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粉末涂料固化反应所产生的挥发性小分子
粉末涂料固化反应可分两类,一类是直接反应无小分子释放型,如羧基与环氧基反应,以及羟基与未封闭的异氰酸酯基反应。目前市场所大量使用的聚酯/环氧混合型室内粉末涂料、聚酯/TGIC型户外粉末涂料、GMA型丙烯酸树脂/DDDA型透明粉末涂料、纯环氧粉末涂料等在固化过程中,固化反应并不产生额外的小分子。另一类固化反应则释放出小分子,如聚酯/β-羟烷基酰胺户外粉末涂料、羟基聚酯/四甲氧基甲基甘脲粉末涂料,以及羟基/封闭异氰酸酯粉末涂料体系,在固化过程中分别释放出水、甲醇及异氰酸酯封闭剂。固化反应所释放的小分子会聚集成气泡并被排出涂膜,但由于粉末体系的黏度增加及膜厚的问题,使得部分小分子来不及释放,被裹挟在涂层内,导致针孔的产生。因此,这类粉末涂料,不仅有原生性的针孔要解决,还有额外产生并聚集的小分子气泡需要消除。当然,值得一提的是,由于B1530封闭剂的解封温度较高,约为160℃,在解封之前体系有足够的时间、低黏度来流平及释放所裹挟的气体,B1530固化体系的针孔问题反而并不是特别明显。
实践表明,单独安息香并不能够显著解决这种针孔问题。此类粉末涂料针孔的消除,除了安息香的使用,还需要配合其它消泡去气剂一起使用。
粉末涂料起泡嚴重
(3)底材的因素
底材是导致粉末涂料涂膜针孔的又一重要原因,多孔底材,如铸铝、铸铁,是粉末涂料针孔问题的高发区。
究其原因,多孔底材本身存在大量的空气,或者空隙内存在大量可挥发性物质(如未烘干的水分等),粉末涂装完成后,空隙内的空气或可挥发行物质在加热过程中被熔融的粉末涂料所封闭,随着涂料固化过程中体系黏度快速增大,使得空隙内的气体来不及从涂层内释放,造成针孔。
消除此类针孔,首先,喷涂前可将多孔底材预热温度高一些、时间久一些,尽可能烘干底材,并且使得粉末涂料由于底材温度高而有一个较低的初始熔融黏度,有助于底材内气体的排出。在粉末制造时,一方面可在粉末涂料配方中加入某些能够提高粉末涂料底材的润湿性能的物质,使得熔融的涂料能够快速渗透进多孔的底材,趁体系初始熔融黏度低时尽早逼出空隙内的气体。另一方面,应当选择熔融黏度低一些的树脂(成膜物质),或者在制粉配方中加入某些可显著降低涂料熔融黏度的物质。
为了提高粉末涂料对底材的润湿性能,可在体系中加入某些含极性基团(如酰胺基、羟基等)的化合物,这些化合物不但可以有助于润湿底材,而且可以帮助降低体系的熔融黏度,类似于液体涂料中的溶剂或者稀释剂,由于在粉末涂料中它们表现出固体的特点,姑且可称之为“固体溶剂”。“固体溶剂”是解决此类问题的一个非常有益的尝试,当然,为了不影响体系的防腐蚀性能, 这类“固体溶剂”不能为非反应且溶于水的化合物,添加量也不可以太大。
值得一提的是,某些反应型的“固体溶剂”的发现可能会表现非常出彩。此类“固体溶剂”主要表现出两个特点:第一,分子量较低的固体物质,并且初始熔融黏度较低;第二,能够参与化学反应,但它不一定与原有粉末涂料体系反应,而是某种自洽的反应体系。典型代表,如封闭型或未封闭的异氰酸酯固化剂(如B1530、B1540),它们的引入可以参与体系中的残余羟基进行反应可延长体系胶化时间,降低熔体黏度,提高交联密度。此类物质对消除针孔也是有帮助的。
(4)粉末受潮
除非条件异常恶劣,正常情况下粉末涂料是不容易受潮的。容易发生粉末受潮的情况,往往是由于粉末长期处于低温储存条件,突然进入高温潮湿的环境中。开箱后的粉末涂料由于温度较低,很容易使得空气中的水分凝结而受潮。
严重受潮后的粉末涂料,体系中引入了大量的水分,这些水分在烘烤过程被排出涂层,部分来不及排出的气体,则以非常细小的针孔形式,通常是以雾影的形式表现出来。
此类问题,只有预防。首先是确保粉末正常的储存条件,其次是尽可能避免超低温存放,如果实在需要低温存放,应当在开箱使用前让粉末有足够的时间恢复到正常温度,以免受潮。
登王粉末涂料(安庆廠)制造车间一隅
(5)粉末原材料的因素
原材料小分子含量太高,也是造成涂膜针孔的一个重要因素。一方面,粉末树脂本身挥发份太高,尤其是高沸点小分子含量过高;另一方面,粉末原材料受潮,吸收了大量的水分。
以上因素所导致的针孔一般非常细小,其主要表现为涂膜表面的雾影。
(6)消泡剂的选择
安息香是高光泽粉末涂料最为有效的消泡去气剂,可有效消除正常膜厚( 60-90μ)下的原生性针孔。对其它原因引发的针孔,安息香也有一定的协同作用,但往往作用有限。大量的安息香使用也会带来涂膜黄变得问题,同时安息香本身也是加热分解及升华的物质,过多的使用会带来负面影响。
含酰胺基团、羟基基团的消泡剂可有效提高涂料对底材润湿性能,也可以改善树脂对颜料,尤其是无机颜填料的润湿性,降低涂料的熔融黏度,可有效消除各种原因所产生的泡孔。当然,选择低黏度、胶化时间的树脂对泡孔发生严重的情形,也是必要的。
透明粉消泡剂:作为粉末涂料的一个特殊品种,透明粉的针孔产生的原理与消泡方法与普通粉末涂料相同。特别的一点在于,透明粉是一个高度透明的体系,整个系统在光学上是各向同性的,不存在严重的相分离。因此,在消泡的过程中,所添加的消泡去气剂,必须与体系是完全兼容的。在这个意义上,此类消泡剂需要精挑细选。
需要注意的是,大量非反应型消泡剂的加入对涂料性能是有害的,需要谨慎添加的使用量。
登王粉末涂料(安庆廠)制造车间一隅
登王涂料创立于1986年11月,主要产制工业用烤漆、喷漆及各种环氧树脂相关应用产品,30多年以来,登王公司不断研究发展与创新,先后开发轮圈涂料、自行车涂料、塑胶涂料、保温杯涂料、水性涂料、粉末涂料、重防腐涂料、地板涂料、粘合剂(A.B胶/复合材胶)、渔具涂料、灯饰涂料、运动器材涂料、工具机涂料、木器涂料、鞋材钮扣金属涂料广泛的应用在各行各业。可直接联系全国统一客服热线:400-828-1501/0512-63966888我们期待您的来电