粉末涂料固然具有四EEconomical-經濟、Environmental-環保、Efficient-高效、Excellentperformance-功能高超的優點,但它的一些弱點也是顯而易見的。如固化前提對照苛刻,固化溫度一般在180~200℃之間。若能減低固化溫度可減低能耗,是環保、節能減排的需要。固化溫度高,除了導致能耗高外,對一些不能耐高溫的基材,如塑料、木材等的涂裝遭受限制,大大陰礙了粉末涂料應用領域的擴大。從進一步提高效率的角度來考慮,往往可以低溫固化的粉末涂料,在維持溫度不變的前提下,大大縮短固化時間,提高生產效率。因此實現粉末涂料的低溫固化,已成為粉末涂料業界的發展方位之一。
長期以來,從事粉末涂料以及相關配套領域如原材料、設施的同仁們的努力下,在粉末涂料低溫固化方面已贏得了不小的進展。目前純環氧體系砂紋功效產品可以做到130℃15分鐘固化。平面高光環氧體系可以做到140℃15分鐘固化妞妞穩賺技巧。但環氧的耐黃變和耐候功能差,不能用于戶外採用。較之環氧體系耐黃變好些的聚酯環氧融合型體系砂紋產品也可以做135℃15分鐘,平面高光產品可以做到150℃15分鐘固化流平稍差。純聚酯體系砂紋產品可以做到140℃15分鐘固化,平面高光可以做到160℃15分鐘固化。可是純聚酯體系平面低光產品現在還是很難題。
實現粉末涂料超低溫固化在專業上有較大難度。首要,粉末涂料的固化體系是一種低溫潛藏性的固化體系,假如該體系低溫反映活性較高,勢必陰礙到粉末制粉擠出與儲存不亂性,另一方面粉末涂料所采用的樹脂與固化劑均是較高軟化點的固體,在低溫下熔融粘度較高,在低溫固化時,涂膜難以流平,陰礙外觀功效。假如采用軟化點較低的樹脂與固化劑雖可減低熔融粘度,但粉末的儲存不亂性變差,需要低溫冷藏保留,給採用帶來諸多不便。因此,尋求一種能合適粉末儲存既有較高的軟化點又有適合的反映活性的樹脂與固化劑是制備低溫固化粉末涂料的關鍵。
低溫固化粉末涂料發展方位
要減低粉末涂料的固化溫度,以下從主體樹脂、固化劑、催化劑、紅外光固化、紫外光固化、噴霧干燥法制造粉末涂料制造粉末涂料和自由基反映固化方面來進行商量。
粉末涂料不管是熱塑性或是熱固性,成膜溫度均在180-200℃左右,固化時間長10-20min,這限制了它只能用于金屬等耐熱基材,并且費時,相對能耗較大。每減低10℃固化溫度大概節能10%,為節約能源減低成本,擴大粉末涂料的涂裝范圍,更好地與溶劑型涂裝線接軌,粉末涂料須向低溫固化型方位發展。可以通過減低樹脂本身地熔融溫度、粘度、軟化點、增加樹脂的官能團提高交聯度、參加適當助劑、應用適當的催化劑等多種手段來實現粉末涂料的低溫固化。減低粉末涂料的固化溫度,不僅可以加速自動生產線的生產速度和提高生產效率,節約能源,而且使粉末涂料的應用范圍大大的增加。
決意粉末涂料功能的關鍵是基體樹脂,為實現低溫固化的粉末涂料,現已開闢出不飽和聚酯型、不飽和丙烯酸酯樹脂型、聚氨酯丙烯酸酯樹脂型、乙烯基醚樹脂型等。湛新Allnex和帝斯曼DSM都有相應產品。不飽和樹脂是UV固化或自由基熱固化粉末涂料的重要成膜物質,是決意涂料性質和涂膜功能的重要成分。為實現低溫固化,一方面要求樹脂能賦予粉末優良的儲存不亂性,粉末須在40℃前提下能儲存3~6月而不結塊;另一方面所用原材料須在較低溫度如100℃或更低下具有較低的熔融粘度以保證涂料在固化過程中具有優良的流動性。這就要求所選用樹脂的玻璃化溫度Tg應該在50~70℃至少在40℃以上,平均分子量為1000~4000,并且分子量分布要窄。要得到這樣的樹脂并非易事,Tg高于50℃的樹脂熔化難以管理,由於C=C雙鍵在80℃即可開始集合,而80℃以下則其粘度太高而難以處理。減低樹脂熔融溫度的常用想法是合成半結晶樹脂、參加結晶化合物或無定形低聚物。通過高分子結構設計,合成樹枝狀及超支化半結晶集合物制備低溫固化不飽和樹脂也是一種可行的想法。
從物理化學角度來考慮化學反映的速率可以應用阿倫尼烏斯Arrhenius公式表示,k=Aexp-EaRT指數式。k為速率常數,R為摩爾氣體常量,T為熱力學溫度,Ea為表觀活化能,A為指前因子也稱頻率因子,也常用其另有一種格式:lnk=lnA-EaRT對數式。要提高矮溫固化下反映速率,可從其化學反映機理來解析。可以看出Ea為表觀活化能是一個很主要的因素,活化能是指化學反映中,由反映物分子達到活化分子所需的最小能量。化學反映速率與其活化能的大小親暱相關,活化能越低,反映速率越快,因此減低活化能會有效地促進反映的進行。促進劑通過減低活化能實際上是通過變更反映道路的方式減低活化能來促進一些原先很慢的化學反映得以快速進行。
為使促進劑更好的促進化學反映,對于和樹脂相容性好、具有較低熔點80~120℃的固體化合物,由于擠出就能獲得優良的散開度,可以在制粉時參加熔融共擠;而那些相容性較差,熔點較高的固體或別的液體化合物,習慣上采用所謂的母體融合物Masterbatch法,即預先把它們參加到熔融的載體如環氧樹脂、聚醋樹脂中進行分子散開。顯然這做對于助劑的融合均勻性是有協助的。促進劑的選擇依交聯固化體系的性質而定,雙氰胺固化環氧體系用咪唑、咪唑啉、環脒、BF3絡合物加以催化,環氧聚酯融合體系和聚酯TGIC體系則採用咪唑、咪唑啉、季銨、季磷、脒等化合物,聚氨酯PU體系採用的是有機錫化合物,如二月桂酸二丁基錫、辛酸錫和二丁基氧化錫等。
咪唑、2-甲基咪唑、2-苯基咪唑啉、2-異丙基咪唑,2-丙基咪唑和少數含有長鏈代替基團如十一烷基或十七烷基,其重要是作為反映的促進劑或催化劑而應用,咪唑類固化劑是一類高活性固化劑,在中溫下短時間即可使環氧樹脂固化,因此其與環氧樹脂組成的單組分體系貯存期較短,須對其進行化學改性,在其分子中引入較大的代替基形成具有空間位阻的咪唑類衍生物,或與過渡金屬Cu、Ni、Co、Zn等的無機鹽反映生成相應的咪唑鹽絡合物,才能成為在室溫下具有一定貯存期的潛藏性固化劑。內地對咪唑類潛藏性固化劑的研究較少,國外市場則相對較多。日本第一工業制藥株式會社將各種咪唑與甲苯二異氰酸酯TDI、異佛爾酮二異氰酸酯IPDI、六次甲基二異氰酸酯HDI反映制成封鎖產物,減弱了咪唑環上胺基的活性,有較長採用期,當溫度上升到100℃以上封鎖作用解除,咪唑覆原活性固化環氧樹脂。
路易斯酸-胺絡合物是一類有效環氧樹脂潛藏性固化劑,由BF3、AlCl3、ZnCl2、PF3等路易斯酸與伯胺或仲胺形成絡合物而成。作為環氧樹脂的固化劑,這類絡合物常溫下相當不亂,而在120℃時則快速固化環氧樹脂,此中研究最多的是三氟化硼-胺絡合物。
微膠囊類環氧樹脂潛藏性固化劑實際上是利用物理想法將室溫雙組分固化劑采用微細的油滴膜包裹,形成微膠囊將固化劑的固化反映活性臨時封鎖起來,妞妞娛樂城攻略通過加熱、加壓等前提使膠囊決裂,開釋出固化劑,從而使環氧樹脂固化。微膠囊類環氧樹脂潛藏性固化劑的成膜劑包含有纖維素、明膠、聚乙烯醇、聚酯等,由于制備工藝要求嚴格,膠囊膜的厚度對貯存、運輸和採用會帶來差異水平陰礙。
紅外是一種高能量高密度的輻射加熱專業,紅外線依照其波長差異通常分割為近紅妞妞撲克牌贏錢技巧外線075~20μm、中紅外線20~40μm和遠紅外線40~1000μm。近紅外線、中紅外線能使涂膜、被涂物兩者同時加熱,紅外光固化實際還是熱固化,是利用紅外產生的熱能來到達固化反映所需的能量。紅外固化的特點是升溫快,同時能量可以會合在外觀涂層,所以效率高。與通用的熱風爐比,可以用低一些的固化溫度到達同樣的固化功效。現在在中纖板MDF的粉末噴涂已勝利採用紅外固化。MDF是熱敏基材,加熱速度快,從而辦理了基材不易過熱的困難,且基材內部強度不遭受損失,節儉時間和空間。
紫外光固化粉末涂料簡稱UV固化粉末涂料是一項將傳統粉末涂料和UV固化專業相結合的新專業,UV固化粉末涂料的妞妞經驗分享光固化機理有自由基觸發集合和陽離子觸發集合兩種,二者各有其優缺點。自由基觸發集合反映的優點是水對體系無阻聚作用以及固化速度快,缺點是縮皺明顯和氧對反映有阻聚作用;陽離子觸發集合反映的優點是縮皺輕微和無氧阻聚現象,缺點是水對反映有阻聚作用、固化時間長及分子量增長遲鈍。固態雙酚A環氧樹脂和乙烯基醚樹脂的光集合可通過陽離子集合實現,但當前多數場合下UV粉末涂料的光固化還是采用自由基集合,如甲基丙烯酸聚酯體系、不飽和聚酯、聚氨酯丙烯酸酯體系。UV固化粉末涂料的最大特征是工藝上分妞妞專業技巧為兩個明顯的階段,涂層在熔融流平階段不會發作樹脂的早期固化,從而為涂層充分流平和除氣泡提供充足的時間。采用UV固化可明顯減低加熱和固化過程的溫度120~140℃,避免了對基材的過分加熱,開辟粉末涂料更廣闊的應用領域如木材、塑料、紙張、熱敏合金和含有熱敏零件的金屬元件等方面。但UV光固化粉末涂料的品種有限,是由於:
·顏料中有部門有機顏料不耐UV光的直接照射,或者有不透徹的著色顏料吸收UV光的特性,使涂膜固化不佳;
·涂膜的深層不易固化,如被涂物的外形結構復雜,不能被UV光直接照射部門以至與照射不均勻。
不飽和樹脂熱固化粉末涂料一般由不飽和樹脂、熱觸發劑、流平劑、填料及顏料等成分組成。這種不飽和樹脂的固化機理是在加熱熔融狀態時熱觸發劑分離產生自由基,自由基合過程中,增長鏈自由基從其他分子上奪取一個原子而終止成為不亂大分子,并使失去原子的分子又成為一個新自由基,再觸發不飽和雙鍵繼續新的鏈增長,使集合反映繼續下去,樹脂在自由基作用下進行自交聯固化反映。樹脂中活性雙鍵密度、熱觸發劑分離溫度及用量對粉末涂料的制備及功能均有主要陰礙,是粉末配方設計的根基和關鍵。
噴霧干燥法粉末涂料是將粉末涂料漿料經霧化以后,與熱空氣接觸使水分趕快汽化,得到霧化均勻且霧滴大小分布均勻的粉末涂料。由Ferro公司開闢的超臨界流體法VAMPVedocAdvancedManufacturingProcess的原理是將粉末涂料的各種成份加到融合葉片的高壓反映釜中,在釜中充二氧化碳至臨界狀態,超臨界態二氧化碳使涂料的各種成份流體化并融合至均勻狀態,然后經噴嘴噴霧成所要求粒度的產品,該工藝優點是不經熔融擠出融合步驟,防範膠化,擴大應用范圍,可以採用過去難以採用的原材料。
助劑在粉末涂料配方中用量很小,但其作用卻是不可忽視,常用的助劑有流平劑、脫氣劑、消光劑、蠟粉、邊角蓋住改性劑等。這些助劑通常須不亂存留在粉末涂料中才能發揮其應有的性能,因此採用的助劑要與環氧、聚酯、丙烯酸等樹脂有優良的相容性。
在制備低溫固化粉末涂料時流平劑的重要作用是減低粉末涂料的熔融外觀張力,使涂料在固化成膜前趕快得以流平,避免橘皮和縮孔等外觀缺陷的產生,因此為使少量流平劑充分發揮作用,配方中的流平劑必要充分均勻散開,預先散開到樹脂載體中的流平劑散開功效更好,更有利于其在低溫熔融固化過程中發揮作用。
選用脫氣劑如休息香和蠟粉目的是減少或打消氣泡,在低溫固化過程中能趕快將氣泡從涂層中脫出,防範涂層出現如針孔表觀缺陷,合乎邏輯的脫氣劑篩選極度主要,低熔點或低粘度脫氣助劑更有利于氣泡從涂層中脫出。
慣例消光劑在低溫固化粉末涂料配方中不起作用或消光功效不明顯,且消光功效不亂性差,消光劑的合乎邏輯篩選或者能在低溫下消光的助劑還需進一步的開闢研究。
低溫固化粉末涂料助劑在配方設計時,由于生產工藝前提較苛刻如低溫擠出、高速剪切等場合,助劑的選擇需對生產工藝具有安適性如低溫擠出膠化導致配方失敗。(劉際平)