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热转印聚酯粉末涂料配方的研究

摘要：本文介绍热转印聚酯粉末涂料配方的研究，通过转印效果影响因素的对比，对不同厂家热转印聚酯树脂进行筛选。

通过对树脂DSC固化行为进行讨论和分析，选择具有高固化率和高流平性的树脂，并配合助剂和颜料的选择，解决热转印配方粘纸，油印和转印纹路不清晰等生产问题。

前言

热转印技术近几年结合铝型材市场取得突飞猛进的发展。热转印粉末涂料产品以其逼真的装饰效果和艳丽的色彩，受到广大用户的喜爱，市场情景大好。

粉末涂料热转印技术是使高精度纸上的转印油墨在固定温度下热升华渗入到涂层内部，使型材具有类似木纹纹理效果的一种特殊工艺。

热转印粉末涂层不会改变原有涂层的机械性能，如硬度、耐磨性、耐冲击，盐雾、老化等性能，近些年广泛引用于铝型材和家具产品领域，体现居家生活和建筑物的个性化和多样性。

转印市场初期主要以聚氨酯体系为主，由于高昂的价格，促使企业以价格较低廉的聚酯/TGIC型热转印进行转型。

现有国内外聚酯/TGIC型热转印聚酯树脂已开发较成熟，热转印色彩饱满，清晰度高，流平优异，撕纸性好，并且成本低，在市场上聚酯/TGIC型热转印已经取得了高度的认可。

1、实验部分

1.1 实验材料

热转印聚酯树脂，国内某公司产品；TGIC；钛白粉，硫酸钡颜料，流平剂，安息香，光亮剂，促进剂，蜡粉，热转印木纹纸。

1.2 实验仪器

JFY-303型双螺杆挤出机，混料设备、ACM磨粉系统、小型静电喷涂设备、高温烘箱，冲击试验仪，胶化流动仪，差示扫描量热仪，热转印平板烫画机。

1.3 粉末涂料及其涂层的制备

按照配方设计，称取聚酯树脂，TGIC，各种助剂和颜料进行预混合，熔融挤出，冷却破碎，粉碎，固化制得热转印底粉样板，将制得的样板通过热转印烫画机进行热转印，制得热转印样板（热转印温度200℃，时间180s）。

2、结果与讨论

2.1 热转印树脂对转印效果的影响

可供粉末生产商选择的市场通用聚酯/TGIC型热转印树脂种类较多（表2所示），不同的类型的热转印树脂各有优缺点。

热转印配方制作过程中改善热转印过程中粘纸和表面油印，且涂层具有优异流平性，色彩饱满度和耐老化性能，成为选择合适树脂的主要因素。

根据实验可知，热转印涂层转印的好坏与树脂的反应活性有较强的关联度，因为选择低酸值树脂，涂层中容易残留一些未固化小分子，在转印时粘纸，产生撕纸困难和油印。

选用高酸值树脂，树脂和固化剂充分反应，涂层可以充分固化，转印撕纸效果又好，油印可以明显减少，如图1所示。同样酸值的树脂，选择流动大粘度低的树脂，转印涂层具有极佳的流平性。

2.2 树脂固化行为对转印效果的影响

普通厂家设计的聚酯树脂在200℃/10min时都可以完全固化，可是转印过程中依然会出现粘纸和油印的现象，转印效果受到限制。

可见选用树脂时，树脂的固化冲击通过，并不代表树脂反应充分，交联密度好。选择热转印树脂时要用树脂交联密度高，反应活性强，反应后涂层致密性好的树脂，如擎天树脂A。

如图2所示，我们选用转印效果好的擎天树脂A，树脂B，树脂C进行固化行为比较。

可知擎天树脂A，180℃转化率64.64%，200℃转化率87.85%；树脂B，180℃转化率39%，200℃转化率72%；树脂C，180℃转化率34.33%，200℃转化率65.56%。

对比可知树脂A的同等条件下的固化程度和交联密度明显优于其他两款产品，在200℃/10min固化条件下，能使涂层充分固化，减少涂层高温转印时受热产生二次短固化，产生粘纸，油印等损坏涂层表面的现象。

2.3 配方中助剂用量和颜料对热转印效果的影响

在热转印粉末涂料配方中设计中，通常会加入流平剂，光亮剂，安息香和蜡粉改善涂层的性能。

在配方调试中实验人员当涂层表面流平稍差时，通常会提高流平剂，润湿剂添加量达到改善流平的作用。

通过实验添加量在合适范围内的流平剂，光亮剂和安息香对粉末涂层转印效果基本无影响，增加光亮剂一定程度上会提高转印的清晰度。

高档热转印粉末涂料一般为饱满艳丽色彩的半透明的体系，在涂层半透明状态下，配方对颜料的选择十分重要，很容易受到实验人员的忽视。

首先应选用粒径均匀，分散性好，添加在涂层中受热后迅速分散，固化过程中易分散，并有很强的着色力的颜料，其次所选颜料也应耐热性，耐光性和耐气候好。

因为在热转印粉末配方中颜料耐热性不好，分散不均匀，转印时颜料分子通常会迁移到涂层表面，产生粘纸和油印，造成转印效果缺陷。

表3的实验结果表明，在同等条件下，耐候型和分散性好的Yellow 3950和Yellow 10c112黄色颜料的撕纸和油印效果明显优于420黄颜料。

实验可以看出涂层转印的饱满度和清晰度与颜料的选择有很大的关系，颜料的影响是必须考虑。

因此，在热转印体系中，颜料的选择首先配方1,3中的同类型颜料，能很大改善涂层的转印效果。

2.4 配方中蜡粉和促进剂对转印效果的影响

对于热转印聚酯粉末涂料的配方不易过多的添加蜡类助剂，已经有过探讨和研究，有文献可参考，反应原理基本大同小异，在此不在过多陈述。

但需要指出的是消光蜡助剂的选择，最好选用和配方中其他组分反应的蜡粉进行添加，对涂层进行消光，在研究中发现，选择不当，极易造成转印纸和涂层的粘纸，在实际过程中要慎重选择。

有时实际配方时，会在配方中添加一定量的促进剂，促进剂使配方中树脂反应性能的提高，促使涂层充分固化，达到改善涂膜粘纸等缺陷。

根据具体要求选择添加，可有效提高转印效果，但不能过量，稍一过量会严重影响涂层流平效果，影响转印纹路，如下图3所示。

2.5 树脂Tg和储存性研究

热转印聚酯/TGIC粉末涂料，在高温环境下TGIC的固化行为随时间会慢慢衰减，导致涂层出现橘皮和反应不充分而影响转印效果，所以必须考虑其储存稳定性，粉末的储存稳定性越好，对转印产品的性能有质量保证。

图4是擎天树脂A（1），树脂B（2）树脂C（3）三种树脂的Tg对比图，可知擎天树脂A的Tg要高于其他两种树脂，存储性优于其他两种。

图4为三种粉末在40℃/8h下的抗结团性能比较图，图5擎天树脂A的抗结团性能，粉体蓬松，基本无结团，明显优于其他两种，所以选用树脂时优先选用抗结团性能好，Tg高的树脂，能保证粉末的热转印效果。

3、结语

近两年树脂市场符合热转印要求的树脂性能有很大的提高，为转印市场带来了无限的机遇，给粉末配方设计提供更多可能性，但在设计热转印粉末涂料应注意以下几点要素：

（1）选择合适的热转印树脂，最好选用高酸值，低粘度，流平性好的树脂，并且能保证良好的转印效果，如擎天树脂A，几乎可以达到聚氨酯的转印效果。

（2）配方中蜡粉和促进剂的添加量应控制在合适比例范围内，防止固化不充分影响涂层的流平性，产生油性和粘纸等缺陷。

（3）注意配方中颜料的选择，选用极易分散，耐热性，耐光性和耐气候好的颜料，可有效防止颜料受热的二次迁移，避免涂层缺陷。

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