• 粉末涂料新助劑的應用

                                     1前言
         粉末涂料以固態粉末狀存在。粉末一般是指直徑小于1毫米的固體顆粒。粉末涂料的生產是將合成樹脂、顏料填料、助劑等原材料進行預混合,熔融擠出,壓片傳送,粉碎過篩等工藝過程,其涂裝以靜電噴涂為主。因粉末涂料節能環保性能優等特點,是近年來國內外發料品種。有資料表明,若按純固體分比較,2010年粉末涂料用量將排到涂料的前三位。與此同時,粉末涂料相關的原材料、制粉設備等都有了長足的進步。下面我們主要論述粉末涂料原材料中的助劑部分。
    2 粉末涂料助劑的分類
        助劑是粉末成膜的輔助材料,不能單獨成膜,在涂料中的用量較少,助劑總量一般在5%以內,但能有針對性的改變涂料或涂膜的性能。用于粉末涂料的助劑多為固態,或通過載體吸收成為固態,具有性能較穩定,能耐高溫等特點。因此粉末助劑有別于同類的油漆助劑,而自成體系。隨著粉末涂料的快速發展,粉末助劑品種也不斷增多。根據助劑的生產和應用情況,我們將助劑分為以下三大類。
        2.1常規助劑
         常規助劑是生產普通平面型粉末涂料必備的助劑品種,主要包括流平劑、增光劑、安息香、消光劑、干粉流動劑等。這些助劑有的可改變涂膜的流平性,有的可改變涂膜的光澤,有的可改變粉末在施工時的流動性能,有的可改善粉末的貯存穩定性。常用的流平劑多是聚丙烯酸酯,也有用清華蓖麻油、聚乙烯醇縮丁醛、醋丁纖維素來做輔助流平劑的。增光劑是用來改善顏料填料分散的偶聯劑、分散劑等。粉末消光劑品種很多,有參與反應的化學型,如常用的型號B68、208;不參與反應的物理型,如消光蠟823、3329等。干粉流動劑用得較多的微細粉末,外加到做好的成品粉中,如氣相白炭黑M-5,氧化鋁C。
        2.2紋理助劑:
         紋理助劑是為掩蓋工件表面粗糙度或者取得美觀的涂膜效果而發展起來的粉末添加劑,它優化了以前那些繁瑣的配方,使粉末達到了較為穩定的美術裝飾效果。主要品種有皺紋劑、錘紋劑、砂紋劑、綿綿劑、發泡劑、龜紋劑、點花擴散劑、立體花紋劑等。紋理助劑的用量較小,都在千分之幾,一般經過擠出再分散。并且這些助劑對樹脂的性能都有較為嚴格的要求,如粘度、反應活性、玻璃化溫度、雜質的含量等。普通皺紋粉,如果樹脂中催化劑的含量高,紋路細小或者不出紋。做綿綿紋粉末,要求環氧樹脂的有機氯含量不超過0.1%。
        2.3功能助劑:
         功能助劑是改善和擴展涂膜功能的添加劑,此類助劑是幾大類助劑中發展速度種類,如抗黃變劑、紫外線吸收劑、增電劑、消泡劑、光穩定劑、防粘連劑、增硬劑、偶聯劑、附著力促進劑、抗靜電劑、導電劑、分散劑、防霉劑、催化劑、熱穩定劑、阻燃劑、耐磨劑等。應用在粉末涂料中的這些助劑,只要不太影響粉末性能,可以從涂料或塑料中借鑒。
    3粉末助劑的應用
         常規助劑的效果大同小異,配方也基本一樣。如環氧樹脂吸收的流平劑用量為4%~5%,二氧化硅吸收的稱作通流的流平劑用量在0.8%~1.6%。樹脂、固化劑的用量,先確定基料的在配方中的含量,再按推薦配比計算即可,一般固化劑過量5-10%。所以接下來我們只對紋理助劑和功能助劑中的重點產品加以說明。
        3.1砂紋劑的應用
         制作砂紋粉末有多種方法,多加填料或氣相白炭黑的方法,擠出困難,上粉率不高。我們用的砂紋劑為改性PTTE,與國外各大公司的效果相似,但其價格僅為進口產品的一半左右,這類助劑用量在千分之一左右,加入粉末涂料中可起到物理分隔、消光起砂等作用,光澤可降到2度。與以前的填料法相比,擠出效率高,對設備的磨損較小,樹脂份可多可少,且板面效果細膩均勻,手感好,與有機膨潤土配合使用可調整砂粒的大小,若在配方中加入適量的醋丁纖維素可做出絲狀紋路效果。目前因為日本地震的影響,氟類產品價格飛漲,來斯公司開發出不含氟砂紋劑812,加量與825、207類似,效果等同三葉的tex-61的牌號。目前已經應用到型材粉末中,其耐老化效果與原815類似。
        3.2點花擴散劑的應用:
         類似用水彩筆點出的不同花點的紋路,點花擴散劑在融化時帶動顏料擴散,我們稱之為點花紋粉末。生產點花粉末需要二步法,即先將點花劑與要擴散的顏料混合擠出,粉碎,保留100-150目中的粉末,稱作點粉。所用底粉與常規粉末類似,但可不加流動助劑,按百分之一左右的比例外加點粉即可制成點花粉末。有的粉末中外加幾種不同的點粉。此類粉末有一定的污染性,涂裝后要稍作清理。
        3.3皺紋劑的應用:
         皺紋也稱作橘紋,我公司的皺紋劑有一步法的品種皺紋劑805和二步法的品種浮化劑K-30。其主要成分分別是醋丁纖維素和聚丙烯酸酯,對應的進口牌號是CAB-551、2874。這兩種助劑的使用配方大體相似,其中805使用方便,生產的粉末皺紋較為均勻,但立體感和抗干擾能力稍差。用浮花劑K-30生產的皺紋粉則立體感和抗干擾能力很強,固化溫度變化時紋路效果影響不在,但需兩次混合過篩。粉末生產廠家可根據本廠的實際情況自行選擇。
        3.4錘紋劑的應用
         制作錘紋粉也有二種方法。采用錘紋劑856可制備出具有樹枝狀、淺碟狀及不同立體感錘紋效果的粉末涂料,較用聚乙烯醇和浮花劑的二次工藝更為簡便,所制得的錘紋透明感強,紋理清晰。因配方中樹脂份高,需加有機膨潤土或二甲基咪唑防流掛。配方中需要添加1%左右的浮型鋁粉,可用的國產哈爾濱和章丘,進口PC150,2081,80000A等牌號。也有廠家外加浮花劑,減少工件出現露底的縮孔。
        3.5綿綿劑的應用
         綿綿劑主要用于生產綿綿紋(又稱水紋或布紋)和網紋粉末。此類粉末的表面效果較為美觀,被較多的防盜門廠家使用。但此類粉末有一定的毒性,刺激眼睛,工人在接觸該類粉末后易得紅眼病。另外該粉末對涂膜的厚度和烘烤溫度的要求較為嚴格,配方中加少量聚酯可調節紋路和改進柔韌性。目前有用于環氧樹脂,聚酯樹脂,聚氨酯樹脂的3類綿綿劑。
        3.6抗黃變劑的應用
         粉末涂料在生產或使用過程中需經過高溫擠出和烘烤處理,而部分有機聚合物在高溫下發生氧化變性, 顏色變黃。粉末抗黃變劑的作用就在于阻止高分子聚合物在高溫下發生黃變,阻止涂膜在室溫下使用時間過長發生黃變??裹S變劑除了有抗黃基團外,還有與粉末樹脂相容的接枝基團,同時也增加了涂膜的相容性和外觀。一般加入量1%,220℃可保持30分鐘不變色。
        3.7紫外線吸收劑的應用:
         本品屬于預防性穩定助劑,能強烈吸收270~380nm的紫外光波,突出特點是對熱、光穩定性較好,揮發性低,與酚類抗氧劑、受阻胺光穩定劑具有協同作用,可在紫外線危及聚合物分子之前將其吸收,保護聚合物不受紫外線的傷害,從而不同程度地提高涂膜的耐候性。
        3.8粉末增電劑的應用:
         上粉率與粉末的粒徑、粒子的帶電量、粉末的含水量、噴涂氣壓、電壓等有關。粉末粒子的帶電量可通過助劑來改善,我們稱之為粉末增電劑。其主要成份為帶電基團的有機鹽,在粉末配料時加入,混合擠出,,能有效地提高噴涂時粉末粒子的帶電量,從而提高上粉率,同時還可克服靜電屏蔽效應,使邊角或內表面易于上粉。我們測算其用量在千分之二時,一次上粉率可提高26%。目前應用的品種有兩類:有機銨鹽類的EDI,用于皺紋砂紋等樹脂含量低的品種中;有機酯類的N308,應用于高光粉末中。
        3.9粉末消泡劑的應用:
         粉末消泡問題越來越被引起重視。粉末涂層在固化時,工件或涂層本身所夾帶的空氣到達表面的時間較長,而涂料成膜的時間則相對較短,因此形成氣泡或針孔。消泡劑應用較多的是微細蠟粉類,典型代表是BYK961;國內應用效號是4430;經乙二醇處理的碳酸鹽,可應用于各類粉末中。消泡劑4430既能消除粉末本身因含水而形成的氣孔,亦能消除鑄鐵件和鋁件因板材造成的氣孔,改善粉末粒子的流動性和粉末涂層的流平性,還能替代安息香消除因安息香造成的黃變現象。但若粉末涂層的一次噴涂厚度超過200μm,弊病就不能根除針孔。
        3.10干粉流動劑的應用
         要實現粉末薄涂化,粉末粒徑必須細小。而粉末粒徑偏細,粉末粒子易結團,噴涂時易堵槍,固化后有疤痕。干粉流動劑的主要功能是用于降低粉末顆粒之間的摩擦力,從而使安息角降低,改善在噴涂過程中的粉末流化性,延長粉末的貯存期。我們生產的這一品種已得到臺灣,新加坡等地廠商的認可。
        3.11防粘增硬系列助劑的應用
         涂膜的表面硬度也備受粉末生產廠家觀注,具備優良涂膜的產品往往在包裝運輸過程中因磨擦劃傷,使產品質量大打折扣,我公司的防粘連劑和增硬劑,是一種惰性聚酰胺類材料,能完解決上述問題,而且有好的防污染性能。也有廠家在做熱轉印粉末時,加入小于0.5%的防粘連劑。


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