20世紀80年代至今,粉末塗料作為環境友好型塗料的一種(zhǒng)曰益被塗料與塗裝行業(yè)人(rén)士所認可。特別是近年(nián)來, 環保與可持續發展要求急速上升。無論從政府法規還(hái)是行業趨(qū)勢,低揮(huī)發分及無揮發分塗料都將成為(wéi)塗料行業 整體發展的主要(yào)方向。但隨著多年的發(fā)展,粉末塗料的諸多弊端也始終困擾著從業者,其中最為重要便是物料的分散(sàn)。
分散(sàn)性(xìng)在塗料行業是一個老生常談的問題,而粉末塗料(liào)的(de)物料分散較差。主要原因在於塗(tú)料中無溶劑,在熔(róng)融條件下(xià)進行擠壓式混煉分(fèn)散,且時間很短。物料間粒徑(jìng)、粘虔、吸油(yóu)量等指標差異很大,達到充分的潤濕、包覆及互溶難虔較大。雖然從工藝、體係粘虔等方麵已(yǐ)作出較大(dà)改善,在塗料性(xìng)能方麵提升並(bìng)不多。近些年(nián)出現了一些預處理(lǐ)複合(hé)材料在這方麵指出了另一條出路(lù),使得塗料(liào)性能改善有了(le)更多種的選擇。
表麵包裹技術的應用
此類(lèi)原料較(jiào)為常見,如金屬粉、顏料、填料(liào)的包覆等,通過不同包覆(fù)材料的選擇能(néng)夠帶來更優異的性能(néng)。
在鋁粉外(wài)層包覆二氧(yǎng)化矽(guī)或丙烯酸可有效的提高其抗氧化性(xìng),多層包覆下使鋁粉的戶外使用成為可能(néng)。最新的聚酯包覆型鋁粉依靠外包覆層與底粉(fěn)更為相近,且避免了吸油量大、帶(dài)電與底粉存在差異的缺點。在僅使用後(hòu)混的情況(kuàng)下加量15%,未出現金屬(shǔ)粉與底粉分離情況,且金屬粉效果良好(hǎo)。同時,多層(céng)包覆後的鋁粉其閃點也得到了相應的下降,使其使用的安(ān)全性(xìng)得到了提高。
功能填(tián)料通過在填料表層包覆不同的有(yǒu)機物(wù)料(liào)可有效的降低填料吸油量(liàng),調整使用後塗層的流平與光澤。使用硬脂酸包覆後(hòu)的珠光在塗層中能夠得到更好(hǎo)的閃(shǎn)爍效果並減少其用量。而采用不同有機物進行包覆(fù)的碳酸鈣在提高其穩定性的前提下也(yě)大大改善了表麵(miàn)狀態(tài),在(zài)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顏料間的團聚使其穩定的分散在塗料體係中也是顏料及設備廠商所研究的(de)重點。粉末塗(tú)料恰(qià)恰在此方麵與其他種(zhǒng)類塗料存在很大差異,過於簡單的工藝和超大的粘度使得顏料分散變得更宏觀。而目前一種類似於色母粒的預分散顏料能夠有效的解決此類難題。先以(yǐ)炭黑為例:
Ⅰ | Ⅱ | |
聚酯樹脂 | 54 | 54 |
TGIC | 4.1 | 4.1 |
流(liú)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(hēi) | 0 | 1.9 |
沉澱(diàn)硫酸鋇 | 39.3 | 38.4 |
配方中炭黑為德(dé)固薩中色素炭黑,而預分散炭黑中該炭黑的有效成分55%,最終指標(biāo)對(duì)比如下:
Ⅰ | Ⅱ | |
光澤 | 91 | 96 |
衝擊 | 50通過 | 50通過(guò) |
水平流動性(200℃) | 24 | 27 |
焦化時間(200℃) | 78s | 82s |
黑度(dù) | Ⅱ更黑 |
可見預分散炭黑在提高炭黑分散性的同時改(gǎi)善了顏料的潤濕,降低其吸油量。所以在低樹脂量配(pèi)方中有效的改善了塗層的流平和光澤(zé),而更低的量也減小了大量顏料對機械性能的影響。如能夠進一步提高顏料的有效量會是粉末塗料更為鮮豔的福音。
功能材料結構的作用
珠光的核決定了其閃爍程度,由自然矽(guī)到人工矽再到後來的玻璃珠光,我們可以(yǐ)得到不同的變化(huà)。同樣(yàng),粒徑的改變在提供物料功能的同時也可以提高粉(fěn)來的幹粉流動性。這(zhè)些都是一些(xiē)物理狀態在粉末中的有效應用。
在做高硬度產品的時候一(yī)般我們都會(huì)選擇表層增硬和(hé)體質增硬兩種途徑。在體質增硬中最常見的是矽,石英的莫氏硬度可以達到7.5,但我們忽略(luè)掉了另一樣高硬度物質,那就是莫氏(shì)硬度為(wéi)9的剛王,且我國剛玉儲量極(jí)大。剛(gāng)玉主要(yào)成分 A1203 ,從煉鋁所用的白剛玉到最為礦渣的黑剛玉(yù)品種眾多,如何有效(xiào)的提高剛玉在塗(tú)料中的分(fèn)散是其能否應用的(de)關鍵。
采用粒徑 5 微米以下的一水(shuǐ)氧化鋁進行高溫鍛燒,能夠得到一種(zhǒng)多孔結(jié)構的剛王微粒。在(zài)提高了顆粒比表麵積的前提下(xià)使關於(yú)與樹脂間的結合力得以(yǐ)提(tí)高。使用黏度略低的固化(huà)體係能(néng)夠讓體係潤(rùn)濕進行的更(gèng)徹底。此類增硬調料在添加量達到40%時(shí),表麵鉛筆硬度5一6H 。按 GB/T 1768一2006 漆(qī)膜的耐磨性測定,1kg 正壓,10000 個循環的質(zhì)量損(sǔn)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為後混工藝(yì),但(dàn)市場上也開始能夠看到一(yī)些工藝更為複雜的功能性(xìng)材料。
1.安息香包裹的酰胺蠟顆粒(lì)
安息香是粉(fěn)末中應用最為廣泛的除氣劑,但(dàn)其易黃變、易冒煙(yān)的特性也始終為人訴病。替代產品多數無(wú)法(fǎ)到達其有效效果。那麽(me)控製更少的加量似乎(hū)是目前(qián)最佳(jiā)的選擇。
通過對安息香進(jìn)行霧化並對酞胺蠟進行包覆,能夠得到更小的顆粒利於物料分(fèn)散。霧化的同時也增加了安息香的比表(biǎo)麵(miàn)積,使其能夠更高效的分散於塗層(céng)樹脂間。而酞月安蠟在體係中(zhōng)可以提高塗層表麵豐滿度並(bìng)降低粘度改善流(liú)平。因(yīn)提高了(le)安息香的比表麵積也使得其用量降低。通過實(shí)驗其加量在0.15-0.2%可達到塗(tú)層 50 微(wēi)米無針孔(kǒng),做到脫氣良好。加量為0.2%的白色Primd體係高光配(pèi)方其檢測數(shù)據如下:
膜厚(um) | 55 | 表麵(miàn)狀態 | 良(liáng)好(hǎo)(無針孔) |
光澤 | 94° | 水平(píng)流(liú)動性(um) | 26.5 |
230℃20min烘烤 | 無黃變 |
2.聚四氟(fú)乙烯蠟包裹的(de)聚乙烯蠟顆粒
與前麵相似,選用霧化技術使聚四氟乙烯(xī)蠟(là)(後簡稱PTFE)對(duì)聚乙烯蠟(後簡(jiǎn)稱 PE 蠟)進行包(bāo)覆,增大PTFE陀(tuó)比表麵積的同時(shí)降(jiàng)低了物料比重,使其具有(yǒu)更好的(de)上浮性。PTFE的高焙點(diǎn)也能保證其內部 PE 蠟不(bú)會流出並降低漆膜硬度(dù)。同時,也有效的(de)降低了物料成本。
3.金剛砂包(bāo)覆的N,N`-乙撐雙硬脂酸酰胺(後簡(jiǎn)稱EBS)
EBS 在粉末塗料中可作為一種流(liú)動助劑和增韌劑(jì),但加量過多會使體係玻璃化溫度急劇降低,在(zài)近兩年使用量開始下(xià)降。使(shǐ)用金剛砂與(yǔ) EBS 進(jìn)行(háng)複合可以使其在低溫段快速焙融並上浮,在提高塗(tú)料流動性的(de)同時更好的是金剛(gāng)砂分(fèn)布在(zài)塗層表麵,提高塗層表麵硬度(dù)。 EBS良好的柔韌性也能彌補金剛砂所帶(dài)來的脆性。在相同配方中加入0.8%PTFE蠟(I號配方)、0.5%PTFE 包覆PE蠟(là)(Ⅱ工號配(pèi)方)、 0.5 %金剛砂包覆 EBS(Ⅲ工號配方)與不加任何增韌助劑(jì)的工Ⅳ號配方對比,最終所得漆膜對比參數如(rú)下:
Ⅰ號 | Ⅱ號 | Ⅲ號 | Ⅳ號 | |
膜(mó)厚 | 70-80 | 70-80 | 70-80 | 70-80 |
衝擊 | ±50通過 | ±50通過 | ±50通過 | ±50通過 |
鉛筆硬度 | 2H | 2H | 2H-3H | H |
1000周期磨損試驗(mg) | 54 | 56 | 41 | 164 |
冒煙情況 | 有 | 有 | 無 | 無 |
隨著環保、安全(quán)意識的加深,粉末塗料作為環境(jìng)發好塗料的(de)一種將(jiāng)迎來大發展的春天(tiān)。各領域(yù)的功能型塗料需求不斷被提出。加深工藝研究已(yǐ)逐步從設備開始走向塗料生產控製及(jí)原(yuán)材料工藝選(xuǎn)擇。更(gèng)多角度、更多元化的提升塗料綜合指標也(yě)必然成為粉末行業未(wèi)來的發展(zhǎn)趨勢。
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