fù)雜,價格昂貴限制了其的應(yīng)用。為降低成本,國內(nèi)粉末涂料廠家在常規(guī)粉末涂料中引入部分氟碳樹脂,通過拼用或?qū)臃蛛x的技術(shù)制得耐候性優(yōu)異的粉末涂料,在降低成本的同時提高了氟碳樹脂的潤濕性能和機械性能。魏育福等在TGIC固化粉末涂料中引入6%~17%的FEVE氟碳樹脂,制備得到的粉末涂料仍具有非常優(yōu)異的耐候性,其1000h氙燈老化保光率在90%以上。張云偉通過環(huán)氧粉末涂料與氟碳粉末涂料干混,通過環(huán)氧樹脂與氟碳樹脂表面能差異實現(xiàn)1次涂裝之后的分層,實現(xiàn)了重防腐和超耐候,制備的涂層2000h氙燈加速老化后保光率仍有90%以上。慶福等將TGIC固化聚酯樹脂與異氰酸酯固化氟碳樹脂拼用制得復(fù)合型超耐候粉末涂料。研究表明當(dāng)聚酯樹脂與氟碳樹脂的質(zhì)量比為1∶1時其QUV-B 1000h人工加速老化保光率還有60%以上,可很好地實現(xiàn)耐候性和成本的均衡,而同等試驗條件下聚酯樹脂粉末涂料的保光率只有19.1%。通過引入新的耐候性單體,改善聚酯樹脂主體結(jié)構(gòu)的耐候性也是可行的方案。Chang等發(fā)現(xiàn),使用不含苯環(huán)的單體1,2-環(huán)己烷二甲酸或1,3-環(huán)己烷二甲酸、1,4-環(huán)己烷二甲酸和2,2,4,4-四甲基-1,3-環(huán)丁烷二醇為主體合成的聚酯樹脂,與羥烷基酰胺在約177℃/20min下固化制得的涂膜具有非常優(yōu)異的耐候性。其50%保光率的QUV-B老化時間均在1500h以上;二元酸采用1,2-環(huán)己烷二甲酸的50%保光率的QUV-B老化時間甚至達(dá)到了5000h,而常規(guī)聚酯樹脂制備的涂膜50%保光率的QUV-B老化時間在300h以下。楊小青等也發(fā)現(xiàn)使用不含苯環(huán)單體制備得到的聚酯樹脂具有優(yōu)異的耐候性。鄭榮輝等在聚酯樹脂合成過程中引入含氟單體1H,1H,10H,10H-全氟-1,10-癸二醇、四氟間苯二甲酸、六氟戊二酸,將制備得到的含氟聚酯樹脂與β-羥烷基酰胺固化可制得耐候型優(yōu)異的涂層。然而這些耐候性單體價格遠(yuǎn)高于常規(guī)單體,上述無苯環(huán)單體制備得到的涂層還存在Tg較低的缺陷。除了改進(jìn)成膜物耐候性之外,使用改性填料和助劑來提高粉末涂料的耐候性也有見報道。郭剛和施奇武分別發(fā)現(xiàn),將經(jīng)過表面改性的金紅石(R)型納米TiO2作為紫外光吸收劑加入粉末涂料中,2%的添加量就可以大幅改善涂層的耐候性。涂清華等研究表明,粉末涂料在高溫高濕的環(huán)境中涂膜表面易出現(xiàn)發(fā)白斑塊,這些發(fā)白斑塊是由于涂層吸水導(dǎo)致的,通過使用10%~40%的經(jīng)過表面處理的BaSO4和Al2O3疏水填料,白斑基本消失,通過提高疏水性來提高涂層的耐候性。2.2低溫固化粉末涂料的研究,目前行業(yè)內(nèi)將固化條件<160℃的粉末涂料稱為低溫固化粉末涂料。要實現(xiàn)低溫固化需要成膜物具有高的反應(yīng)活性和低的熔融黏度。同時為保證涂膜必要的機械性能和粉末貯存穩(wěn)定性,成膜物固化前的相對分子質(zhì)量不能太低。不同類型粉末涂料里面,能夠滿足建筑鋁型材耐候要求的有TGIC固化體系、羥烷基酰胺固化體系、封閉異氰酸酯固化體系以及丙烯酸粉末涂料等。其中封閉異氰酸酯固化體系由于常用己內(nèi)酰胺封閉固化劑的解封閉溫度高達(dá)160℃,難以滿足低溫固化的要求。丙烯酸樹脂具有高活性和優(yōu)異的耐候性能,在低溫固化方面應(yīng)用較多。L·莫恩斯制備了一種可在150℃以下固化得到優(yōu)良涂膜性能的粉末涂料。該粉末涂料由無定形端羧基聚酯樹脂A、無定形或半結(jié)晶形端羧基端羥基雙官能團(tuán)聚酯樹脂B1和/或結(jié)晶性多元酸B2、縮水甘油基丙烯酸共聚物C、可與羧基反應(yīng)的其他化合物D組成。該粉末涂料在140℃/15min固化后得到的涂膜機械性能與常溫固化粉末涂料相當(dāng),QUVA人工加速老化50%保光率時間在2200~2500h,具有優(yōu)異的耐候性。Bin Wu公開了一種半結(jié)晶聚酯樹脂及其制備方法,以半結(jié)晶樹脂與常規(guī)無定形樹脂和縮水甘油基丙烯酸樹脂共擠,制備得到的粉末涂料可在130℃/25min條件下充分固化,具有很好的機械性能和外觀流平。李光等通過選用高環(huán)氧當(dāng)量丙烯酸樹脂、低環(huán)氧當(dāng)量丙烯酸樹脂、十二烷二酸以及其他助劑制備了低溫固化丙烯酸粉末涂料。在150℃條件下烘烤20min實現(xiàn)充分固化,涂膜經(jīng)過QUV-A 1400h人工加速老化后保光率在90%以上,并應(yīng)用在鋁輪轂罩光漆上。張劍等通過聚酯樹脂和丙烯酸樹脂共混,在聚酯樹脂低溫固化劑的作用下,制備了戶外MDF用粉末涂料,可實現(xiàn)中波紅外脈沖輻射加熱下130~150℃快速固化。目前耐候性粉末涂料用量*大的TGIC固化體系和羥烷基酰胺固化體系,在低溫固化方面,羥烷基酰胺體系更有優(yōu)勢。由于TGIC的加入對粉末涂料Tg影響非常大,TGIC固化樹脂需要較高的Tg,通常要求在60℃以上,TGIC反應(yīng)活性高,通常都需要添加固化促進(jìn)劑才能保證在200℃/10min充分固化。而通過固化促進(jìn)劑能夠?qū)崿F(xiàn)的*低固化溫度也都在160℃以上,因此開發(fā)TGIC低溫固化聚酯難度非常大。鄭榮輝等通過增加支化度高的三元醇的種類和用量,同時在多元酸組分中增加間苯二甲酸的用量并引入馬來酸酐和己二酸,以高活性的均苯四甲酸二酐封端,制備了可實現(xiàn)TGIC體系在140~160℃固化的聚酯樹脂。不過聚酯樹脂的Tg只有53~57℃。常用羥烷基酰胺T-105具有4個官能度,用量少,對粉末涂料Tg的影響比TGIC小得多,反應(yīng)活性高,通常180℃/10 min就可完全固化。馬洪英通過配方優(yōu)化,優(yōu)選三羥甲基丙烷、新戊二醇、2-乙基,2-丁基-1,3丙二醇組合,調(diào)整配方中對苯二甲酸、間苯二甲酸和己二酸的比例,并以偏苯三酸酐作為封端劑量,合成了酸值50mgKOH/g左右,Tg為57℃的聚酯樹脂。該聚酯樹脂以羥烷基酰胺作為固化劑,可實現(xiàn)120℃/40min、130℃/30min、140℃/20min和150℃/15min條件下的完全固化。在上述固化條件下,涂膜均實現(xiàn)了50cm的正反沖,并且QUV-B 240h老化保光率均在80%以上。鄧慕強等通過引入脂肪族1,6-己二醇和脂環(huán)族多元醇1,4-環(huán)己烷二甲醇以及甲基丙烯酸,制備了可實現(xiàn)130~140℃固化的羥烷基酰胺固化聚酯樹脂,Tg在55℃以上。馬志平等引入氫化二聚脂肪酸實現(xiàn)了聚酯樹脂柔韌性和Tg的平衡,采用后加入1,4-環(huán)己烷二甲醇的方式降低了聚酯樹脂的黏度,制備得到的羥烷基酰胺固化樹脂酸值為50~55mgKOH/g,可實現(xiàn)140℃條件下的充分固化。張劍等選用酸值在42~56mgKOH/g的高酸值超耐候聚酯樹脂,以羥烷基酰胺為固化劑,在固化促進(jìn)劑的作用下,在玻璃鋼表面涂裝實現(xiàn)了150~160℃的快速固化,制備得到的涂膜耐候型優(yōu)異,附著力良好。3結(jié)語:我國建筑鋁型材的3種涂裝工藝在性能上各有特點,在應(yīng)用性能上,粉末涂裝在選擇多樣化和個性化方面具有較大的優(yōu)勢。但是我國粉末涂料在提高耐候性和降低固化溫度減少能耗方面,尚未取得突破性進(jìn)展。目前氟碳粉末涂料價格昂貴、應(yīng)用受限,成本可接受的耐候改進(jìn)方案又存在其他性能上的不足;低溫固化粉末涂料商品化產(chǎn)品極少,上游原材料供應(yīng)和下游應(yīng)用市場都有許多困難需要解決。隨著我國人民群眾對環(huán)保問題關(guān)注的不斷提高,政策導(dǎo)向有利于粉末涂裝擴大應(yīng)用比例,但是仍需要行業(yè)內(nèi)加強技術(shù)研發(fā)解決面臨的各種問題。



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鋁合金型材低中壓鍋爐管現(xiàn)貨實拍

            淺談如何提高鋁型材用粉末涂料的耐候性:噴涂在鋁型材表面的粉末涂膜的耐候性,是影響鋁型材壽命的關(guān)鍵性因素。本文主要從粉末涂料的原材料、配方結(jié)構(gòu)、制作工藝、固化條件等技術(shù)角度分析,并結(jié)合所做的實驗結(jié)果,總結(jié)出幾個提高粉末涂料耐候性的可供參考的思路,從而*終達(dá)到延長鋁型材壽命的目的。隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展,粉末涂料的戶外應(yīng)用越來越普遍,人們對粉末涂層耐候性和耐久性的關(guān)注度不斷提高,特別是對鋁型材、天花板、幕墻板等室外用品表面的粉末涂膜的耐候性要求越來越高。粉末涂料主要由樹脂、固化劑、助劑、顏填料等組成,噴涂在鋁型材表面的涂層隨著時間的延長,受周圍自然因素如日曬、雨淋、氧化、冷熱變化以及生物等的作用,會出現(xiàn)性能逐漸降低的現(xiàn)象,即老化。粉末涂料抑制或延緩自然老化的能力稱為耐自然老化性,簡稱耐老化性,也叫耐候性。影響粉末涂料耐候性的因素很多,其中包括粉末涂料成分中的樹脂、固化劑、顏填料、助劑等各種原材料的性能、用量、配比等內(nèi)部因素;以及粉末涂料制作過程的工藝條件和涂料的固化程度;還有涂膜的使用環(huán)境如日光(主要是紫外線)的作用、大氣的組成(氧、臭氧、工業(yè)煙霧等)、濕度(包括酸雨、鹽霧等)、溫度變化等外部因素。
從粉末涂料本身的角度來看,提高粉末涂層耐候性能主要從原材料、配方結(jié)構(gòu)以及制作工藝等方面著手。一、原材料:粉末涂料主要由樹脂、固化劑、助劑、顏填料等材料組成,這些原材料的耐候性,基本上決定了涂料的耐候性。因此,要提高粉末涂料的耐候性能,首先要選擇耐候性能滿足鋁型材行業(yè)要求的原材料,而且這些耐候性合格的原材料也要滿足涂膜的其他性能。當(dāng)涂膜的各項性能相互間產(chǎn)生沖突時,可以根據(jù)客戶的要求側(cè)重于某項性能,但是人工加速老化試驗結(jié)果要滿足GB 5237.4-2008中加速耐候性的要求。1.樹脂:因為樹脂是粉末涂料的主要成膜物質(zhì),是決定粉末涂料性質(zhì)和涂膜性能的*主要成分,所以樹脂的選擇至關(guān)重要。選取市面上大型廠家常用的鋁型材用粉末涂料聚酯樹脂,使用同一配方結(jié)構(gòu)和相同制作工藝分別制粉進(jìn)行300小時耐老化試驗以及涂膜外觀比較,結(jié)果如表1所示。(加速老化條件為8小時光照,4小時凝露循環(huán);UVB-313EL燈,輻照度0.65W/㎡,光照溫度60℃;凝露溫度50℃)由試驗結(jié)果可知,樹脂D、F、H在通一系列的樹脂中耐候性較好,但這種樹脂的缺點是分子量大,熔融黏度高,如果應(yīng)用在平面粉中*終會導(dǎo)致涂膜流平性能差。所以,通過在粉末涂料配方中選用耐候性能好的樹脂來提高平面粉的耐候性能時,必須考慮到涂膜的流平是否會變差,變差之后客戶能否接受。2.固化劑:盡管HAA體系的固化劑環(huán)保型眾所周知,但是它的缺點是固化反應(yīng)有副產(chǎn)物形成,厚噴時容易產(chǎn)生針孔、豬毛孔等弊端,涂膜過烘烤耐泛黃性和耐久性不如TGIC體系。[1]鋁型材行業(yè)目前難以接受HAA體系的這些弊端,或者說是大部分粉末廠家沒有解決這些弊端,所以鋁型材用粉末涂料還是以TGIC體系為主。固化劑TGIC對粉末涂料的耐候性能也有一定的影響。
經(jīng)過對國內(nèi)三家銷售量排名靠前的廠家的TGIC進(jìn)行耐老化檢測,發(fā)現(xiàn)它們的耐老化性能基本一致,無較大的差別。因此,在通過固化劑TGIC的選擇上去提高粉末涂料的耐候性,并無多大的意義。3.顏料:顏料對粉末涂料耐候性的影響在原材料中是除了樹脂之外影響*大的因素,因為顏料在使用過程中會褪色,所以對于鋁型材用粉末涂料的顏料的選擇也很重要。市場上即使是用一種顏色的顏料,它的品種非常多,不同品種的色相、著色力、遮蓋力、耐候性、耐熱性等性能千差萬別,這給我們粉末涂料廠家的選擇帶來很大的難度。顏料按化學(xué)組成分為無機顏料和有機顏料,它們的優(yōu)缺點如表2所示。顏料的選擇要從多方面考慮,如顏料的色相、著色力、遮蓋力、耐熱性、耐候耐光性、耐沸水性、毒性等等;而且由于一些顏料可能帶有對樹脂和固化劑起到促進(jìn)作用的活性基團(tuán),所以也要考慮顏料對涂料反應(yīng)速度、粘度的影響。為了提高粉末涂料的耐候性,顏料要選擇耐光性在7-8級(8級*好),耐候性4-5級(5級*好)的品種,同時耐熱性和耐沸水性要滿足鋁型材行業(yè)的使用要求。從表2可知,由顏料本身的性質(zhì)決定,有機顏料的耐光性和耐候性有限,而無機顏料不夠鮮艷,所以一些鮮艷顏色的粉末大多使用了耐光性和耐候性有限的有機鮮艷顏料,這就是鮮艷顏色的涂膜耐老化色差較大的主要原因。因此,為了保證鮮艷顏色涂膜的耐候性,除了選用耐候性能優(yōu)異的其他材料,更加要注意顏料的選擇。4.填料:填料的重要功能是添加到粉末涂料中以后,能夠改進(jìn)涂膜的硬度、剛性和耐劃傷性等物理力學(xué)性能,同時有利于改進(jìn)粉末涂料的貯存穩(wěn)定性、松散性和帶電等性能。[3]鋁型材粉末涂料中*常用的填料為硫酸鋇,經(jīng)過對多個廠家的硫酸鋇進(jìn)行耐老化檢測,發(fā)現(xiàn)耐候性能無明顯差別。因此,為了保證涂料的耐候性,必須使用純度高的硫酸鋇作為填料。硫酸鋇進(jìn)倉前必須經(jīng)過檢驗,使用10%的鹽酸溶液是*簡單快捷的方法,可以快速檢測出硫酸是否含有碳酸鈣,碳酸鈣會降低涂料的耐候性能,不能作為鋁型材用粉末涂料的填料。5.助劑:在粉末涂料配方中,助劑的用量很少,但在一般粉末涂料配方組成中是不可缺少的成分,而且對涂膜的外觀及某些性能起決定性作用。經(jīng)過對各國內(nèi)大型廠家同類助劑進(jìn)行加速老化對比試驗后,發(fā)現(xiàn)不同廠家的流平劑、光亮劑、安息香等對涂膜耐老化性能影響不大;而不同廠家的蠟粉、消光劑對涂膜耐老化的影響較大。因此,為了提高粉末涂料的耐候性,可以考慮使用耐老化性能好的蠟粉和消光劑。二、配方結(jié)構(gòu):通過粉末涂料中聚酯樹脂的酸值和固化劑羥基當(dāng)量的計算,設(shè)計合適的固化劑用量,并通過加速老化試驗的驗證,使用*佳的固化劑用量,使涂料在固化時能夠充分固化,從而達(dá)到*好的耐候性能。
在滿足粉末涂料各項性能的前提下,盡量在配方中減少原材料的種類,特別是對涂膜耐候性起負(fù)作用的材料。在不影響涂膜遮蓋力以及硬度、耐磨性的前提下,適當(dāng)降低配方中的顏料(特別是吸油量大的顏料)和填料的用量,使配方中的顏料能夠在熔融混煉過程充分被樹脂包覆,在涂膜的使用過程中減少顏料的顏色變化,從而達(dá)到提高涂膜耐候性的目的。三、制作工藝:粉末涂料制作過程主要包括預(yù)混合、熔融擠出、壓片破碎、分級粉碎四個階段,其中預(yù)混合、熔融擠出兩個工藝對粉末涂料的耐候性能有很大影響。預(yù)混合的作用是為了使粉末涂料配方中的各種原材料組成分散均勻,為熔融擠出打下良好的基礎(chǔ)。為了提高耐候性,在預(yù)混合階段,原材料必須按一定的先后順序進(jìn)行投料,而且投料量控制在混料缸容量的20%-80%,并適當(dāng)延長混合時間。熔融擠出是為了使粉末涂料組成中的各種成分混合均勻,也就是達(dá)到粉末涂料成品中的每個粒子組成成分一樣。為了提高耐候性,在熔融擠出階段,在不出現(xiàn)膠化粒子的前提下,適當(dāng)提高擠出機溫度(特別是在氣溫較低的情況下),使樹脂熔融成一種流體,保證顏料能有良好的潤濕和獲得*大的剪切力,有利于顏料等的高度分散,使各組分成為一個均勻的體系;在保證生產(chǎn)進(jìn)度的同時,可以適當(dāng)降低擠出速度,保證物料有充足的熔融混煉時間;從而提高混煉效果,使粉末涂料中的顏料填料被樹脂充分包覆,而且各種原材料成分粒子分散均勻,特別是固化劑和樹脂能按配方的比例混煉均勻,固化時涂膜能夠充分固化,從而增加涂膜的表面致密性,*終提高粉末涂層的耐候性。四、固化條件:粉末涂料只有充分固化的情況下,樹脂的高分子鏈才會和固化劑完全交聯(lián),各項物理化學(xué)性能才會達(dá)到*佳狀態(tài),耐候性能也不例外。因此,提高耐候性能必須使粉末涂料充分固化,固化時要控制好溫度和時間。綜上所述,對于提高鋁型材用粉末涂料的耐候性,可參考如下思路:選用耐候性能好且流平不至于太差的樹脂;注意鮮艷顏料、蠟粉、消光劑的選擇;設(shè)計有利于提高涂膜耐候性的配方結(jié)構(gòu);控制好粉末涂料生產(chǎn)工藝。



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