20世紀80年代至今,粉末塗料作為環境友好型塗料的一種曰益被塗料與塗(tú)裝行業人士所認可。特別是近年來, 環保與可持續發(fā)展要求(qiú)急速上升。無論從政府法規還是行業趨勢,低(dī)揮發(fā)分及無揮發分塗料都將成為(wéi)塗料行業 整體發展的主要方向。但隨著多(duō)年的發展(zhǎn),粉末塗料(liào)的諸多弊端也始終困擾著(zhe)從業者,其中(zhōng)最為重要便是物料的分散。
分散性在塗料(liào)行業(yè)是一(yī)個老生常談的問題(tí),而粉末(mò)塗(tú)料的物料分散較差。主要原因在於塗料中無溶劑,在熔融條件下進行擠壓式混煉分散,且時間很短。物料間粒徑、粘虔、吸油量(liàng)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、體係粘虔等方麵已作出較大改善,在塗料性能方麵提升並不多。近些年出現了一些預處理複合材料(liào)在這方麵指出了另一(yī)條出路,使得塗料性(xìng)能改善有了更多種的選擇。
表麵包(bāo)裹技(jì)術的應用
此類原料較為常見,如金(jīn)屬粉、顏料、填料的包覆等,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(wài)層包覆二(èr)氧化矽或丙烯酸可有效(xiào)的提高其抗氧化性,多(duō)層(céng)包覆下使鋁粉的戶(hù)外使用成為可能。最新(xīn)的聚酯包覆型鋁粉(fěn)依靠外包覆層與底(dǐ)粉(fěn)更為相近,且避免了吸油量大、帶電與底粉存在差異的缺點。在僅使用(yòng)後混的情(qíng)況下加量15%,未出現(xiàn)金屬粉與底粉分離情況,且金屬粉效果良好。同(tóng)時,多層包覆後的鋁粉其閃點也得(dé)到了相(xiàng)應的(de)下降,使其使用的安全性得到了提高。
功能填料(liào)通過在填料表層包(bāo)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(yǔ)光澤。使用硬脂酸包覆後的珠(zhū)光在塗層中能夠(gòu)得到(dào)更好的閃爍效(xiào)果並減少其用量。而采用不同有機物進行包覆的碳酸鈣在(zài)提高其穩定性的(de)前提下也大大(dà)改善了表麵狀態,在很多領域(yù)得到應用(yòng)。
顏料的分散在塗料行業中一直是最(zuì)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重點。粉末塗料恰恰在此(cǐ)方麵與其他種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(ér)目前一種(zhǒng)類似於色母粒的(de)預分散顏料能夠有效的解決(jué)此類難題。先以炭黑為(wéi)例(lì):
Ⅰ | Ⅱ | |
聚酯樹脂 | 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(tàn)黑 | 0 | 1.9 |
沉澱硫酸鋇 | 39.3 | 38.4 |
配方(fāng)中炭黑為(wéi)德固薩中色素(sù)炭黑(hēi),而預分散(sàn)炭黑中該炭黑的有效成分55%,最終指標對比如下:
Ⅰ | Ⅱ | |
光澤 | 91 | 96 |
衝擊 | 50通過 | 50通過 |
水(shuǐ)平流動性(200℃) | 24 | 27 |
焦化時間(200℃) | 78s | 82s |
黑度 | Ⅱ更黑(hēi) |
可見預分散炭黑在提高炭黑分散性的(de)同時(shí)改善了顏料的潤濕(shī),降低其吸油(yóu)量。所以在低樹(shù)脂量配方中(zhōng)有效的改善了塗層的流平和光澤,而(ér)更低的量(liàng)也減小(xiǎo)了(le)大量顏料對機械性能的影(yǐng)響。如能(néng)夠進(jìn)一(yī)步提(tí)高顏料的有效量會是粉末塗料更為鮮豔的福音(yīn)。
功能材料(liào)結構的(de)作用(yòng)
珠光的核決定了(le)其閃爍(shuò)程度,由自然矽(guī)到人工矽再到後來的玻璃珠光,我們(men)可以得到不同的變化。同樣,粒徑的改變在提供物料功能的同時也可以提高粉來(lái)的幹粉流動性。這些都是一些物理狀態(tài)在(zài)粉末中的有效應用。
在做高硬度產品的時候一般(bān)我們都會選擇表層增硬和體質增硬兩種途徑。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,但我們忽略掉了另一樣高硬度物質,那就是莫氏硬度(dù)為9的剛王,且我國剛玉儲量極大。剛玉主要成分 A1203 ,從煉鋁所用的白(bái)剛玉到最為礦渣的黑剛玉(yù)品種眾多,如何有效的提高剛玉在塗料(liào)中的分散是其能否應用的關鍵。
采用粒徑 5 微米以下的一水氧化鋁進行高溫鍛燒(shāo),能(néng)夠得到一(yī)種多孔結構的剛王微粒。在提高了顆(kē)粒比表麵(miàn)積的前提下使關於與樹脂間的結合力(lì)得以提高。使用黏度略低的固化體係能夠讓(ràng)體係潤濕進行的更徹底。此(cǐ)類增硬調料(liào)在添加量達到(dào)40%時,表麵鉛筆硬度5一6H 。按 GB/T 1768一2006 漆膜的耐磨性測定,1kg 正壓(yā),10000 個循環的質量損失可控製在 100-200mg之間。
複合材料的使(shǐ)用
目(mù)前(qián)應用中(zhōng)的複合材料多為後混工藝(yì),但市(shì)場上也開(kāi)始能夠看到(dào)一些(xiē)工藝更為(wéi)複雜的功(gōng)能性材料。
1.安息香包裹的酰胺蠟顆粒
安息香是粉末中(zhōng)應用最為廣泛的除氣劑,但其易黃變、易冒煙的特性也始終為人(rén)訴病(bìng)。替代產品多數無法到達其有效(xiào)效果。那麽控製更少(shǎo)的加量似乎是目(mù)前最佳的選擇。
通過對安息香進行霧化並對酞胺蠟(là)進行包覆,能夠得到(dào)更小(xiǎo)的顆粒(lì)利於物料分散(sàn)。霧化的(de)同時也增加了安息香的比表麵積,使其能夠更高效的(de)分散於塗層樹脂間。而酞月安蠟(là)在體係中可以提高塗層表麵(miàn)豐滿度並降低粘度改善流平。因提高了安息香的比表麵積(jī)也使得其(qí)用(yòng)量降低。通(tōng)過實驗其加量在0.15-0.2%可達到塗層 50 微(wēi)米無針孔,做到脫氣良好。加(jiā)量為0.2%的白色Primd體係高光(guāng)配方其檢(jiǎn)測數據如下:
膜厚(um) | 55 | 表麵狀態 | 良好(無針孔(kǒng)) |
光澤 | 94° | 水平流動性(um) | 26.5 |
230℃20min烘烤 | 無黃變 |
2.聚(jù)四氟乙烯蠟包裹的聚乙烯蠟(là)顆粒(lì)
與前(qián)麵相似(sì),選用霧化技術使聚四氟乙(yǐ)烯蠟(後簡稱PTFE)對聚(jù)乙(yǐ)烯蠟(後簡稱 PE 蠟)進行包(bāo)覆,增大(dà)PTFE陀比表麵積的同時降低了物料比重,使其具有更好(hǎo)的上浮性。PTFE的高焙點也能保證其內部 PE 蠟不會流出並降低漆膜硬度。同時,也有效的降低了物料成本。
3.金剛砂(shā)包覆的N,N`-乙撐雙硬脂酸(suān)酰(xiān)胺(後簡稱EBS)
EBS 在粉末塗料中可作為一種流動助劑(jì)和增韌劑,但(dàn)加量過多會使體係玻璃化溫度急劇降低,在近兩(liǎng)年使用量開始下降。使用金剛(gāng)砂與 EBS 進行複合可以使其在低溫段快速焙融並上浮,在提高塗料流動性的(de)同時更(gèng)好的是金剛砂分布在塗層表麵,提高塗層表麵(miàn)硬度。 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(jiā)入0.8%PTFE蠟(I號配方)、0.5%PTFE 包覆PE蠟(Ⅱ工號配方)、 0.5 %金剛砂包覆 EBS(Ⅲ工號配方)與不加任何增韌助劑(jì)的工Ⅳ號(hào)配方對(duì)比,最終所得漆膜對比參數如下:
Ⅰ號 | Ⅱ號 | Ⅲ號 | Ⅳ號 | |
膜厚 | 70-80 | 70-80 | 70-80 | 70-80 |
衝擊 | ±50通過 | ±50通(tōng)過 | ±50通過 | ±50通過(guò) |
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(yǒu) | 無 | 無 |
隨著環(huán)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(lái)大發展的春天。各領域的功能型塗料需求不(bú)斷被提出。加深(shēn)工藝研究已逐步從設備開始走向塗料生(shēng)產控製及原材料工藝(yì)選擇。更多角(jiǎo)度、更多元化的提升塗料綜合(hé)指標也必然成為粉末行(háng)業(yè)未來的發展趨勢。
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