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作用的活性基團，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行投料，而且投料量控制在混料缸容量的20%-80%，并適當延長混合時間。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)進度的同時，可以適當降低擠出速度，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。

         當電解槽實際電解溫度高于正?？刂频碾娊鉁囟壬舷迺r，我們稱該電解槽為熱槽或進入了熱行程。從能量平衡的角度，形成熱槽的原因為熱收入增加，或因熱支出減少，或二者同時存在。決定電解槽熱收入的主要因素有槽工作電壓、陽極效應(yīng)、系列電流、電解質(zhì)電阻等。影響電解槽熱支出的主要因素有保溫料厚度、鋁水平等。因熱收入和熱支出的某項或幾項因素發(fā)生改變而導(dǎo)致電解槽溫度上升的熱槽，常稱做普通熱槽。而由于各項技術(shù)條件匹配不合理、槽膛嚴重畸形等多重深層次誘因引起的病槽，水平電流增加，二次反應(yīng)加劇，電流效率明顯下降，本該轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的電能大量以熱能釋放出來，使槽溫上升，形成熱槽，我們把這種熱槽稱做異常熱槽。具體分析，可能形成熱槽的原因主要有以下幾種：(1)極距保持過高，電解質(zhì)電阻壓降增加，槽電壓偏高，槽內(nèi)熱收入過多。造成極距過高有兩種可能原因，一種是電壓測量儀表有誤差，測量值低于實際電壓值，計算機按測量值調(diào)整極距，使極距控制偏高；另一種是人為地提高槽電壓沒有及時降下來。(2)極距過低，引起二次反應(yīng)加劇。二次反應(yīng)放出大量熱量，使電解槽溫度上升。(3)電解槽內(nèi)鋁水平過低，鋁量少，槽底散熱量減少形成熱槽；或因電解質(zhì)水平過低，液體電解質(zhì)量少，氧化鋁溶解能力下降，槽底產(chǎn)生大量沉淀，引起槽底發(fā)熱；電解質(zhì)水平過低，電解槽熱穩(wěn)定性也變差，這也容易引起熱槽。(4)電流分布不均勻，局部電流集中，形成局部過熱現(xiàn)象。(5)陽極效應(yīng)處理不及時，或處理方法不當，效應(yīng)持續(xù)時間過長，造成槽溫上升。(6)由于冷槽處理不及時或處理不得法而轉(zhuǎn)變成熱槽。因為冷槽因溫度低而電解質(zhì)萎縮，氧化鋁溶解能力降低，如果得不到及時處理，會形成大量沉淀，導(dǎo)致槽底發(fā)熱，加之效應(yīng)頻發(fā)，效應(yīng)電壓高，槽溫上升，進而轉(zhuǎn)化成熱槽。電解槽進入熱行程會有以下外觀特征：(1)火苗黃而無力，電解質(zhì)物理化學(xué)性質(zhì)發(fā)生明顯改變，流動性極好，顏色發(fā)亮，揮發(fā)厲害，陽極周圍電解質(zhì)沸騰激烈，電流效率很低；(2)炭渣與電解質(zhì)分離不清，在相對靜止的液體電解質(zhì)表面有細粉狀炭渣漂浮，用漏勺撈時炭渣不上勺；(3)陽極著火，氧化嚴重；伸腿變小，槽底沉淀增多；(4)殼面上電解質(zhì)結(jié)殼變薄，下料口結(jié)不上殼，多處穿孔冒火，冒“白煙”；(5)槽膛遭到破壞，部分被熔化，電解質(zhì)溫度升高，電解質(zhì)水平上漲，鋁水平下降，電解質(zhì)摩爾比升高；測兩水平時，電解質(zhì)與鋁液之間的界線不清，而且鐵釬下端變成白熱狀，甚至冒白煙；(6)電解質(zhì)對陽極潤濕性很差，槽電壓自動上升，陽極效應(yīng)滯后發(fā)生，效應(yīng)電壓較低，不易熄滅；(7)嚴重?zé)岵蹠r，電解質(zhì)溫度很高，整個槽無槽幫，無表面結(jié)殼，白煙升騰，紅光耀眼；電解質(zhì)黏度很大，流動性極差，陽極基本處于停止工作狀態(tài)，電解質(zhì)不沸騰，只出現(xiàn)蠕動。這種狀態(tài)在生產(chǎn)中稱之為“開鍋”現(xiàn)象。電解槽進入熱行程，要及早發(fā)現(xiàn)，及時處理。首先要分析屬于普通熱槽還是異常熱槽。對于普通熱槽的處理，要分析熱槽產(chǎn)生的原因，針對不同誘因采取不同措施：(1)因設(shè)定電壓過高產(chǎn)生的熱槽，將電壓適當降低即可減少電解槽體系中的熱收入；(2)因槽內(nèi)鋁水平過低引起的熱槽，可采取減少出鋁或向槽內(nèi)加入固體鋁的方法提高在產(chǎn)鋁量，增加熱的傳導(dǎo)和散失；(3)摩爾比高引起的熱槽，適當多添加氟化鋁，降低摩爾比；(4)保溫料厚的要適當減薄保溫料；(5)槽內(nèi)炭渣量大的要做好撈炭渣工作，始終保持電解質(zhì)清潔；(6)還要適當保持較高的電解質(zhì)水平，增加電解槽的熱穩(wěn)定性。對于異常熱槽的處理，關(guān)鍵仍然是要認真檢查槽況，正確判斷產(chǎn)生熱槽的原因，對癥實施處理措施，否則不但不能使熱槽恢復(fù)正常，反而能引起更多嚴重后果。一般檢查的項目包括：首先校對電壓測量儀表是否存在誤差，然后檢查電解質(zhì)水平、鋁水平、槽底沉淀和槽膛情況、槽電壓保持情況、陽極電流分布情況；查看工作記錄，了解該槽加工和效應(yīng)情況。根據(jù)收集到的息做出判斷，擬定并實施對癥處理辦法：(1)因極距過低，二次反應(yīng)增加引起的熱槽，首先要將極距調(diào)至正常，減少二次反應(yīng)，增加發(fā)熱量的因素。(2)槽內(nèi)沉淀多，或因槽底結(jié)殼造成槽底壓降大，引起槽底發(fā)熱而產(chǎn)生的熱槽，要先處理沉淀，如通過扒沉淀，或調(diào)整技術(shù)條件逐步槽底沉淀。(3)因電流分布不均勻形成的熱槽，要查找電流分布不均勻的原因并采取措施。如因陽極某部位與沉淀接觸引起的偏流，要處理該部位的沉淀；如因陽極長包或掉塊引起的偏流，要盡快處理異常陽極。(4)由于電解質(zhì)電阻大引起電解質(zhì)過熱而形成的熱槽，可以短時間打開大面結(jié)殼，使陽極和電解質(zhì)裸露，加強電解槽上部散熱；同時向槽內(nèi)添加氟化鋁和冰晶石粉的混合料?；旌狭系娜刍瘜⑽沾罅繜崃浚档筒蹨?；添加的氟化鋁則降低摩爾比，降低初晶溫度并改善電解質(zhì)的導(dǎo)電性能。(5)嚴重的熱槽可以采取倒換電解質(zhì)的方法來降低槽溫；需要注意的是，絕不能用添加氧化鋁來降低槽溫。(6)因病槽引起的熱槽，要先采取措施使電解槽槽況穩(wěn)定后，再處理槽溫高的問題；由冷槽惡化轉(zhuǎn)變成的熱槽，要分析判斷原因，參照以上所述方法及時處理。熱槽好轉(zhuǎn)的標志是陽極工作正常、電解質(zhì)沸騰有力、表面結(jié)殼均勻完整、炭渣分離良好。這時再逐漸降低槽工作電壓，并配合恢復(fù)極上保溫料，根據(jù)具體情況，緩緩撤出鋁液，槽底沉淀，使電解槽穩(wěn)步恢復(fù)正常運行。熱槽好轉(zhuǎn)后，往往槽底仍存在較多沉淀，尤其是嚴重?zé)岵?，沉淀層厚度大。但這種沉淀與冷行程的沉淀不同，因其槽底溫度高，沉淀疏松不硬，容易熔化。在恢復(fù)階段，只要嚴格控制電壓下降程度，合理掌握出鋁量，適當保持效應(yīng)系數(shù)，沉淀即可，電解槽很快就能轉(zhuǎn)入正常，但若控制不好，也很容易反復(fù)。因此，恢復(fù)階段必須精心調(diào)整各項技術(shù)條件，時刻注意槽況變化，確保電解槽平穩(wěn)轉(zhuǎn)入正常運行。