20世紀80年代至今(jīn),粉末塗料作(zuò)為環境友(yǒu)好型塗料的一種曰益被塗料與塗裝行(háng)業(yè)人士所認可。特別(bié)是近年來, 環保與可持續發展(zhǎn)要求急速上升(shēng)。無論(lùn)從政府法規還(hái)是行業趨勢(shì),低揮發分及無揮發分(fèn)塗料都將成為塗(tú)料行業 整體發展的(de)主要方(fāng)向。但隨著多年(nián)的發展,粉末塗料的諸多弊端也始終(zhōng)困擾著從業者,其(qí)中最為重要便是物料的分散。
分散性在塗料行業是一個老生常談(tán)的問題,而(ér)粉末塗料的物料分散較差。主(zhǔ)要原因在於塗料中無溶劑,在熔(róng)融條(tiáo)件下進行擠(jǐ)壓式混煉分散,且時間很(hěn)短。物料(liào)間粒徑、粘虔、吸油(yóu)量等(děng)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(cóng)工藝、體係粘虔等(děng)方麵已作出較(jiào)大改(gǎi)善,在塗料(liào)性(xìng)能方麵提升並不多。近些年(nián)出現了一些預處理(lǐ)複合材料在這(zhè)方麵指(zhǐ)出了另一條出路,使得塗料性能改善(shàn)有了更多種(zhǒng)的選擇。
表麵包裹技術的應(yīng)用
此類原料較為常見,如金屬(shǔ)粉、顏料、填料的(de)包(bāo)覆等,通(tōng)過不(bú)同(tóng)包覆材料的(de)選擇能夠帶來更優異的性能。
在鋁粉外(wài)層包覆二氧化矽或丙烯酸可(kě)有效的(de)提(tí)高其抗氧化性,多層包覆下使鋁粉的戶外使用成為可能。最新的(de)聚酯包(bāo)覆型鋁粉依(yī)靠外包覆層與底粉更為相近,且避(bì)免了吸油量大、帶電與底粉存在差(chà)異的缺點(diǎn)。在僅使用(yòng)後混的情況下加量15%,未出現金屬粉與底粉分離情況,且(qiě)金屬粉效果良好(hǎo)。同時(shí),多層包覆後(hòu)的鋁粉其(qí)閃點也得到了相應的下降,使其使用的安全性得到了提高。
功(gōng)能(néng)填(tián)料通(tōng)過在填料(liào)表層包(bāo)覆不同的(de)有機物料(liào)可有(yǒu)效的降低填料吸油量,調整使用後塗層的流平與光澤。使(shǐ)用硬脂酸包覆後的珠光在塗層中能夠得到更好的閃爍效果並減少(shǎo)其用量。而(ér)采(cǎi)用不(bú)同有機物進(jìn)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(hěn)多領域得到應用(yòng)。
顏料的分散(sàn)在塗料行業中一直是最為(wéi)重要的工藝。如何有(yǒu)效破壞小顆(kē)拉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(shè)備廠商所研究的重點。粉末(mò)塗料恰恰在此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(guān)。而目前一種類(lèi)似於色母粒的預分(fèn)散顏(yán)料能夠(gòu)有效的解決此類難題。先以炭黑為(wéi)例:
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(chén)澱硫酸鋇 | 39.3 | 38.4 |
配方中炭黑為德固薩中色素炭黑,而預分散炭黑中該炭黑的有效成分55%,最終指標對比如下:
Ⅰ | Ⅱ | |
光澤 | 91 | 96 |
衝擊 | 50通過(guò) | 50通過(guò) |
水平流(liú)動性(200℃) | 24 | 27 |
焦化時間(200℃) | 78s | 82s |
黑度 | Ⅱ更黑 |
可(kě)見(jiàn)預分散(sàn)炭黑在提高炭黑分散性的同時改善了顏料的潤濕,降(jiàng)低其吸油量。所以在低(dī)樹脂量配方中有效的改善了塗層的流平和光澤,而更低的量也減小了大量顏料對機械性能的影響(xiǎng)。如能夠進一步提高顏料的有效量會是粉末塗料更(gèng)為鮮豔的福音。
功(gōng)能(néng)材料結構的作用
珠光的核決定了其閃爍程度,由自(zì)然矽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。同樣,粒徑的改變在提(tí)供物料功能的同時也可(kě)以提高粉來的幹粉(fěn)流動(dòng)性。這些都是一些物理狀態在粉末中的有效應用。
在做高硬度產品的(de)時候一般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(guī),石英的莫氏硬度可以達到7.5,但我們忽略掉了另(lìng)一樣高硬(yìng)度物質,那就是莫氏硬度為9的剛王(wáng),且我國剛玉儲(chǔ)量極大。剛玉主要成(chéng)分 A1203 ,從煉鋁所用的白剛玉到(dào)最為礦渣的黑剛(gāng)玉品種眾多(duō),如何有效的提高剛(gāng)玉在塗料(liào)中的分散是其能否應用的關鍵。
采(cǎi)用粒(lì)徑 5 微米以下的一水氧化鋁進行高溫鍛燒(shāo),能夠得到一種多孔結(jié)構的剛王微(wēi)粒。在提高了(le)顆(kē)粒比表麵積的前(qián)提下使關(guān)於與樹脂間的結合力得以(yǐ)提高。使用黏度略低的固化體(tǐ)係能夠讓(ràng)體係潤濕(shī)進行的更(gèng)徹(chè)底。此類增硬調料(liào)在添加量達到40%時,表麵鉛筆硬度5一6H 。按 GB/T 1768一2006 漆膜的耐(nài)磨性測定,1kg 正壓,10000 個循環(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(zhōng)的(de)複合材料多為(wéi)後混工藝,但市場上也開始能夠看(kàn)到一(yī)些(xiē)工藝更為複雜的功能性材(cái)料。
1.安息香(xiāng)包裹的酰胺蠟顆粒(lì)
安息香是粉末中應用最為廣泛的除氣(qì)劑,但其易黃變(biàn)、易冒煙的特(tè)性(xìng)也始終為人(rén)訴病。替代產品(pǐn)多數無法到達(dá)其有效效(xiào)果。那麽控製更少的加量似乎是目前最佳(jiā)的選擇。
通過對安息香(xiāng)進行霧化(huà)並對酞胺蠟(là)進行包覆,能夠得到更小的(de)顆粒利於物(wù)料分散。霧化的同時也增加了安息香的比表麵積,使其能夠更(gèng)高(gāo)效(xiào)的分散於塗層樹脂間。而酞(tài)月(yuè)安(ān)蠟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(miàn)積也使得其用量降低。通過實驗其加量在0.15-0.2%可達到塗層 50 微米無針孔,做到脫氣良好。加量為0.2%的白色Primd體係高光配方其(qí)檢測數據如下:
膜厚(um) | 55 | 表麵狀態 | 良好(無針孔) |
光澤 | 94° | 水平流(liú)動性(um) | 26.5 |
230℃20min烘烤 | 無黃變 |
2.聚四氟乙烯蠟包裹的聚(jù)乙烯蠟(là)顆粒
與前麵(miàn)相似,選用霧化技術使聚四(sì)氟乙烯蠟(後簡稱PTFE)對聚乙烯蠟(後簡稱 PE 蠟)進(jìn)行包覆,增大PTFE陀比表麵(miàn)積的同時(shí)降低(dī)了物(wù)料比重,使其具(jù)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(le)物料成本。
3.金剛砂包覆的(de)N,N`-乙撐雙(shuāng)硬脂酸酰胺(後簡稱EBS)
EBS 在粉末塗料中可作(zuò)為一種流(liú)動助劑和增韌劑,但加量過多會使體係玻璃化溫度急劇(jù)降低,在(zài)近(jìn)兩年使用量開始下降。使用金剛砂與 EBS 進(jìn)行複合可以使其在低溫段快速焙(bèi)融並(bìng)上(shàng)浮,在提高塗料流動性的同時(shí)更好的是金剛砂分(fèn)布在塗層表麵,提高塗層表麵硬度。 EBS良(liáng)好的柔(róu)韌性也(yě)能彌補金剛砂所帶來的脆性。在相同配方中加入0.8%PTFE蠟(I號配方)、0.5%PTFE 包覆(fù)PE蠟(Ⅱ工號配方)、 0.5 %金剛砂包覆 EBS(Ⅲ工號配方)與不(bú)加任何增韌助劑的工Ⅳ號配方對比,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通過 | ±50通過 | ±50通過 |
鉛筆硬度 | 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(zuò)為環境發好塗料的一種將迎來大發展的春(chūn)天。各領域的功能型塗料需求不斷被提(tí)出。加深工藝研究已逐步從設備開始走向塗料生產控(kòng)製及原材料工藝選擇。更多角度、更多元化的(de)提升塗料(liào)綜合指標也必然成為粉末行業未來的發展趨勢。
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