粉末涂料呈现四化发展趋势粉末涂料呈现四化发展趋势1廖小璇

粉末涂料呈现“四化”发展趋势,粉末涂料呈现“四化”发展趋势

世界涂料工业进入20世纪90年代以来，以高于其它涂料的速度较快发展。由于全球面临环境恶化的难题，因此具有无溶剂、低污染优势的粉末涂料在世界涂料市场中所占比例越来越大。世界工业涂料向环保型涂料方向发展的趋势已经形成，传统的低固体分涂料由于存在大量有害溶剂挥发物，受到世界各国VOC法规严格限制，产量将逐渐下降，最终将逐步被淘汰，其市场占有率将由2000年的30.5%下降到2010年的7%，而无污染、环保型的粉末涂料将由2000年的12%上升至2010年的20%，仅次于水性涂料 随着科学技术的迅速发展，粉末涂料的类型和品种与日俱增，目前正在向制造工艺超临界流体化、色彩多样化、专用产品高端化、涂装薄膜化“四化”方向发展。——制造工艺超临界流体化 超临界流体是一种处于特定温度和压力下的流体物质，C02就是一种最常用的超临界流体(SCF)，C02的临界温度为31.1℃、临界压力为7.476×106Pa。它不需要特殊的高压设备，在工业上具有实用性。C02在发酵厂、合成氨厂等有大量生产，可以廉价获得。C02超临界流体与普通有机溶剂一样具有很强的溶解力，可用于工业物质的萃取和分离。它也能溶解涂料用的树脂，其溶解力与庚烷相似，作为溶剂与稀释剂相近。美国Ferro公司首先开发成功VAMP新工艺——使用超临界C02流体的湿法工艺。据称，其制造过程并不复杂，粉末涂料的原材料经料斗投入配有混合桨叶的压力容器中，接着将C02充入该容器中，达到超临界流态，在操作条件下经过充分搅拌后，通过常压容器出料，粉碎后得到粉末涂料。传统的熔融混合挤出工艺的主要缺点是生产工序长、物料分散不充分，调色困难。VAMP新工艺的主要优点则是由于降低了加工温度，避免了局部预反应现象的发生，从而提高了产品的重现性和质量。此外，由于能用熔融粘度较低的原料来配制产品，从而提高了粉末涂料的熔融流动性，可获得比传统粉末涂料更薄的涂层。通过应用研究发现，VAMP新工艺粉末涂料，微细粒子粉末涂料和用于木材、塑料的低温(≤93℃)固化型粉末涂料技术已取得可喜进展。该新工艺可彻底防止制粉过程中的胶化，产品质量稳定，特别适用于制造薄膜型粉末涂料和UV固化型粉末涂料，对推动粉末涂料在汽车、木材家具、塑料上的应用有重大意义。——色彩多样化 粉末涂料的配色往往存在批次之间的色差问题。为此Merck公司采用Benda-Lutz的粘结新工艺，将片状颜料粘接于干粉粒子表面而不损伤颜料的片状结构，该工艺具有高度的色彩一致性。Engelhard公司开发出9种适用于粉末涂料的明亮有机颜料。Akzo Nobel公司开发出粉末涂料的配色体系，能快速配制成各种光泽、各种色调的粉末涂料。Backer粉末涂料公司开发了一系列具有模拟木材纹理效果的粉末涂料，能显示出涂漆木材的表面花纹。Ciba Geigy和Sun化学公司成功开发了有机颜料预分散体，可以很好地解决浅色和深色粉末涂料存在的色饱和度问题。采用有机颜料预分散体可减少批次之间的色差，减少称量的误差，这是由于增加了颜料制剂的用量之故。因此，用白色颜料和少量彩色颜料调配粉末的颜色已成为一件易事，用炭黑调配颜色尤为如此。这种预分散体的高着色力也使所用的颜料用量减少。 有机颜料预分散体是通过将有机颜料配制成含40%～50%水的湿“滤饼”，再与树脂在捏合机中混合而制成的。通过一系列加工工艺将水从颜料表面挤出，分散在Tg约为58 ℃的聚酯树脂中，适用于室内装饰，具有良好的热稳定性。对常用的粉末涂料树脂和固化剂而言具有化学稳定性，颜料颗粒均匀，在薄涂层、高光泽粉末涂料中具有良好的性能。在粉末涂料生产中中间产品的贮存应尽可能少，基于这种思路Akzo Nobel粉末涂料公司开发出一种独特的粉末涂料，它能快速配色，提供任意颜色的粉末涂料配方，包括 RAL色、BS色、NCS色和非标准的各种色调，光泽度20%～90%，并采用了无TGIC的聚酯体系。这种工艺可自动化操作，在很短的时间内生产出合格的产品。它可提供有光、缎光、平光的各种面漆。通过使用一种独特的消光基料，可得到平光聚酯粉末涂料，其平整度要比传统的平光聚酯粉末涂料好很多。该公司计划在欧洲和世界各地建立更多的配色系统。——专用产品高端化专用产品高端化主要表现在两个方面。 一是木器粉末涂料的专用化。科研人员现已研制开发出可在100 ℃以下低温固化的粉末涂料体系，它的推广应用可将木器粉末涂料专用化，并成为传统工业木器涂料的有力竞争对手。尽管橱房和家具行业的要求较高，必须喷涂4～5道涂层，才能达到要求，目前液态涂料在工业木器涂料市场上仍占主导地位。水性涂料开始进入木器涂装市场，其缺点是所含助溶剂和水的挥发速率慢，而用粉末涂料涂装木器时可避免使用各种底漆，涂覆1道就可完成溶剂型涂料的多道工序。由于木材含水分为6%～10%，因此它具有良好的导电性，用摩擦喷枪即可实现粉末涂料在木材上的最佳施工应用。其中Sigma涂料公司根据粉末涂装藤木、榉木和MDF表面的经验，总结出成功涂装这些底材的重要指标是必须具有良好的边缘覆盖性、流动性、表面硬度、耐划伤性、耐化学品性、打磨性及在打底表面的罩光性，由此研制开发出2种粉末涂料底漆体系。虽然这2种新产品在表面硬度和流动性方面尚不能满足家具工业的要求，但它们用作底漆体系具有许多明显的优势。它们结合了IR和UV两种固化方式，具有施工简单、机械性能很好、上粉率高和边缘覆盖性良好，无粉末吸入木质底材中等优点。第一种粉末底漆是环氧型的，可在其上用液态涂料罩涂，具有优良的流动性和打磨性；第二种产品是环氧，聚酯混合型体系，可用作面漆。 二是汽车粉末涂料的高性能化。汽车用涂料要求高耐候性、高耐腐蚀性、高耐磨性，以及耐热、保光、保色等高性能，目前汽车车身采用干粉态或浆液态粉末涂料涂装已获得成功。它们或作为底漆、单层涂料，或作为罩光面漆。在美国已有11家通用汽车(GM)和克莱斯勒(Chrysler)的生产厂工业化采用粉末涂料作为头二道合一底漆。在德国BMW汽车厂透明粉末涂料已开始应用。比较好的透明面漆用粉末涂料是甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)型丙烯酸体系。美国Ferro公司开发的VAMP新工艺适于加工汽车粉末涂料。它的优点是：(1)全封闭的VAMP体系避免了周围环境中的粉尘和纤维的污杂而影响粉末涂料的洁净度；(2)粒子的形状可以控制；(3)粉末涂料具有优良的摩擦带电性，因为摩擦带电的主要优点是粉末能渗透到难以到达的部位，所获得的涂膜厚度分布均匀；(4)能获得较薄的涂膜；(5)加工温度低，防止GMA丙烯酸树脂的氧化，进而防止涂膜的黄变；(6)该新工艺可使预反应减到最小，有利于粉末的流动和流平，并且重现性能好；(7)有利于低温固化粉末涂料的加工：(8)采用结晶聚合物配制粉末涂料，提高贮存稳定性，降低熔融粘度，这对透明涂层的流动性和流平性影响很大。——粉末涂料薄膜化 粉末涂料薄膜化已出现新的新趋向，主要体现在以下几个方面。 一是复合粉末涂料。复合型粉末涂料在铁基材上涂装，经180℃烘烤固化。当烘烤温度为100℃时，丙烯酸层与环氧层开始分离，铁红色的环氧粉末涂液流向铁基材表面，蓝色的丙烯酸涂料流向气体界面。在155℃左右分离终止，然后在20min后形成充分固化的复合涂层。该复合涂层的优点是只需一次涂装，一次固化，在铁质基材表面形成防腐环氧涂层，在接触大气界面即面层形成高耐候性的丙烯酸涂膜。 二是P／P型粉末涂料。利用复合粉末涂料技术，开发新型涂装体系Powder on Powder(简称P/P型粉末涂料)。它是先涂装环氧粉末涂料，然后在其上涂装丙烯酸粉末涂料，最后将两层粉末一次性加热固化。与前述的复合粉末涂料相比，虽然涂装工艺增加一次，但比通用粉末涂料工艺还是节省了一次固化工序。前者适用于铁质基材，后者则适用于其他基材。因此，复合粉末涂料与P/P型粉末涂料既可减少工艺过程，又赋予涂膜耐久性。这是一种既适应环保要求，又可节能的新型粉末涂料。 三是粉末涂料复合涂装。根据现有粉末涂料及涂装技术，采用新的表面预处理工艺，赋予粉末涂层特定的性能，如在喷涂表面上将热喷铝与聚酯/TGIC粉末涂料相结合，形成超耐蚀涂层体系。将阴极电泳漆与丙烯酸粉末涂层相结合形成户外耐候性和耐蚀性俱佳的复合涂装优质涂层。(1)热喷铝，聚酯—TGIC涂层体系。在待涂表面进行热喷镀铝处理，然后将聚酯一TGIC粉末—涂料喷涂其上，形成热喷铝，聚酯TGIC涂层体系。该涂层体系中铝涂层即为阳极保护钢铁基体，聚酯一TGIC粉末涂层又有良好的耐候性能，以便在苛刻环境中使用。该涂层体系的耐腐蚀性能已获得美国海军司令部的认可和特许，并已应用于海上和船用设备的涂装。(2)阴极电泳漆俩烯酸粉末涂层体系。丙烯酸粉末涂料具有优异的户外耐久性，它的优点是：涂层耐紫外光性能优良，保光保色性优于环氧、环氧，聚酯及聚酯类粉末涂料；涂层表面硬度高，一般为2～3H；易配成各种颜色；耐弱碱性好。缺点是：价格较贵；在海滨和酸性环境中耐蚀性差；不易流平；磨蚀性大，加大了喷枪及回收设备的磨损，缩短设备使用寿命。而阴极电泳漆的优点是：涂膜均匀、一致，覆盖完整，耐蚀性好。上述两种涂层的复合，利用了各自的优点，可获得综合性能优良的涂层体系其综合优点是：耐蚀性能好，根据美国ASTM B1 17标准进行耐盐雾试验达1500h；保光性好，该涂层经过连续900h紫外光照射后，仍可保留90%以上的光泽。该涂层体系用于户外，已有7年的保证期，主要用于室外照明设备、家用电器，户外设施、汽车等涂装，目前在美国已得到工业化应用。转载：中国环氧树脂行业在线

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