20世(shì)紀80年代至今,粉(fěn)末(mò)塗料作為環境友好型塗料的一種曰益被塗料與塗裝行(háng)業人士(shì)所認可。特別是近年來(lái), 環保與可持續發展要求急速上升(shēng)。無論從政府法規還是行業趨勢,低揮發分及無揮發分塗(tú)料都將成(chéng)為塗(tú)料行業 整體發展的主要方向(xiàng)。但隨著多年的發展(zhǎn),粉末(mò)塗料的諸多弊端也始終困擾(rǎo)著從業者,其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(lǎo)生常談的問題,而粉末塗料的物料(liào)分散較差。主(zhǔ)要(yào)原因在(zài)於塗料中無溶劑,在熔融條件下(xià)進行擠壓式混煉分散,且時間很短。物料間粒(lì)徑、粘虔、吸油量等(děng)指標差異很大,達到(dào)充分的(de)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(gǎi)善,在塗料性能方麵提升並不多(duō)。近些年出現了一些預(yù)處理複合(hé)材料在這方麵指出了(le)另一條出路,使得塗料性能改善有了(le)更多種的選擇。
表麵包裹技術的應用
此類原料較(jiào)為(wéi)常見,如金屬粉、顏料(liào)、填(tián)料的包覆等,通過不同包(bāo)覆材料的選擇能夠帶來更優異的性能。
在鋁(lǚ)粉外層(céng)包覆二氧化矽或丙烯酸可有效的提高其(qí)抗氧化性,多層包覆下使鋁粉的(de)戶外使用成為可能(néng)。最新的聚酯包覆型鋁粉依靠外包覆(fù)層與底粉更為相近,且避免了吸油量大、帶電與底(dǐ)粉存在(zài)差異的缺點。在僅使用後混的情況下(xià)加量15%,未出現金屬粉與底粉分離情況(kuàng),且金屬粉效果良好。同時,多層包覆後的鋁粉其閃點(diǎn)也得到了相(xiàng)應的下降,使其使用的安全性(xìng)得到了提高。
功能(néng)填料通過在填料表層(céng)包覆不同的有機物料可有效的降低填料(liào)吸油量,調整使用後塗層的流平與光澤。使用硬(yìng)脂酸包覆(fù)後的珠光在塗層中能夠(gòu)得到更好的閃爍效果並(bìng)減少其用量。而采用不同有機物進(jìn)行(háng)包覆的(de)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(tài),在很多領域得到應(yīng)用。
顏料的分散(sàn)在塗(tú)料行業中一直是最為(wéi)重要的工藝。如何有效破壞小顆拉顏(yán)料間的團聚使其穩定的分散(sàn)在塗料體係中也是顏料及設備廠(chǎng)商所研究的重點。粉末塗料恰恰在此方麵(miàn)與其他種類塗料存在很大差異,過於簡單的工藝和超(chāo)大的粘度使得顏料分散變(biàn)得更宏觀。而(ér)目前一種(zhǒng)類似於色母粒的預分散顏料能夠有效的解決此類難題。先以炭黑為例:
Ⅰ | Ⅱ | |
聚酯(zhǐ)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 |
預分散炭黑 | 0 | 1.9 |
沉澱硫酸鋇(bèi) | 39.3 | 38.4 |
配方中(zhōng)炭黑為德固薩中色素炭(tàn)黑,而預分散炭黑中該炭(tàn)黑的有效成分55%,最(zuì)終指標(biāo)對比如下:
Ⅰ | Ⅱ | |
光澤 | 91 | 96 |
衝擊 | 50通過 | 50通過 |
水平(píng)流動性(xìng)(200℃) | 24 | 27 |
焦化時間(jiān)(200℃) | 78s | 82s |
黑度 | Ⅱ更黑 |
可(kě)見預分散炭黑在提高炭黑分散性的同時改善了顏料的潤濕,降低其吸油(yóu)量。所以在低樹脂量配方中(zhōng)有效(xiào)的改善了塗層的流(liú)平和光澤,而更(gèng)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(yòng)
珠光的(de)核決定了其(qí)閃爍程度(dù),由自然矽(guī)到人工矽再到後來的玻璃珠光,我們可以得到(dào)不同的變化(huà)。同樣,粒徑的改變在提(tí)供物料功能的同時也可以提高粉來的幹粉流動(dòng)性。這些都是一些物理狀態在(zài)粉末中的(de)有效應用。
在做高硬度產品的時候一般我們(men)都會選擇(zé)表(biǎo)層增硬和體質增(zēng)硬兩種途徑。在體質(zhì)增硬(yìng)中最常見的是矽,石英的莫氏硬度可以達到7.5,但(dàn)我們忽(hū)略掉了另一(yī)樣高硬度物質,那就是莫氏硬度為9的剛(gāng)王,且我國剛玉儲量極大。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(hé)有效的提高剛玉在塗料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(háng)高溫鍛(duàn)燒,能夠得到一種多孔結構的剛王微粒(lì)。在提高(gāo)了(le)顆(kē)粒比表麵積的前提下使(shǐ)關於與樹(shù)脂間的結合力得以提高。使用黏度略低的固化體係能夠讓體係潤濕進行的更徹底(dǐ)。此類增硬調料在添加(jiā)量達到40%時,表(biǎo)麵鉛筆硬(yìng)度5一6H 。按 GB/T 1768一2006 漆(qī)膜的耐磨性測定,1kg 正壓(yā),10000 個循(xún)環的質量損失可控製在 100-200mg之間。
複合材料的使用
目前應用中的複合材料多為後混工藝(yì),但市場上也開始能夠看到一些工藝更為複雜的功能性材料。
1.安息香包裹的酰胺蠟顆粒
安(ān)息香是粉末中應用最為廣泛的除氣劑,但其易黃(huáng)變、易冒煙的特性也始(shǐ)終為人訴病(bìng)。替代產品多數無法到達其有效效果。那麽控製更少的加量似乎是目前最佳(jiā)的選擇。
通過對(duì)安息香進行霧化並對酞胺蠟進行包覆,能夠得到(dào)更小(xiǎo)的顆粒利於物料分散。霧化(huà)的同時也(yě)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)安蠟在體係中可以提高塗層表(biǎo)麵豐滿度並降(jiàng)低(dī)粘度改善流平。因(yīn)提高了安息香的比表麵積也使得其用量降低。通過實驗其(qí)加量在0.15-0.2%可達到(dào)塗層 50 微米無(wú)針孔,做到脫氣良好。加量為0.2%的白色Primd體係(xì)高光配方其檢測數據如下:
膜厚(hòu)(um) | 55 | 表麵狀態 | 良好(無針孔) |
光澤 | 94° | 水平流動性(um) | 26.5 |
230℃20min烘(hōng)烤 | 無黃變(biàn) |
2.聚四氟乙烯蠟包裹的聚乙烯蠟顆粒
與前麵相似,選用霧(wù)化技術(shù)使聚四氟乙烯蠟(後簡稱PTFE)對聚乙烯蠟(後簡稱 PE 蠟)進(jìn)行包覆(fù),增大PTFE陀比表麵積的同時降(jiàng)低了物料比重,使其具有更好的上浮性。PTFE的高(gāo)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(wù)料成本。
3.金剛砂包覆的N,N`-乙撐雙硬脂酸酰胺(後簡稱EBS)
EBS 在粉末塗料中可作為一種流動助劑和增(zēng)韌(rèn)劑,但加(jiā)量過(guò)多會使(shǐ)體係玻璃化溫度急劇降低,在近兩年使用量開始(shǐ)下降。使用金剛砂與(yǔ) EBS 進行複合(hé)可以使其在低溫段快速焙融(róng)並上浮,在提高塗料流(liú)動性的同時更好(hǎo)的是金剛砂(shā)分布在塗層表麵,提高塗層表麵硬度。 EBS良好的柔韌性也能彌補(bǔ)金(jīn)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PE蠟(là)(Ⅱ工(gōng)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(shēn),粉末塗料作為環境發好(hǎo)塗料的(de)一種將迎來大發展的春天。各領域的功能型(xíng)塗料需求不斷被提出。加深工藝研究已逐步從設備開(kāi)始走向塗料(liào)生產控製及原材料工藝選擇。更多角(jiǎo)度(dù)、更多(duō)元化的提升塗料綜合指標也必然成為(wéi)粉末行業未來的發展趨勢。
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