淺談粉末涂料原材料的選擇及應(yīng)用

　　生產(chǎn)粉末涂料需要使用合成樹脂、固化劑(在熱固性粉末涂料中)、顏料、填料和助劑等幾種原料，每一種原料選擇得是否得當(dāng)，對涂料和涂膜性能有很大的影響。因此選擇好這些原料是很重要的，下面詳細敘述對粉末涂料配方中各種組成的具體要求。

　　1、合成樹脂的選擇

　　合成樹脂的結(jié)構(gòu)和性能是決定粉末涂料和涂膜性能的主要因素。因此，一定要把選擇樹脂這一關(guān)把好。選擇合成樹脂主要考慮下面幾個因素。

　　A、熔融溫度和分解溫度 粉末涂料以粉末狀態(tài)噴涂到被涂物上面，經(jīng)加熱熔融成膜，即需要把樹脂加熱到熔融溫度以上。如果這時樹脂的分解溫度和熔融溫度很接近時，控制加熱溫度非常困難。在制造粉末涂料和施工應(yīng)用過程中，都希望樹脂的熔融溫度和分解溫度之間的溫差要大。這種溫差較大的樹脂有環(huán)氧、聚酯和丙烯酸樹脂，比較小的是聚氯乙烯等。

　　B、熔融粘度 因為粉末涂料用靜電噴涂、流化床浸涂等方法涂覆到被涂物上面，經(jīng)熔融流平成膜。這是粉末涂料粒子之間存在的空氣對表面張力影響特別大，熔融粘度高時不易形成平整均勻涂膜，熔融粘度低時容易流平。因此，熔融粘度要求低。另外，也希望樹脂的熔融粘度范圍窄，達到熔點以上溫度時，樹脂粘度要迅速下降，環(huán)氧樹脂和聚酯樹脂具有這種特性。

　　C、電性能 在靜電粉末涂裝時，粉末涂料粒子帶電，借助于庫侖力吸附到被涂物上面，庫侖力越大，靜電吸附效果越好，庫侖力F可用下式表示：F=q/16πεh2

　　式中q——粉末涂料粒子帶的電荷

　　ε——真空介電常數(shù)

　　h——粉末涂料粒子和被涂物之間距離

　　當(dāng)q值越大，庫侖力也就越大。一般粉末涂料用樹脂的電阻比較大，容易放電。聚氯乙烯樹脂的電位下降迅速，容易引起附著粉末涂料粒子的脫落。

　　D、樹脂穩(wěn)定性 一般在粉末涂裝中噴溢的涂料要回收再用，但是有些粉末涂料粒子同空氣接觸久了，因受空氣中潮氣和溫度的影響而變質(zhì)，所以希望樹脂的物理、化學(xué)穩(wěn)定性要好。

　　E、附著力 粉末涂料同被涂物的附著力主要是依靠樹脂起作用。如果樹脂同被涂物的附著力好，那么不需要涂底漆，而且涂膜的使用性能和耐久性也好;一般熱塑性樹脂的附著力不好，但改性后可以得到改善，而熱固性樹脂的附著力都比較好。

　　F、機械粉碎性能 粉末涂料的粒度分布、粒子形狀對涂膜外觀及施工性能有很大影響。要得到合適的粉末涂料粒度，必須進行粉碎。粉末涂料的制造一般采用機械粉碎法或化學(xué)粉碎法，其中主要采用機械粉碎法。因此，要求樹脂的機械粉碎性能好。一般熱塑性樹脂的機械粉碎性不好，有些樹脂還需要進行冷凍粉碎。

　　除了上述條件之外，從工業(yè)化生產(chǎn)的角度考慮，樹脂的合成工藝，原料來源、價格、毒性等都是要考慮的重要條件。

　　2、固化劑的選擇

　　在粉末涂料配方中，熱固性粉末涂料需要加入固化劑。這種固化劑在很大程度上支配著涂料和涂膜的性能。因此，必須人證選好固化劑。一般粉末涂料用固化劑應(yīng)滿足如下條件：

　　A、在常溫下是固體，即粉末狀、粒狀或者片狀。

　　B、在制造粉末涂料的熱熔融混合工序中，同樹脂或者其他成分不起化學(xué)反應(yīng)。

　　C、制造成粉末涂料后，粉末涂料的貯存穩(wěn)定性良好，在室溫下貯存半年以上，同樹脂及其他成分不起化學(xué)反應(yīng)，也不凝聚結(jié)塊。

　　D、從節(jié)能考慮，培植成粉末涂料后，能促使粉末涂料在低溫下迅速固化，形成滿意的涂膜。

　　E、要求固化劑的刺激性臭味和毒性小、無害于身體健康和環(huán)境衛(wèi)生。在烘烤成膜過程中，最好不釋放出有刺激性臭味和毒性的化合物或者氣體。

　　F、固化劑應(yīng)為無色，不能使涂膜著色，否則影響涂膜外觀和使用效果。有些帶有活性基團樹脂也可作為粉末涂料的固化劑使用，這些樹脂同樣要求具備上述條件。除了上述條件外，同樹脂的要求一樣，固化劑也需要符合生產(chǎn)工藝簡單、原料來源豐富、價格便宜等條件。

　　3、涂料和填料的選擇

　　粉末涂料中使用的顏料和填料要求化學(xué)性質(zhì)不活潑，在粉末涂料的制造和貯存過程中不和其他成分起化學(xué)反應(yīng)，對熱和光的穩(wěn)定性好，能夠滿足上述條件的一般溶劑型涂料中使用的顏料和填料都可以使用。在粉末涂料中常用的顏料有鈦白、鐵紅、鐵黑、云母氧化鐵、鎘紅、鎘黃、炭黑、酞菁藍、酞菁綠和群青等。隨著花色品種的增加，許多耐熱性的有機顏料也用在粉末涂料中。常用的填料用沉淀硫酸鋇、輕體碳酸鈣、滑石粉、高嶺土、沉淀二氧化硅、云母粉和石英粉等。

　　顏料和填料添加量隨樹脂的種類而不同，一般在熱固性樹脂中的分散性好，添加量的順序為：聚酯樹脂>環(huán)氧樹脂>丙烯酸樹脂。以鈦白粉為例，在聚酯粉末涂料中含量40%也有光澤，涂膜平整;然而丙烯酸粉末涂料中若超過20%，涂膜就逐漸失去光澤，接寫性能呢感也開始變差。顏料和填料的添加量還同分散方法有關(guān)，一般熔融混合分散法效果好，干混合法效果差。

　　考慮到粉末涂料在使用和清掃時會引起粉塵飛揚，為了保證人體健康，應(yīng)盡量避免實用含鉻和鉛的顏料，有些國家還禁止實用鉻氧化物。

　　4、助劑的選擇

　　粉末涂料的涂膜物理機械性能主要是由樹脂、固化劑、顏料和填料所決定，但是為了改進涂膜的流平性和邊角覆蓋力，或者為了使涂膜消光，產(chǎn)生美術(shù)花紋等目的，往往還要添加一些助劑。在粉末涂料中用的助劑種類不那么多，這是因為粉末涂料的歷史短，許多助劑還有待于開發(fā)，而用于溶劑型涂料和水性涂料的一些助劑還不使用于粉末涂料，不能簡單地照搬過來。

　　在粉末涂料中所用的助劑原則上必須是固體的。如果助劑是粘稠狀或者熔點極低的固體物質(zhì)，用量超過2%時，粉末涂料的夏季貯存穩(wěn)定性就不好，容易結(jié)塊。因此，粉末涂料用助劑的選擇范圍比較窄，不象溶劑型涂料用助劑的選擇范圍廣。一般助劑都有最佳添加量的范圍，添加量過多，會給涂膜性能帶來不好的影響。因此，原則上助劑的使用量必須控制在最低限度。

　　(1)、流平劑

　　粉末涂料在烘烤固化成膜過程中，容易產(chǎn)生縮孔。為了克服這種涂膜弊病，在粉末涂料配方種添加流平劑。流平劑的主要作用是，當(dāng)粉末涂料熔融后，降低涂料的表面張力，使涂料在固化成膜之前迅速流平。這種流平劑對涂膜外觀的平整性起決定性作用。因為粉末涂料在熔融流平過程中的粘度較大，所以沒有象溶劑型或水性涂料那樣容易流平，必須添加流平劑才能得到平整性良好的涂膜。

　　在粉末涂料中使用的流平劑，都是一些合成樹脂，主要有丙烯酸樹脂、有機硅樹脂和氟樹脂等。從外觀看，有粘稠液體狀和固體粉末狀的。一般使用比較多的是丙烯酸樹脂流平劑。丙烯酸樹脂中有均聚物、共聚物和有機硅樹脂改性物。在一部分丙烯酸粉末涂料中，使用有機硅樹脂流平劑。

　　為了使含量少的流平劑充分發(fā)揮作用，配方中的流平劑必須充分均勻分散。一般粘稠狀的流平劑直接分散有困難，須預(yù)先分散到樹脂中后，再進行粉碎后分散，這樣分散效果較好;有的先分散在載體中制成粉末狀流平劑后使用。在容易產(chǎn)生縮孔的樹脂類型中，還可以使用混合流平劑。國內(nèi)外常用的丙烯酸樹脂型流平劑有聚丙烯酸丁酯、聚丙烯酸-2-乙基己酯、聚丙烯酸月桂酯以及丙烯酸酯的共聚物，這些流平劑是粘稠液體狀的。另外還有固體狀的聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸異葵酯和聚甲基丙烯酸月桂酯等。目前國內(nèi)使用的流平劑主要是丙烯酸樹脂類流平劑。這些流平劑的用量范圍一般為樹脂用量的0.2—2%.

　　(2)、涂膜邊角覆蓋力改進劑

　　粉末涂料在熔融流平固化時，如果粘度過低，對被涂物邊角的涂膜覆蓋力不好，這樣將影響被涂物邊角的防腐蝕性或電絕緣等性能。為了改進涂膜的邊角覆蓋力，使被涂物邊角部位的涂膜厚度接近平面位置的厚度，通常使用粉末涂料熔融流平時帶來觸變性的微細粉末狀二氧化硅等助劑。在粉末涂料中添加這種助劑時，可以控制粉末涂料的熔融流平時的粘度，防止被涂物邊角部位涂膜過薄或者流掛現(xiàn)象。這種觸變劑的使用量取決于被涂物形狀，也取決于粉末涂料配方組成。添加這種觸變劑對涂膜的平整性帶來一些不利的影響。在粉末涂料中，常用的涂膜邊角覆蓋力改進劑還有聚乙烯醇縮丁醛等。在丙烯酸粉末涂料中，樹脂本身的熔融粘度比較高，不必添加這種改進劑。

　　(3)、消光劑

　　根據(jù)用途有時需要半光或無光的粉末涂料。為了降低涂膜光澤，常用的消光劑有超細二氧化硅、滑石粉、硬脂酸鋁、硬脂酸鈣、低分子熱塑性樹脂等。要得到小光效果，可以采用如下方法：

　　a、將固化速度不同的粉末涂料，用干混合法進行混合，那么所得涂膜的光澤明顯下降，起到消光作用。由于反應(yīng)活性高的粉末涂料迅速固化，使連續(xù)相的固化較慢的樹脂流平和反應(yīng)受到阻礙，最終固化涂膜失去光澤。雖然這種方法有效，但增加制造工序和成本。

　　b、添加熱塑性樹脂。在環(huán)氧粉末涂料中添加醋酸纖維素，在聚酯粉末涂料中添加細粉末狀低分子量聚乙烯、聚丙烯樹脂可以得到消光粉末涂料。涂膜光澤受制造條件的影響。因為熱塑性樹脂的添加，將影響粉末涂料的貯存穩(wěn)定性，所以添加量限與樹脂量的2—3%。

　　c、用有消光作用的特殊固化劑

　　d、添加有消光作用的填料。添加超細二氧化硅、滑石粉等填料使光澤顯著下降。特別是填料的粒度對涂膜光澤有很大影響。粒度越大光澤越低。要注意的是增加填料的用量，會使涂膜的平整性和機械強度下降。在環(huán)氧粉末涂料中，碳酸鈣粒度對涂膜光澤的影響見表。在丙烯酸、聚酯粉末涂料中添加超細二氧化硅和高嶺土能得到消光涂料。除此之外，添加聚乙烯石蠟、氫化蓖麻油等蠟狀物也能得到消光涂料。

　　(4)、熱和光穩(wěn)定劑

　　環(huán)氧樹脂的耐熱性和光穩(wěn)定性不好，聚酯樹脂比較好，丙烯酸樹脂的耐熱性和光穩(wěn)定性非常好。固化劑的組成對涂膜耐熱、耐光性能有影響，例如在環(huán)氧粉末涂料中，酸固化的比胺固化的穩(wěn)定性好。從流平劑來說，有機硅樹脂比丙烯酸樹脂好。為了改進涂膜耐熱、耐光性能，也就是改進熱變黃性和耐紫外光等性能，應(yīng)添加防氧化劑、紫外線吸收劑等助劑。

　　(5)、涂膜物性改性劑

　　環(huán)氧樹脂粉末有良好的附著力，但聚酯、丙烯酸樹脂粉末涂料沒有這樣好的附著力。為了提高附著力，可在這類樹脂粉末涂料中添加5%以下的分子量稍低的環(huán)氧樹脂。環(huán)氧樹脂的添加量以不使涂膜產(chǎn)生粉化為限。

　　一般高分子量的環(huán)氧樹脂的柔韌性比低分子量的環(huán)氧樹脂好。以丙烯酸酯為基礎(chǔ)的丙烯酸樹脂比環(huán)氧樹脂的柔韌性好，但樹脂經(jīng)固化成膜以后的涂膜的性能受固化劑種類的影響。一般流平劑對涂膜柔韌性幾乎沒有影響。如果要求特殊柔韌性時，添加鄰苯二甲酸二環(huán)己烷酯只類的聚氯乙烯固體增塑劑1—3%也是有效的。這種添加劑主要加在環(huán)氧/聚酯粉末涂料中，添加量不宜過多，否則會出現(xiàn)粉末涂料結(jié)塊的弊病。

　　(6)、美術(shù)型涂料助劑

　　在粉末涂料品種中，除了有光、半光和無光涂料之外，還有皺紋、錘紋、龜甲紋和金屬閃光型美術(shù)涂料。對美術(shù)型的皺紋、錘紋和龜甲紋等粉末涂料，要在配方中添加特殊填料、固化促進劑和浮花劑等助劑。根據(jù)不同的涂膜外觀要求，添加不同的助劑。金屬閃光粉末

　　涂料是添加鱗片狀金屬顏料，如鋁粉、銅粉和鎳粉而得到。

　　除上述助劑，為了改進粉末涂料的貯存穩(wěn)定性需添加防結(jié)塊劑;為了提高耐侯性，有的粉末涂料添加紫外線吸收劑和防老化劑;在熱塑性粉末涂料中還要添加增塑劑;在特殊粉末涂料中還要添加阻燃劑等。

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