

20世紀80年代至今,粉末塗料作為環境友(yǒu)好型塗料的一(yī)種曰益被塗料與塗裝行業人士所認可。特別(bié)是近年來, 環保與可持續發展要求急速上升。無論從政府法規還是行業趨勢,低揮發(fā)分及無揮發分塗料都將成為塗料行(háng)業 整體發展的主要方向。但隨著多年的發展,粉末塗料的諸(zhū)多弊端也始終困擾著從業者,其中最為重(chóng)要便是物(wù)料的分散。
分散性在塗料行業是(shì)一個老生常談的(de)問題,而粉末塗料的物料分散較差。主要原因(yīn)在於塗料中無溶劑,在熔融條件下進行擠壓式混煉分散,且時間很短。物料(liào)間粒徑、粘虔、吸油量等指標差異(yì)很大,達到充分的潤濕、包覆及互溶難(nán)虔較大。雖然從工藝、體係粘虔等方麵(miàn)已作(zuò)出較大改善,在塗料性能方麵提升並不多。近些年出現了(le)一(yī)些預處理複合材料在這方麵(miàn)指出了另一條出路,使得塗料性能改(gǎi)善有了更多種的選擇。
表麵包裹技術的應用
此類原料(liào)較為常(cháng)見,如金屬(shǔ)粉、顏料、填料的包覆(fù)等,通過不同包覆材料的選擇能夠帶來更優異的性能。
在鋁粉外層包覆二(èr)氧化矽或丙烯酸可有效的提高(gāo)其抗氧化(huà)性,多層包覆下使鋁粉的戶(hù)外使用成為可能。最(zuì)新的聚酯包覆型鋁粉依靠(kào)外包覆層與底粉更為相近,且避免了吸油量(liàng)大、帶電與底粉存在(zài)差(chà)異的缺點。在僅使用後混的情況下加量15%,未出現金屬粉與底粉分離情況,且金屬粉效果良好。同時,多層包覆後(hòu)的鋁粉其閃點也得到了相應的下降,使其使用的安全性(xìng)得到了提高。
功能填料通過在填料表層包覆不同的有(yǒu)機物料可有效的降低填料吸油量,調整使用後塗層的流平與光(guāng)澤。使用硬脂酸包(bāo)覆後的(de)珠光在塗層中能夠得(dé)到更好的閃爍效果並(bìng)減少其用量。而采用不同有(yǒu)機物進行包覆的碳酸鈣在提高(gāo)其穩定性的前提下也大大改善了表麵狀態,在很多領域得到應用。
顏料的分散在塗料行業中一直是最為重要的工藝。如何有效破壞小顆拉(lā)顏料間的團聚使其穩定的分散在塗料體係中也(yě)是顏料及設備廠商所研究的(de)重(chóng)點。粉末塗料恰(qià)恰在此方麵與其他種類塗料存在很大差異,過於簡單(dān)的工藝(yì)和超大的粘度使得(dé)顏料分散變得更宏觀。而目前一種類似於色(sè)母粒的預分散顏料能夠有效的解決此類難題。先以炭黑為例(lì):
Ⅰ | Ⅱ | |
聚酯樹脂(zhī) | 54 | 54 |
TGIC | 4.1 | 4.1 |
流平劑 | 0.8 | 0.8 |
701 | 0.5 | 0.5 |
安息香 | 0.3 | 0.3 |
炭黑 | 1 | 0 |
預分散炭黑 | 0 | 1.9 |
沉澱硫酸鋇 | 39.3 | 38.4 |
配方中炭黑為德固薩中色素(sù)炭黑,而預分散(sàn)炭黑中該炭黑的有效(xiào)成分55%,最終(zhōng)指標對比(bǐ)如下:
Ⅰ | Ⅱ | |
光澤(zé) | 91 | 96 |
衝擊 | 50通過 | 50通過 |
水平(píng)流動性(200℃) | 24 | 27 |
焦(jiāo)化時間(200℃) | 78s | 82s |
黑度 | Ⅱ更黑 |
可見預分散炭黑在提高炭黑分散性的同時改善了顏料的潤(rùn)濕,降低其吸油量。所以在低樹脂量配方(fāng)中有效的改善了塗層的流平和光澤,而更低的(de)量也減小(xiǎo)了大量顏料對機械性能(néng)的影響。如能夠進一步提高顏料(liào)的有效量會是粉末塗料更為鮮豔的福音。
功能材料結構的作(zuò)用
珠光(guāng)的核決定了其閃爍程度,由自(zì)然矽到人工矽再到後來的(de)玻璃珠光,我們可以得到(dào)不同(tóng)的變化(huà)。同樣(yàng),粒(lì)徑的改變(biàn)在提供物料功能的同時也可以提高粉(fěn)來的(de)幹粉流動性。這些都是一些物理狀態在粉(fěn)末中的有效應用。
在做高硬度產品的時候一般我(wǒ)們都會選擇表層(céng)增硬和體質增硬(yìng)兩(liǎng)種(zhǒng)途徑。在體質增硬(yìng)中最常見的是矽,石英的莫氏硬度可(kě)以達到7.5,但我們忽略掉了另一樣高硬度物質,那就是莫氏硬度為9的剛王,且我國剛玉儲量(liàng)極(jí)大。剛玉主要成(chéng)分 A1203 ,從煉鋁(lǚ)所用的白剛玉到最為礦渣的黑剛玉品種眾多,如何有效的提高剛玉在塗料中的分散是其能否應用的關鍵。
采(cǎi)用粒徑(jìng) 5 微米以下的一水氧化鋁進行高溫(wēn)鍛燒,能夠得到一種多孔結構的剛王微粒。在提高了顆粒比表麵積的前提下使關於與樹脂間的結合力得以提高。使用黏度略低的固化體係能夠讓體係潤(rùn)濕進行的更徹底。此類增硬調料在添加量達到(dào)40%時,表麵鉛筆硬(yìng)度5一6H 。按 GB/T 1768一2006 漆膜的耐磨性測定,1kg 正(zhèng)壓,10000 個(gè)循環(huán)的質量損失可控製在 100-200mg之間。
複合材料的使用
目前應用中的複合材料多(duō)為後混工藝,但市場上也開始(shǐ)能夠看到一些工藝更為複雜的功能性材料。
1.安息香包裹的酰胺蠟顆粒
安息香是粉末中應用最為廣泛的除氣劑,但其易黃變、易冒煙的特性(xìng)也始終為人訴病。替代產品多數無法到(dào)達(dá)其有效(xiào)效果。那麽控製(zhì)更少(shǎo)的加量似乎是目前最佳的選擇。
通過對安息香進(jìn)行霧(wù)化並對酞胺蠟進行包覆,能夠得到更(gèng)小的(de)顆粒利於物料(liào)分散。霧化的同時也增加了安息香(xiāng)的比表麵積,使其能夠更高效的分散於塗層樹(shù)脂間。而酞月安蠟在體係中可以提高塗層表麵豐滿度並降(jiàng)低(dī)粘度改善流平。因提高了安息香的比(bǐ)表麵積也使得其用量降低。通過實驗(yàn)其加量在0.15-0.2%可達到塗層 50 微(wēi)米無針孔,做到脫氣良好。加量為0.2%的白色Primd體係高光配方其檢測數據如下:
膜厚(hòu)(um) | 55 | 表麵狀(zhuàng)態 | 良好(無針孔) |
光澤 | 94° | 水(shuǐ)平流動(dòng)性(xìng)(um) | 26.5 |
230℃20min烘烤 | 無黃變 | ||
2.聚四氟乙烯蠟包裹的聚乙烯蠟顆(kē)粒
與前麵相似,選用霧化技術(shù)使聚四氟乙烯蠟(後簡(jiǎn)稱PTFE)對聚乙烯蠟(後簡稱(chēng) PE 蠟)進行包覆,增大PTFE陀(tuó)比表麵積的同時降低了物料比重,使其具(jù)有更好(hǎo)的(de)上浮性。PTFE的高(gāo)焙(bèi)點也能保證其內部 PE 蠟不會流出並降低(dī)漆(qī)膜硬度。同時,也有效的(de)降低了物料成本。
3.金剛砂包覆的N,N`-乙撐雙硬脂酸(suān)酰(xiān)胺(後簡稱(chēng)EBS)
EBS 在粉末塗料中可作為一種流動助劑和增韌劑,但加量過多會(huì)使體(tǐ)係玻(bō)璃化溫度急(jí)劇降低,在(zài)近兩年使(shǐ)用量開(kāi)始下降(jiàng)。使用金剛(gāng)砂與(yǔ) EBS 進(jìn)行複合可以使其在低溫段快速焙融(róng)並上浮,在提(tí)高塗料流動性(xìng)的同時更好的(de)是金剛砂分布在塗層表麵,提高塗層表麵硬度。 EBS良好的柔韌性(xìng)也能彌補金剛砂所帶來的(de)脆性。在相同配方中加入0.8%PTFE蠟(I號配方)、0.5%PTFE 包覆PE蠟(Ⅱ工號配方)、 0.5 %金剛砂(shā)包覆 EBS(Ⅲ工號配(pèi)方)與不加任何增韌助劑的工Ⅳ號配方(fāng)對比,最終所得漆膜對(duì)比參數如下:
Ⅰ號 | Ⅱ號 | Ⅲ號(hào) | Ⅳ號 | |
膜厚 | 70-80 | 70-80 | 70-80 | 70-80 |
衝(chōng)擊 | ±50通過 | ±50通過(guò) | ±50通過 | ±50通(tōng)過 |
鉛(qiān)筆硬度 | 2H | 2H | 2H-3H | H |
1000周(zhōu)期磨損試驗(mg) | 54 | 56 | 41 | 164 |
冒煙情況 | 有 | 有 | 無 | 無 |
隨著環保、安全意識的加深,粉末塗料作為環境發好塗料的一種將迎來大發展的春天。各領域(yù)的功能(néng)型塗料需求不斷被提出。加深工藝研究已逐步從設備開始(shǐ)走向塗料生產控製及原材料工藝選擇。更多角度、更多元化的提升塗料綜合指標也必然成為(wéi)粉末行業(yè)未(wèi)來的發展趨勢。
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