粉末涂料新助剂的应用

湖北来斯化工新材料有限公司 李威 陈刚

摘要：本文介绍了粉末涂料助剂的分类,以及几种新型粉末助剂的应用和开发前景。
    1前言
     粉末涂料以固态粉末状存在。粉末一般是指直径小于1毫米的固体颗粒。粉末涂料的生产是将合成树脂、颜料填料、助剂等原材料进行预混合，熔融挤出，压片传送，粉碎过筛等工艺过程，其涂装以静电喷涂为主。因粉末涂料节能环保性能优等特点，是近年来国内外发展***快的涂料品种。有资料表明，若按纯固体分比较，2010年粉末涂料用量将排到涂料的前三位。与此同时，粉末涂料相关的原材料、制粉设备等都有了长足的进步。下面我们主要论述粉末涂料原材料中的助剂部分。
    2 粉末涂料助剂的分类
    助剂是粉末成膜的辅助材料，不能单独成膜，在涂料中的用量较少，助剂总量一般在5%以内，但能有针对性的改变涂料或涂膜的性能。用于粉末涂料的助剂多为固态，或通过载体吸收成为固态，具有性能较稳定，能耐高温等特点。因此粉末助剂有别于同类的油漆助剂，而自成体系。随着粉末涂料的快速发展,粉末助剂品种也不断增多。根据助剂的生产和应用情况,我们将助剂分为以下三大类。
    2.1常规助剂
     常规助剂是生产普通平面型粉末涂料必备的助剂品种，主要包括流平剂、增光剂、***、消光剂、干粉流动剂等。这些助剂有的可改变涂膜的流平性，有的可改变涂膜的光泽，有的可改变粉末在施工时的流动性能，有的可改善粉末的贮存稳定性。常用的流平剂多是聚***酯，也有用清华蓖麻油、聚乙烯醇缩丁醛、醋丁纤维素来做辅助流平剂的。增光剂是用来改善颜料填料分散的偶联剂、分散剂等。粉末消光剂品种很多，有参与反应的化学型，如常用的型号B68、208；不参与反应的物理型，如消光蜡823、3329等。干粉流动剂用得较多的微细粉末，外加到做好的成品粉中，如气相白炭黑M-5,氧化铝C。
    2.2纹理助剂:
     纹理助剂是为掩盖工件表面粗糙度或者取得美观的涂膜效果而发展起来的粉末添加剂，它优化了以前那些繁琐的配方，使粉末达到了较为稳定的美术装饰效果。主要品种有***剂、锤纹剂、砂纹剂、绵绵剂、发泡剂、龟纹剂、点花扩散剂、立体花纹剂等。纹理助剂的用量较小，都在千分之几，一般经过挤出再分散。并且这些助剂对树脂的性能都有较为严格的要求，如粘度、反应活性、玻璃化温度、杂质的含量等。普通***粉，如果树脂中催化剂的含量高，纹路细小或者不出纹。做绵绵纹粉末，要求环氧树脂的有机氯含量不超过0.1%。
    2.3功能助剂:
     功能助剂是改善和扩展涂膜功能的添加剂，此类助剂是几大类助剂中发展速度***快且品种***多的一类，如抗黄变剂、紫外线吸收剂、增电剂、消泡剂、光稳定剂、防粘连剂、增硬剂、偶联剂、附着力促进剂、抗静电剂、导电剂、分散剂、防霉剂、催化剂、热稳定剂、阻燃剂、耐磨剂等。应用在粉末涂料中的这些助剂，只要不太影响粉末性能，可以从涂料或塑料中借鉴。
    3粉末助剂的应用
     常规助剂的效果大同小异,配方也基本一样。如环氧树脂吸收的流平剂用量为4%～5%，二氧化硅吸收的称作通流的流平剂用量在0.8%～1.6%。树脂、固化剂的用量，先确定基料的在配方中的含量，再按推荐配比计算即可，一般固化剂过量5-10%。所以接下来我们只对纹理助剂和功能助剂中的***产品加以说明。
    3.1砂纹剂的应用
     制作砂纹粉末有多种方法，多加填料或气相白炭黑的方法，挤出困难，上粉率不高。我们用的砂纹剂为改性PTTE，与国外各大公司的效果相似，但其价格仅为进口产品的一半左右，这类助剂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，光泽可降到2度。与以前的填料法相比，挤出效率高，对设备的磨损较小，树脂份可多可少，且板面效果细腻均匀，手感好，与有机膨润土配合使用可调整砂粒的大小，若在配方中加入适量的醋丁纤维素可做出丝状纹路效果。目前因为日本***的影响，氟类产品价格飞涨，来斯公司开发出不含氟砂纹剂812，加量与825、207类似，效果等同三叶的tex-61的牌号。目前已经应用到型材粉末中，其耐老化效果与原815类似。
    3.2点花扩散剂的应用:
     类似用水彩笔点出的不同花点的纹路，点花扩散剂在融化时带动颜料扩散，我们称之为点花纹粉末。生产点花粉末需要二步法，即先将点花剂与要扩散的颜料混合挤出，粉碎，保留100-150目中的粉末，称作点粉。所用底粉与常规粉末类似，但可不加流动助剂，按百分之一左右的比例外加点粉即可制成点花粉末。有的粉末中外加几种不同的点粉。此类粉末有一定的污染性，涂装后要稍作清理。
    3.3***剂的应用:
     ***也称作橘纹，我公司的***剂有一步法的品种***剂805和二步法的品种浮化剂K-30。其主要成分分别是醋丁纤维素和聚***酯，对应的进口牌号是CAB-551、2874。这两种助剂的使用配方大体相似,其中805使用方便，生产的粉末***较为均匀，但立体感和抗干扰能力稍差。用浮花剂K-30生产的***粉则立体感和抗干扰能力很强，固化温度变化时纹路效果影响不在，但需两次混合过筛。粉末生产厂家可根据本厂的实际情况自行选择。
    3.4锤纹剂的应用
     制作锤纹粉也有二种方法。采用锤纹剂856可制备出具有树枝状、浅碟状及不同立体感锤纹效果的粉末涂料，较用聚乙烯醇和浮花剂的二次工艺更为简便，所制得的锤纹透明感强，纹理清晰。因配方中树脂份高，需加有机膨润土或二甲基咪唑防流挂。配方中需要添加1%左右的浮型***，可用的国产哈尔滨和章丘，进口PC150,2081,80000A等牌号。也有厂家外加浮花剂，减少工件出现***的缩孔。
    3.5绵绵剂的应用
     绵绵剂主要用于生产绵绵纹(又称水纹或布纹)和网纹粉末。此类粉末的表面效果较为美观，被较多的防盗门厂家使用。但此类粉末有一定的毒性，刺激眼睛，工人在接触该类粉末后易得***。另外该粉末对涂膜的厚度和烘烤温度的要求较为严格，配方中加少量聚酯可调节纹路和改进柔韧性。目前有用于环氧树脂，聚酯树脂，聚氨酯树脂的3类绵绵剂。
    3.6抗黄变剂的应用
     粉末涂料在生产或使用过程中需经过高温挤出和烘烤处理，而部分有机聚合物在高温下发生氧化变性, 颜色变黄。粉末抗黄变剂的作用就在于阻止高分子聚合物在高温下发生黄变，阻止涂膜在室温下使用时间过长发生黄变。抗黄变剂除了有抗黄基团外，还有与粉末树脂相容的接枝基团，同时也增加了涂膜的相容性和外观。一般加入量1%，220℃可保持30分钟不变色。
    3.7紫外线吸收剂的应用:
     本品属于预防性稳定助剂，能强烈吸收270～380nm的紫外光波，突出特点是对热、光稳定性较好,挥发性低，与酚类***剂、受阻胺光稳定剂具有协同作用，可在紫外线危及聚合物分子之前将其吸收，保护聚合物不受紫外线的伤害，从而不同程度地提高涂膜的耐候性。
    3.8粉末增电剂的应用:
     上粉率与粉末的粒径、粒子的带电量、粉末的含水量、喷涂气压、电压等有关。粉末粒子的带电量可通过助剂来改善，我们称之为粉末增电剂。其主要成份为带电基团的有机盐,在粉末配料时加入，混合挤出，，能有效地提高喷涂时粉末粒子的带电量，从而提高上粉率，同时还可克服静电屏蔽效应，使边角或内表面易于上粉。我们测算其用量在千分之二时，一次上粉率可提高26%。目前应用的品种有两类：有机铵盐类的EDI,用于***砂纹等树脂含量低的品种中；有机酯类的N308，应用于高光粉末中。
    3.9粉末消泡剂的应用:
     粉末消泡问题越来越被引起重视。粉末涂层在固化时，工件或涂层本身所夹带的空气到达表面的时间较长，而涂料成膜的时间则相对较短，因此形成气泡或***。消泡剂应用较多的是微细蜡粉类，典型代表是BYK961;国内应用效果***好的牌号是4430；经乙二醇处理的碳酸盐，可应用于各类粉末中。消泡剂4430既能消除粉末本身因含水而形成的气孔，亦能消除铸铁件和铝件因板材造成的气孔，改善粉末粒子的流动性和粉末涂层的流平性，还能替代***消除因***造成的黄变现象。但若粉末涂层的一次喷涂厚度超过200μm，弊病就不能******。
    3.10干粉流动剂的应用
     要实现粉末薄涂化，粉末粒径必须细小。而粉末粒径偏细，粉末粒子易结团，喷涂时易堵枪，固化后有***。干粉流动剂的主要功能是用于降低粉末颗粒之间的摩擦力，从而使安息角降低，改善在喷涂过程中的粉末流化性，延长粉末的贮存期。我们生产的这一品种已得到台湾，新加坡等地厂商的认可。
    3.11防粘增硬系列助剂的应用
     涂膜的表面硬度也备受粉末生产厂家观注，具备优良涂膜的产品往往在包装运输过程中因磨擦划伤，使产品质量大打折扣，我公司的防粘连剂和增硬剂，是一种惰性聚酰胺类材料，能***地解决上述问题，而且有好的防污染性能。也有厂家在做热转印粉末时，加入小于0.5%的防粘连剂。
    4 粉末助剂的发展前景
     目前粉末涂料还存在一些局限性，如粉末施工必须静电喷涂，粉末只能用于金属工件；粉末涂料须高温烘烤成膜，不耐温的木材或塑料，以及体积较大不能进烘炉的工件都不能应用。粉末的流平性和光泽度还达不到某些溶剂型涂料的水平，如汽车面漆，还没有真正意义上可应用的粉末涂料品种。所有这些制约了粉末涂料的应用和发展。国外实力雄厚大公司正在研究这些课题，如近年来国内销售较好的毕克,三叶，德信利，***公司，在国内***城市都设立了销售处。这些材料的国产化研究是我们工作的***。21世纪是功能性涂料的世纪，功能性涂料的发展与助剂的发展密不可分,当前助剂也正朝着功能化和具有多种特性复合的方向发展。