20世紀(jì)80年(nián)代至今,粉末塗料作為(wéi)環境友好型塗(tú)料的一種曰益被塗(tú)料與塗裝行(háng)業人士所認可。特別是近年(nián)來, 環保與可持續發展要求急(jí)速上升。無論從政(zhèng)府法規還是行業趨勢,低揮(huī)發分及無揮發分塗(tú)料都將成為塗料行業 整體發展的主要方向。但隨著多年的(de)發展,粉末塗(tú)料的諸多弊端也(yě)始終困擾著從業者,其(qí)中最為重要便是物料的分散。
分散性在塗料行業(yè)是一個老生常談的問題,而粉末塗料的物(wù)料分散較差。主要原因在於塗料中無(wú)溶劑,在熔融條件下進行擠壓式混(hún)煉分散,且時間很短。物料間粒徑、粘虔、吸油(yóu)量等指標差異很大,達(dá)到充分的潤濕、包覆及互溶難(nán)虔較大。雖然從(cóng)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(miàn)指出了另一條出路,使得(dé)塗料性能改善有了更多種的(de)選擇。
表麵(miàn)包裹技術的應用
此類原料較為常見,如金屬粉、顏料、填料的包(bāo)覆等,通過(guò)不同包覆材料的選擇能夠(gòu)帶來更優異的性能。
在鋁粉外層包覆二氧化矽或(huò)丙烯酸可有效的提高(gāo)其抗氧化(huà)性,多層包覆下使鋁(lǚ)粉的(de)戶外使用成為可能。最新(xīn)的(de)聚酯包覆型鋁(lǚ)粉依靠外包覆層與底粉更為相近,且避免了吸油量大、帶電與底粉存在(zài)差異(yì)的(de)缺點。在僅使(shǐ)用(yòng)後混的情(qíng)況下加量15%,未出現金屬粉與底(dǐ)粉分離情(qíng)況,且金屬粉效果良好。同時,多層包覆後的鋁粉其閃點也得到了相應的下降,使其(qí)使用(yòng)的安全性(xìng)得到(dào)了提(tí)高。
功能填料通(tōng)過在填料表層包覆不同的有機物料可有效的降低填料吸(xī)油量(liàng),調整使(shǐ)用後塗層的流平與光澤。使(shǐ)用硬脂(zhī)酸包覆後(hòu)的珠光在塗層中能夠得到更好的閃爍效果(guǒ)並減少其用(yòng)量。而采用不(bú)同(tóng)有機物(wù)進行包覆的碳(tàn)酸鈣在提高其穩定性的(de)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(háng)業中一直是最為重要(yào)的工藝。如何有效破壞小顆拉顏(yán)料間的團聚使其穩定的分散在塗料體係中也(yě)是(shì)顏料及設備廠商所研究的重點。粉末塗(tú)料(liào)恰(qià)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(chāo)大的粘度使(shǐ)得顏料分散變得更宏觀。而目前一(yī)種類似於色母粒的預分散(sàn)顏料能夠有效的解決此類(lèi)難題。先以炭黑為例(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(hēi) | 0 | 1.9 |
沉澱(diàn)硫酸鋇(bèi) | 39.3 | 38.4 |
配方中炭黑為德固薩中(zhōng)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 | 50通過 |
水平流動性(200℃) | 24 | 27 |
焦化時(shí)間(200℃) | 78s | 82s |
黑度 | Ⅱ更黑 |
可見預分散炭(tàn)黑在提高炭黑分散性的同時改善了顏(yán)料的潤濕,降(jiàng)低其吸油量。所以在低樹脂量配方中有效的改善了(le)塗層的流平和光澤,而更低的量也(yě)減小了大量(liàng)顏料對(duì)機械性能的影響。如能(néng)夠進一步提高顏料的有效量會是粉末塗(tú)料更為鮮豔的福音。
功能材料結構的作用
珠光的(de)核(hé)決定了其閃爍程度,由(yóu)自然矽到人工矽再到後來的玻璃(lí)珠(zhū)光,我們可以得到不同的(de)變(biàn)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的幹粉流動性。這些都是一些物理狀態在粉末中的有(yǒu)效應用。
在做(zuò)高硬度產品的時(shí)候一般我們都會選擇表層增(zēng)硬(yìng)和體質增硬兩種途(tú)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(yìng)度物質(zhì),那就是莫氏硬度為9的剛王,且我國剛玉儲量(liàng)極大。剛玉主要成分 A1203 ,從煉鋁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(zài)塗(tú)料中的分散是其能否應用的關鍵。
采用粒(lì)徑 5 微米以下(xià)的一水氧化鋁(lǚ)進行高溫鍛燒,能夠得到一種多孔結(jié)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(shù)脂間的結合力得以提高。使用(yòng)黏度略低的固化體係能夠讓體係潤濕(shī)進(jìn)行的更徹(chè)底。此類增硬調料在添加量達(dá)到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(zhèng)壓,10000 個循環的質量損失(shī)可控(kòng)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,但市場上也開始能夠看到一些工藝更(gèng)為複雜的功能(néng)性材料。
1.安(ān)息香包裹的酰胺蠟顆粒
安息香(xiāng)是粉末中應用最為廣泛的除氣劑,但其易黃變、易冒煙的(de)特性也始終為人訴(sù)病。替代產品多數無法到(dào)達其有效效果。那麽(me)控製更少的加量似乎是(shì)目(mù)前最佳的選擇。
通過對安(ān)息香進(jìn)行(háng)霧化並對酞胺蠟進(jìn)行包覆,能夠得到更小的顆粒利於物料分散。霧化的同(tóng)時也增加了安息香的比表麵積,使其能夠更高效的分散於塗層樹脂間。而酞月(yuè)安蠟在體係中可以(yǐ)提高塗層表麵豐滿度並降低粘度(dù)改善流平。因(yīn)提高了(le)安息香的比表麵積也使得(dé)其用量(liàng)降低。通過實驗其加量在0.15-0.2%可達到塗層 50 微米無(wú)針孔,做到脫(tuō)氣良好。加量為0.2%的白色Primd體係(xì)高光配方其(qí)檢測數據如下:
膜厚(hòu)(um) | 55 | 表麵狀態 | 良好(無針(zhēn)孔) |
光(guāng)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(de)聚(jù)乙(yǐ)烯蠟(là)顆(kē)粒
與前麵相似,選用(yòng)霧化技術使聚四氟乙烯蠟(後簡稱PTFE)對聚乙烯蠟(後簡稱 PE 蠟)進行包覆,增大PTFE陀比表麵積的同時降低了物(wù)料比重,使其具有更好的上浮性。PTFE的高焙點也能保證其內部(bù) PE 蠟不(bú)會流出並降低漆膜硬度。同時,也有效的降低了物料成本。
3.金剛砂包覆的(de)N,N`-乙撐雙硬脂酸(suān)酰胺(後(hòu)簡稱EBS)
EBS 在粉末塗料中可作(zuò)為一種流動助劑和增韌劑,但加量過多會使(shǐ)體係玻璃(lí)化溫度(dù)急劇降低,在(zài)近兩年使用量開始(shǐ)下降(jiàng)。使用金(jīn)剛(gāng)砂與 EBS 進行複合可以(yǐ)使其在低(dī)溫段快(kuài)速焙(bèi)融並上浮,在(zài)提高塗料流動性的同時更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來的脆性。在相同配方中加入0.8%PTFE蠟(I號配方(fāng))、0.5%PTFE 包(bāo)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的工Ⅳ號(hào)配方對比(bǐ),最終所(suǒ)得漆膜對比參數(shù)如下(xià):
Ⅰ號 | Ⅱ號 | Ⅲ號 | Ⅳ號 | |
膜厚(hòu) | 70-80 | 70-80 | 70-80 | 70-80 |
衝擊 | ±50通過 | ±50通(tōng)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、安全意(yì)識的加深,粉末塗料作為環境發好塗料的一種將迎來大發(fā)展的春天。各領域的功能型塗料需求不(bú)斷被提出。加深工(gōng)藝(yì)研究已逐步從設備開始走向塗料生產控製及原材料(liào)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粉末行業未來的發展趨勢。
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