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如今粉末涂料的技术进展及产品趋势
时间:2021-08-17 16:50:02 点击次数:465

粉末涂料具有不含有机溶剂、无污染、低公害、工序简单、节约能源、涂装效率高、保护和装饰综合性能好、可一-次成膜等特点,它是一种新型“绿色涂料”。粉末涂料及其涂装技术是继水性涂料以后,在涂料行业上的又一次技术革命,具有独特的经济效益和社会效益,受到全世界的重视并获得飞速发展1。本文对粉末涂料的特点、种类和发展趋势作了较详细的综述。

1粉末涂料的特点

粉末涂料与传统有机溶剂涂料相比有很多优点2:粉末涂料不含有机溶剂,避免了有机溶剂带来的火灾、中毒和运输中的危险,同时也是一种有效的节能措施;无有机溶剂挥发,对大气无污染,容易保持环境卫生;涂料利用率高,涂料的利用率可达95%,溅落的粉末可以回收利用;涂膜的性能和耐久性比溶剂型涂料有很大改善;施工和操作方便,一次性涂布可得到厚度30 ~50um,容易获得高厚度涂膜,涂膜厚度容易控制,涂装效率高,为一般涂料的3~5倍。

粉末涂料种类

粉末涂料种类很多,主要有热塑性和热固性两大类3。热塑性涂料是以热塑性树脂为成膜物质,热塑性树脂随温度升高而变软、熔融并流平成膜,冷却变硬形成固体漆膜。太2注协基团的聚合物和交联剂组成。另外,也还有一些其它类型的粉末涂料。

2.1热固性粉末涂料

包括端羧基聚酯和交联剂TGIC组成的聚酯粉末涂料、热固性聚酯环氧型涂料、环氧粉末涂料、聚氨酯粉未涂料、丙烯酸粉末涂料、丙烯酸/聚酯粉末涂料等。

端羧基聚酯和交联剂TCIC组成的聚酯粉末涂料所得漆膜光泽高,耐化学药品性好,防腐性、耐候性和保光性都很好。但由于TCIC可能对人体有害,其发展势头受到影响。

热固性聚酯环氧型涂料是以聚酯为主要成膜物质,加环氧树脂以及其它助剂加工而制成的粉末涂料,是一-种混合型粉末涂料。环氧树脂起到了降低成本、赋予漆膜耐腐蚀性、耐水性等作用,而聚酯树脂则可改善漆膜的耐候性和柔韧性[5]

环氧粉末涂料是以双酚A环氧树脂为主体,加人适量的助剂,在一定的温度下混炼、冷却粉末而成。它无污染,熔融粘度低,涂膜坚固,流平性好,不需要底漆,涂膜机械性能好,有优异的反应活性和贮藏稳定性,耐腐蚀性、耐药品性能好,涂料的配色好,固化剂选择范围宽,应用范围广l6}

聚氨酯粉末涂料是由羟端基的聚酯和各种封闭型多异氰酸酯为成膜物质的粉末涂料,由羟基和异氰酸酯反应生成含氮基甲酸酯结构的聚氨酯交换膜。该涂料有突出的流动性,漆膜光泽高、耐候性好、机械物理性能和耐化学性都十分优越[7.!

丙烯酸粉末涂料有优良的耐候、保光、装饰耐污染,物理性能和电气绝缘性能良好,涂抹平整光亮,色泽浅谈,透明性好,可配多种颜色,是一个具有高装饰性能的涂料。

2.2热塑粉末涂料

包括聚乙烯粉末涂料、含氟粉末涂料、聚苯硫醚粉末涂料、乙烯/醋酸乙烯粉末涂料、醋丁纤维素和醋丙纤维素粉末涂料。

聚乙烯粉末涂料一般由低密度聚乙烯制造,该涂料耐矿物、耐碱、耐盐类和化学药品性能好,涂膜拉伸强度、表面硬度和冲击强度等物理机械性能好,涂膜电性能好。

含氟粉末涂料常见的为偏氟乙烯涂料,该涂料具有耐候性、耐污性及耐热性、耐冲击性能好,可在200℃左右固化,可不需高温,烧结成膜。聚氟乙烯粉末涂料用在化工防腐等方面。

尼龙粉末涂料广泛用作涂料,有优异的特性。尼龙粉末涂料有优异的吸水性、耐磨性、耐磨蚀、耐酸碱盐及抗冲击性和柔韧性等力学性能9]。在粉末涂料中,粉末颗粒大小和颗粒度分布是影响涂抹性能的重要因素l10],不同粉末涂料适宜采用不同的粒径11]

2.3其它粉末涂料

电泳粉末涂料是在有电泳性质的阳离子树脂(或阴离子树脂)溶液中,使粉末涂料均匀分布分散而得到的涂料。电泳粉末涂料涂装效率高,容易控制膜厚度,涂抹性能高,安全卫生性好,涂料利用率高。

水分散粉末涂料是由树脂、固化剂、颜料、填料及其助剂熔融混合、冷却、粉碎、过筛得到的粉末涂料。该涂料既有水性涂料的优点,又有粉末涂料的特点。

此外还有导热防腐粉末涂料;有机硅改性的粉末涂料以及其它特种涂料等。

3粉末涂料的发展趋势

粉末涂料具有很大的发展潜力、改善环境是21世纪发展的主题,随着人们环保意识的增加,粉末涂料在工业涂料中的比例将会增加,粉末涂料将向以下几个方向发展

3.1花纹粉末涂料

按花纹形态可分为皱纹、锤纹、龟纹、网纹、不规则纹等。皱纹特点是胶化时间短,熔融流平和固化开始阶段有一定重叠,可加人一些填料改性,得到皱纹涂膜。该涂料尤其适合用于热轧钢工件上。锤纹是通过加入特殊的锤纹助剂改性得到。龟纹粉末涂料是在粉末涂料中加入一些漂浮剂、漂浮颜料及凹面形成剂以及其它一些助剂而成,固化后,涂膜的色彩鲜艳夺目,龟纹排列规则,装饰性强。涂抹表面凸凹不平的花纹,既具立体感,又可增大工件表面的摩擦力,使其不易打滑,又耐磨12。开发多种复合花纹的涂膜,其范围从低光泽性、高抗摩擦性的细纹涂膜到可遮盖粗糙低材粗纹的涂膜以满足多方面需要是未来涂料的发展方向之一。

3.2低温固化粉末涂料

粉末涂料不管是热塑性或是热固性,成膜温度均在180 ~200℃左右,个别在300~ 350℃,固化时间长(10~ 30min),这限制其只能用于金属等耐热基材,并且费时,相对能耗较大。因每降低10,大约节能10%,为节约能源,降低成本,扩大粉末涂料的涂装范围,更好地与溶剂型涂装线接轨,粉末涂料必须向低温固化型方向发展。可通过降低树脂本身地熔溶温度、粘度软化点、增加树脂的官能团,提高交联度、加入适当的助剂、应用适当的催化剂等多种手段来实现粉末涂料的低温固化[24。降低粉末涂料的固化温度,不仅可以加快自动生产线的生产速度和提高生产效率,节约能源,而且使粉末涂料的应用范围大大的增加。因此,开发低温或常温固化型粉末涂料也是未来趋势之一。

3.3UV固化粉末涂料

UV固化粉末涂料是将粉末涂料和UV固化技术相结合的新技术,采用UV固化技术可以降低固化温度,提高生产效率,节约能源降低成本。因而该技术受到很多学者的关注。

该涂料最大特征是工艺上分为两个明显的阶段,涂层在熔融流平阶段不会发生树脂的早期固化,从而为涂层充分流平和驱除气泡操作提供了充裕的时间,这样就从根本上克服了热固化粉末涂料的顽疾,也消除了UV固化液态涂料的不足。采用UV固化技术可以明显降低加热和固化过程的温度(120~ 140),提高生产效率,不但更加节省资源、能源、人力、时间和空间,而且避免了对基材的过分加热,开辟了粉末涂料更广阔的应用领域,如用于木材、塑料、纸张、热敏合金和含有热敏零件的金属元件等方面。

3.4纳米、薄层粉末涂料

粉末涂料微细化后,可以和成蜡技术结合,做成微粒蜡添加剂,用于水性涂料、溶剂型涂料、紫外线固化型涂料及一些活性系统,在油墨行业更有广阔的发展前景;微细粒粉末涂料具有优良的流动性,被称之为“第三流体”,因此可以像水一样的喷涂,给涂装技术创造了良好施工条件;涂装时可以得到薄的漆膜,且涂膜无针孔、桔皮等弊病,为粉末涂料涂装薄膜奠定了基础。通常溶剂型涂膜厚度为20~ 30un。而一般粉末涂料涂膜为60 ~70um。涂膜太厚,在施工和应用上受到限制。另一方面涂膜太厚,浪费涂料。因而,必须向微细、薄膜化方向发展,开发纳米及涂层厚度仅为20~30m 的微细、薄层彩色粉末涂料,换色容易,只需I0min左右,热效率高,烘烤时间短,可以满足对装饰性要求较高的工件应用。

3.5低光泽粉末涂料

随着科技的进步,树脂的合成技术也在不断提高。当今树脂合成技术已发展到可在不影响涂膜和机械强度的前提下,降低涂层的光泽度。运用嵌段、交替和接枝共聚等技术,对树脂进行改性,来降低树脂的光泽度。如采用接枝共聚制成在侧链上聚丙烯酸酯的改性环氧树脂,使环氧树脂型粉末涂层的光泽度降至3%,并可提高其耐冲击强度。另外选择适当的的消光固化剂如硬脂酸盐、氢化蓖麻油、石蜡、聚乙烯蜡等也可降低涂层的光泽度。这些涂料将在光学仪器仪表等方面有广阔的应用前景。

3.6透明粉末涂料

从涂层的总体外观、平整性、透明度和耐候性等性能来看,透明粉末涂料已有较大的改进。高质量的聚酯、丙烯酸和环氧树脂粉末涂料已逐渐取代溶剂型涂料、这些涂料外观性好、透明度局、有仇良的耐候性,涂膜可有多种颜色。同时也可加少量的金属粉末对其改性得到金属闪光粉末涂料,注意金属粉末的量不宜太多。该涂料在汽车、管道、金属制品的外表面应用前景广阔。

3.7研究开发新型粉末涂料固化剂、助剂

研究开发新型固化剂,如在聚酯/TCIC粉末涂料中,HAA(羟基酰氨)、四甲氧甲基甘脲和低

环氧化合物代替有毒的TGIC固化剂。在聚酯/IPDl粉末涂料中,以无封闭剂的新型固化剂代替以C-已内酰胺作封闭剂IPDI固化剂,在环氧粉末涂料中,开发新型潜固化剂和促进剂、使粉末涂料向低温固化和多品种方向发展。助剂对粉末涂料的制备和涂膜性能起重要作用。要增加粉末涂料的品种以满足不同用户的要求,必须加快对流平剂、增光剂、消光剂、防流挂剂和美术花纹剂等粉末涂料用助剂的开发研究以便提高粉末涂料的性能。

3.8特种功能粉末涂料开发

在环氧或改性环氧树脂、聚酯、聚氨酯、丙烯酸树脂等中,往往引入氟、硅等原子或聚合物,制备出高耐候性或耐高温的防火粉末涂料;加入CrOy- Fe0,、含钻y- Fe0磁粉,做成磁性粉末涂料,以及加入相应物质制成抗菌、除臭等功能性粉末涂料,这些方面均有广阔的应用前景。

另外在功能性粉末涂料、预涂用粉末涂料、美术化粉末涂料方面也有广阔的发展前景。

4结语

随着人们环保意识的加强,人们将会越来越喜欢“绿色涂料”。科技是不断发展的,21世纪科技工作者将会开发越来越多的新型的高档的多种功能的粉末涂料,以满足人们日益增长的需要,粉末涂料在21世纪将会有广阔的发展前景。



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