20世紀80年代(dài)至今,粉(fěn)末塗料作(zuò)為環(huán)境友好型塗料的一種曰益被塗料與塗裝行業人士所認可。特別是近年來, 環(huán)保與可持續發展(zhǎn)要求急速上升。無論從政府法規還是行業趨勢,低(dī)揮(huī)發分及無揮發分塗料都將成為(wéi)塗料(liào)行業 整體發展的主(zhǔ)要方向。但(dàn)隨著多年的發展(zhǎn),粉末(mò)塗料的(de)諸(zhū)多弊端也始終困擾著從業者,其中最為重要便是物料的分散。
分散性在(zài)塗料行(háng)業是一(yī)個老(lǎo)生常談(tán)的問題,而粉末塗料的物料分散較差。主要原因在於塗料中無溶劑,在熔融條件下進行(háng)擠壓式混煉分散,且時間很短。物料間粒徑(jìng)、粘虔、吸油量等指標差(chà)異(yì)很大,達(dá)到充分的潤濕(shī)、包覆(fù)及互溶難虔較大。雖然從工藝(yì)、體係粘虔等方麵已作出較大改善,在塗料性(xìng)能方麵提升並不多。近些年出現(xiàn)了一些預處理複合材料在這方麵指出了另一條出路,使得塗料性能改善有了更多種的選擇。
表(biǎo)麵包(bāo)裹技術的應用
此類原(yuán)料較為常見,如金屬粉、顏料(liào)、填(tián)料的包覆等,通過不(bú)同包覆材料的選擇能夠帶來更優異的(de)性(xìng)能。
在鋁粉外層包(bāo)覆(fù)二氧化矽或丙烯酸可有效的提高其(qí)抗氧化性,多(duō)層包覆下使鋁粉的戶外使用成為可(kě)能(néng)。最新的聚酯包覆型鋁粉依靠外包覆層與底(dǐ)粉更為相近,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)後混的情況(kuàng)下加量15%,未出現金屬粉與底粉分離情況,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(yīng)的下降,使其使用的(de)安(ān)全性得到了提高(gāo)。
功能(néng)填料通過在填料(liào)表層包覆不同的有機物料(liào)可有(yǒu)效的降低填料(liào)吸油量,調整使用後塗層的流平與光澤。使用硬脂酸包覆(fù)後(hòu)的珠光在塗層中能夠得到更好的閃爍效果並減少其用量。而采用不同有機物進行包覆的碳酸鈣在提(tí)高其穩定性的前提下也大大改善了表(biǎo)麵狀態,在(zài)很多領域得(dé)到應用。
顏料的分散在塗料行業中一直是最為重要的工藝。如何有效破壞小顆(kē)拉顏料間(jiān)的團聚使其穩定的分散(sàn)在塗料體係中也是顏料及設(shè)備廠商(shāng)所研究(jiū)的重點。粉末塗料恰恰在此(cǐ)方麵與其(qí)他種類塗料存在很大(dà)差異,過於簡(jiǎn)單的工藝和超大的粘度使得顏料分散變得更宏觀。而(ér)目前一種類似於色母粒的預分(fèn)散顏料能(néng)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 | 39.3 | 38.4 |
配方中炭黑為(wéi)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(jī) | 50通過 | 50通過 |
水平流動性(200℃) | 24 | 27 |
焦化時間(200℃) | 78s | 82s |
黑度 | Ⅱ更黑 |
可見預(yù)分散炭黑(hēi)在提高炭(tàn)黑分(fèn)散性的同時改善了顏料的潤濕,降低其吸油量。所以在(zài)低樹脂量(liàng)配方中有效的改善了塗層的(de)流平和光澤,而更低的(de)量也減小了大量顏料對機械性能的影響。如能(néng)夠(gòu)進一步提高顏(yán)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)核決定了其閃(shǎn)爍(shuò)程度,由自然矽(guī)到人工矽再到後來的玻璃珠光,我們可以得到不同的變化(huà)。同樣,粒徑的改變(biàn)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(zài)粉末中的有效應用。
在做高硬度產品(pǐn)的時候一般我們都會選擇表層增硬和體質增硬兩種途(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(yī)樣高硬度物質,那就是莫氏硬度為9的(de)剛王,且我國剛玉儲量極大。剛玉主要(yào)成分 A1203 ,從煉鋁所用的白剛玉到最為礦渣的黑(hēi)剛玉品種眾多,如何有效的提高剛玉在(zài)塗料中的分散是其能否應(yīng)用的關鍵。
采用粒徑 5 微米以下的(de)一水氧化鋁進(jìn)行高(gāo)溫鍛燒,能夠得到一種多孔(kǒng)結構的(de)剛王微粒。在提高了顆粒比表(biǎo)麵積的前提下使關於(yú)與樹脂間的結合力得以提高。使(shǐ)用黏度略低的固化體係(xì)能夠讓體係潤濕進行的更徹底。此類增硬調(diào)料在添加量達到40%時,表麵鉛筆硬度5一6H 。按 GB/T 1768一2006 漆膜的(de)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(zhī)間。
複(fù)合材料(liào)的使(shǐ)用
目前(qián)應(yīng)用中的複合材料多為後混工(gōng)藝,但市場上也開始能夠看到一些工藝更為複雜的功(gōng)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,但其易黃變、易冒(mào)煙的特性也始終為人訴病。替代產品多數無法到達(dá)其有效效果。那麽控製更少的加量似乎是目前最佳的(de)選擇。
通過對安息香進行霧化並對酞胺蠟進行包覆,能夠得(dé)到更小的顆粒利於物料分散。霧化的同時也(yě)增加了(le)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(tài)月安蠟在體係中可以提(tí)高塗層表麵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)也使得其用量降低。通過(guò)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(pèi)方其檢測數據如下:
膜厚(um) | 55 | 表(biǎo)麵狀態 | 良好(無針孔) |
光澤 | 94° | 水平流動性(um) | 26.5 |
230℃20min烘烤 | 無黃變 |
2.聚四氟(fú)乙(yǐ)烯蠟包裹(guǒ)的聚乙烯(xī)蠟顆粒
與前麵相似(sì),選用霧(wù)化技術使聚四氟乙烯蠟(後(hòu)簡(jiǎn)稱PTFE)對聚乙(yǐ)烯蠟(後簡稱 PE 蠟)進行包覆,增大PTFE陀比表麵積(jī)的同時降低了物料比重,使其具有更好的上浮性(xìng)。PTFE的高焙點也(yě)能保證其內部 PE 蠟不會流出並降低漆(qī)膜硬度。同時,也有效的降低了(le)物料成本。
3.金剛砂包覆的N,N`-乙撐雙(shuāng)硬脂酸酰胺(àn)(後簡稱EBS)
EBS 在粉末塗料中(zhōng)可作(zuò)為一種流動助劑和增韌劑,但加量過多會使體係玻(bō)璃化溫(wēn)度急劇(jù)降低,在近兩年使用量開始下降。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(tí)高塗料流動性(xìng)的同時(shí)更(gèng)好的(de)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(róu)韌性也能彌(mí)補金(jīn)剛砂所帶來的(de)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(Ⅱ工號配方)、 0.5 %金剛砂包覆 EBS(Ⅲ工號配方)與不加任何增(zēng)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(hào) | Ⅳ號 | |
膜厚 | 70-80 | 70-80 | 70-80 | 70-80 |
衝擊 | ±50通過 | ±50通過(guò) | ±50通過 | ±50通(tōng)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(kuàng) | 有 | 有 | 無 | 無 |
隨著環(huán)保、安全意識的加深,粉(fěn)末塗料作為環(huán)境發好塗料(liào)的一種將迎(yíng)來大發展的春天。各領域的功能型塗料需(xū)求不斷被(bèi)提出。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、更多元化的提升塗料綜合指標也必然(rán)成為粉末行業未來的發展趨勢(shì)。
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