粉末涂料是公（gōng）认的（de）具高效率、优良涂膜（mó）性能、生态环保、高经济效（xiào）益为一体（tǐ）的4E型涂料产品，近年来得到高速发展（zhǎn）。然而与传统的溶（róng）剂型涂料相比（bǐ），粉末涂料（liào）虽然没有易挥发的有毒物质对环境造成的污染，但在固化成膜过程中会有小分子物质的挥发释放（fàng），这（zhè）些挥发小分子聚（jù）集在一起会产生烟雾，这就是所谓的冒烟现（xiàn）象。

粉末涂料在涂装过程冒烟会受喷（pēn）涂设备的影响，立式喷涂线（xiàn）产量大，单位时间内用粉量多，同时经过固化炉的型材多，且一般没（méi）有排风装置，所（suǒ）以炉口产生的烟（yān）雾会（huì）多。而卧式线由于产量低（dī），相（xiàng）对应（yīng）的粉末用量少，炉口（kǒu）的（de）烟雾不会那么明显。

一般烤炉的进出口处冒烟大，若（ruò）车间排烟不力（lì），则生产车间内顶部会云雾缭绕。从喷涂现场来看，不管是平面粉还是砂面粉，亮光粉的还是（shì）平光粉（fěn）、哑光粉，都有冒烟的现象，其中以哑光粉最为严重。

粉末涂料（liào）一（yī）般由树脂、固化剂（jì）、颜料、填料（liào）和助剂（jì）组成，而助剂又包括流平剂、光亮剂（jì）、脱气剂、消光剂（jì）、纹理剂、抗氧剂等，根据情况按量（liàng）添加，不同种类的（de）原材料对粉末（mò）涂料冒烟量的影响会有不同。

二、粉末涂料冒烟（yān）的原因分析（xī）

1.树脂的分析

树脂作为最主要的成膜物，一般占粉末涂料（liào）总量的50-60%，树脂决定了粉（fěn）末涂料的绝（jué）大多数性能，所以，我们首先从树脂（zhī）开始（shǐ）研究。

常用树脂的烘烤失重及（jí）冒烟（yān）情况如下表（biǎo）所示。

注（zhù）：1以上烘烤条件均为200℃/10min；

2冒烟等级只是为了方便直观的对冒烟（yān）量进行对比，不作为标准，0级到5级（jí）代表烟（yān）少到烟大。

从上（shàng）表可以看出，树脂的失重有大有小，但都在同一个数量级上。在单独烘烤过程中均不会产生明（míng）显（xiǎn）的（de）烟，因为聚酯都是由多元酸与多元醇反应（yīng）而（ér）来，残留的有机小分子的量都很少，且都是无色（sè）无（wú）味的，在烘烤（kǎo）过程中也不会产（chǎn）生烟雾，所（suǒ）以说树脂可能不是粉末（mò）涂料产生烟雾（wù）的根本原因。

为此，我们用同一树脂制作了7个不同的粉末，测试这7个（gè）粉末涂料失重与冒烟之间的关（guān）系，结果如下。

注：1以上烘烤条件均为200℃/10min；

2冒烟等级只是为了方便直观的对冒烟量进行对比，不作为标准，0级到5级代表烟少到烟大。

从（cóng）以上两个表的数据分析可知，粉末涂料固化成膜过程是失重的过程，用同一（yī）树脂制成的7个（gè）粉末失重大致相同，而冒烟量却差（chà）别很大，所以确定树脂不是（shì）冒烟最（zuì）主要的来源。

2.颜料和（hé）填料（liào）的分析

同时我们也做了颜（yán）料和（hé）填料的失重与冒（mào）烟对比，发现（xiàn）填料的失重都在0.02%以下（xià），而且（qiě）常用的填（tián）料都是无机物，在常温或者较高的（de）温度下都难以分解。实际上（shàng），填料的失重（chóng）主要是来自于其所含的水分或者是结合水，在挤出或者磨粉的过程中就已经完全挥发，不会对粉末冒烟（yān）有任何（hé）影响。颜料的失重更小，经过反复的测量，绝大部分的（de）颜料失重率在0.01%以下，在（zài）烘烤过程中也没有任何的（de）烟雾产生。而粉末涂料的（de）颜料除了钛白粉之外，别（bié）的颜（yán）料用量都很小，对冒烟的影响更是可以忽略不（bú）计，因而可以排除颜料的影响。因此，通过替换或改进填料、颜料来减少粉末涂料冒烟并不可行。

3.固化剂的分析

排（pái）除以上原因后（hòu），粉末涂料冒烟最有可能就（jiù）是来自于（yú）固化（huà）剂和助剂。固化剂和树脂相类似，但有一定区别，首先它在（zài）固化过程中与树脂（zhī）反应而形成成（chéng）膜物质，所以对于固化剂，在反应过程中小（xiǎo）分子的（de）挥发是必然的。首先我们测量了（le）不同（tóng）TGIC失重的大小，结果下表所示。

注：1以上烘烤条（tiáo）件（jiàn）均为200℃/10min；

2冒烟等级（jí）只是为了方便直观的对冒烟量进（jìn）行对（duì）比，不（bú）作为标（biāo）准，0级到（dào）5级代表烟少（shǎo）到烟大。

从以上可以看出，不同TGIC虽然失重有明显的差别（bié），但（dàn）冒（mào）烟量却（què）没有太大的区别。接（jiē）着（zhe）测试在（zài）相同的配方中，不同（tóng）的TGIC所制粉末（mò）的冒烟（yān）量是否有（yǒu）区（qū）别。

用同（tóng）一配（pèi）方（fāng）、不同TGIC制作4个（gè）不同的粉末（mò），测试这4个粉末涂料冒烟量的大小（为了避免助（zhù）剂的干扰，该配方中未加（jiā）任何（hé）助剂），结果如下。

注：1以上（shàng）烘烤条件均为200℃/10min；

2冒烟等级只是（shì）为了方便直观（guān）的对冒烟量进行对比，不作为标准，0级到5级代表烟少到烟大。

由以（yǐ）上分析可知，不同厂家的TGIC只在失重率上有本质的差别，但在冒烟大小（xiǎo）方面并没有明显的区别，所以通过筛选TGIC来减少（shǎo）冒（mào）烟量的潜力不大。

4.助剂的分析

相对而言，助剂在粉末涂料中用量很少，但起着非常重要的作用，同样的由它带来（lái）的冒烟问题也不容忽视。如以①号配方添（tiān）加（jiā）助剂（jì），然后再与①号进行冒烟对比，发（fā）现加了助剂之后冒烟达到3级以上，虽然只添加了4-8%的助剂，却对冒（mào）烟量产生如（rú）此大的影响，由此可以断定，粉末（mò）涂料冒烟来源于所（suǒ）添加的助剂中含有的小分子物质在烘（hōng）烤过（guò）程中的挥发、升（shēng）华。

粉末涂料常用的助剂主（zhǔ）要有流平剂、光亮剂、蜡粉、消光剂、抗氧剂等，虽（suī）然用量都很少，但都有可能是冒烟的主要（yào）来源。我们常用的流（liú）平剂有丙烯酸均聚物、丙烯酸（suān）酯共聚（jù）物以及它们（men）的有机硅改性物，它们在烘烤过程中会有少量的烟雾冒（mào）出，光亮剂也同样如此。但是流平剂与光亮（liàng）剂的用量仅为0.8%-1%，而且都不参与反应，对冒烟的影响不大，改进（jìn）的潜力不大。

一些功能助（zhù）剂，如常用的聚（jù）乙（yǐ）烯蜡，外观（guān）为白色（sè）小微珠状或片状，由（yóu）乙烯聚合橡胶加工剂而形成的，其具有熔点（diǎn）较高、硬度（dù）大、光泽度（dù）高、颜色雪白等特点，在高温中熔融，在冷却至常温时析出，以微晶形式存在于涂料中且能（néng）迁移到涂（tú）膜表层（céng），最终与涂料其他组分形成一个“蜡化”的表层，达到提高抗划（huá）伤性（xìng）能的效果。蜡（là）粉高温易（yì）熔融的特性，使得它（tā）在烘烤过程中不可避免的有大量（liàng）的小分子物质从表层析出，最终与空气接触，产生冒烟现象。

不同种类的蜡（là）粉烘烤失重以及冒烟（yān）大小测（cè）试结果如下。

注：1以上烘烤条件均为200℃/10min；

2冒烟等级只是为了方便直观的对冒烟（yān）量进行对比（bǐ），不作为标准，0级到5级代表烟少到烟大。

由（yóu）上可知，蜡粉的冒烟大小与蜡粉的性质有关，聚四氟乙烯（xī）蜡由于聚合度比较（jiào）高，分子量大，而（ér）且C-F键不容易断裂，在烘烤过程中不会产生烟雾（wù）。而改性蜡（là）与聚乙烯蜡相（xiàng）比，虽然（rán）都是聚乙烯蜡，但（dàn）是普通的聚乙烯蜡失重较大，其含（hán）有的小分（fèn）子物质较多，产生烟（yān）雾多，同时烘烤过程（chéng）容易泛黄，推测是发生了键的断裂和小分子物质的释放。由于聚四氟乙烯分子量大，影响（xiǎng）涂膜流平等（děng）各（gè）方面，因而不可（kě）能大批量的应用在一般的粉末涂料当中，所以最（zuì）好的办（bàn）法（fǎ）是通过（guò）使用改性蜡替换聚乙烯蜡，减少了小分子物质的释放，从而减少（shǎo）冒烟。

安息香（xiāng）作为粉末涂料优异的（de）脱气（qì）剂，一直都是别的（de）脱气（qì）剂所无法取代的。安息香的作用（yòng）机理是（shì）依靠在高温（wēn）条件下散发的小分（fèn）子物质迅速带走粉末涂料固化（huà）过程产生的挥发物，从而消除涂膜针孔现象，因此冒烟是无可（kě）避免的。虽然安息香的（de）用量只有0.25-0.4%，冒（mào）烟量却非常大。市场上常用（yòng）的脱气（qì）剂（jì）为安息香、消泡剂和由安（ān）息香改进的消泡剂，后两种即使能把冒烟控制在很（hěn）合理的（de）范围（wéi）（1级），但（dàn）是脱（tuō）气效果明显都不如安息香好。不同种类脱气剂的脱气效果和冒烟情（qíng）况如下表所示。

注：1以上烘（hōng）烤条件均为200℃/10min；

2冒（mào）烟等级只是为了方便直观的对冒烟量进行对比，不作为标准，0级到（dào）5级代表烟少到烟大。

消泡剂作为一种辅助的（de）脱气（qì）剂不可能起到完全脱除气体的作用，不能单独使用，常常与安息（xī）香搭配，既能减少（shǎo）了烟雾量，又能避免涂膜产生针孔。改性安息香的（de）表面效果比消（xiāo）泡剂好很（hěn）多，可以（yǐ）单独使用，但亮（liàng）光粉中要慎用，因为体系反应（yīng）过快（kuài）就可能会出现针孔。如果对表面要求不是（shì）特别高的配方，建议使用改性安息香来减少冒烟。

消光剂作为粉（fěn）末涂料哑光（guāng）粉常（cháng）用的消光手（shǒu）段，往往能获得细腻丰满的（de）表面效果。然而哑光（guāng）粉的（de）光泽通常在20-30%之间，消光剂的添（tiān）加量一（yī）般在2.5-3.5%之间，与其他助剂（jì）相比，用量相对较大。而市场上（shàng）的消光剂大多（duō）属于非蜡型消光剂，其成分复杂，不同成分反（fǎn）应的差异导（dǎo）致反应过程中有很多的小分子物质释放，从而产生明显的（de）冒烟现象。总体上，不同种类消光剂都差（chà）别不大，在（zài）烘烤过程中都会明显冒烟。经过供应商改进过的消光剂（jì）虽然（rán）能在冒烟上有一定改善，但是会（huì）牺（xī）牲它（tā）本身的部分性能（néng），比（bǐ）如消光能力、表面的细腻度、耐沸水性能和耐老化性能等。经过对比，只有极个（gè）别的消光剂冒烟确实较（jiào）少（shǎo），但仍然不够理想，而且消光剂对粉末的机械性（xìng）能和（hé）表面效果等有很大的影响，如（rú）没有特殊的要求，一般的哑光粉（fěn）建议（yì）用双组分干混法（fǎ）来制作，避免消光剂的使用，从而（ér）减少冒烟。

砂纹粉的配方比较简单，产生烟（yān）雾的源头主要是蜡（là）粉，只需对蜡粉的（de）种类和用量进行改善即可减（jiǎn）少冒（mào）烟（yān）。

以上为粉（fěn）末涂料常用或者必须用到的基本助剂，还有一些助剂如紫外（wài）线吸收剂、增电剂、抗氧剂等虽然也有冒烟，但是一般只在（zài）少量特殊（shū）的粉末中才用到，只（zhī）要选择好种类以及控制好（hǎo）用量就不会产（chǎn）生很多的烟，不会影响正常的生产。

以上总结了粉末涂料冒烟的主要来源，针对粉末涂（tú）料的特（tè）点和配方结构，分别从树（shù）脂、固化剂和助剂等各（gè）方面去分析冒烟的原因（yīn），最终发现树脂、固化剂、颜填料三（sān）大类材（cái）料冒烟少，改善的空间不大。而粉末涂料常用（yòng）的（de）助剂虽然（rán）用量很少，却是引起冒烟的主要原因，改善（shàn）的办法是寻找冒烟少的材料进行替换或者在保证不影响粉（fěn）末涂料性能的情况下减少其用量。