在改進粉末涂料特性方面常用的助劑有防結塊劑(松散劑或疏松劑)、增電劑和促進劑等助劑。 防結塊劑(松散劑或疏松劑)是改進粉末涂料干粉流動性,防止粉末涂料結塊,提高粉末涂料貯存穩定性而添加的助劑。某些粉末涂料特別是由于樹脂、固化劑的玻璃化溫度較低,配制的粉末涂料玻璃化溫度低,當環境溫度高時粉末涂料的干粉流動性不好,甚至容易結團。為了防止粉末涂料凝集結團,在選擇樹脂、固化劑和助劑時,選用玻璃化溫度高的品種外,在制造粉末涂料過程中,以內加或外加等方法添加防結塊劑(松散劑或疏松劑)的方法加以解決,這種助劑是粉末涂料中才存在的特殊功能的助劑。在粉末涂料中常用的內加型的疏松劑有廣州天瓏貿易的 tl102 疏松劑,用量為配方量的 1% ;湖北宏圖化工的 hot445 疏松劑,用量為配方量的 0.5%~0.6% 。在溶劑型涂料中,作為消光劑來使用的氣相二氧化硅,在粉末涂料中作為防結塊劑和松散劑,以外加的干混合法添加到粉末涂料中使用,其添加量為總粉末涂料量的 0.1%~0.5% 。 增電劑是改進粉末涂料在靜電粉末涂裝時的帶靜電性能而添加的助劑。因為粉末涂料隨組成成分的變化,其帶靜電性能也發生變化,所以為了提高粉末涂料的上粉率需要添加增電劑。另外,靜電粉末涂料用靜電噴槍的粉末涂料帶電方式不同而粉末涂料的帶靜電效果不同,對于摩擦帶電粉末涂料用聚酯樹脂必須添加增電劑,才能在摩擦噴槍體系中帶電效果較好。 粉末涂料用促進劑是為了降低粉末涂料固化反應溫度或者加快粉末涂料的固化反應速度而添加的助劑,在各種粉末涂料中也是常用的助劑。
改進涂膜性能助劑除了上述助劑之外,為了改進粉末涂料涂膜外觀和性能時,根據需要還得添加其他助劑。為了改進涂膜外觀而添加的助劑有消泡劑、邊角覆蓋力改性劑(防流掛劑)、分散劑等;為了改進涂膜某些性能而添加的助劑有抗劃傷劑(抗刮傷劑)、抗變黃劑、增滑劑(滑爽劑)、紫外光吸收劑、抗靜電劑、增硬劑、增塑劑、增韌劑、抗菌劑、阻燃劑等。 消泡劑是在鑄鐵、鑄鋁、熱鍍鋅鋼材等材料上靜電粉末涂裝時,使工件針孔、砂眼中的氣體能夠及時逸出,防止粉末涂料固化成膜時形成顆粒(質點)或火山坑而必須添加的助劑。這種消泡劑的消泡原理與溶劑型和水性涂料比較有較大的差別,其他助劑的作用原理與溶劑型和水性涂料中的作用原理基本一樣,在這里不再介紹。
粉末涂料作為裝飾性材料廣泛運用在工件表面,起到這種特殊紋理效果的主要是紋理助劑產品,如浮花劑、砂紋劑、皺紋劑等,然而在實際生產運用中,不同廠家的助劑產品都存在或多或少的缺陷。
1.砂紋劑
砂紋劑大多屬于含氟樹脂或蠟基一類物質,主要呈棉絮狀或粉末狀,吸潮易結團。不同廠家不同品種得到的紋理性能不一樣,也可通過加量或添加膨潤土來調節光澤、紋路等。
由于砂紋劑棉絮狀結團導致在粉末涂料中分散不均勻,從而導致客戶引起加量偏大的誤區,甚至懷疑砂紋劑的純度問題,與此同時,沒有分散均勻還會導致涂膜各部分光澤不一致或批次間光澤不一致的現象。大多客戶在使用前用填料混合攪拌后再添加到粉末中。
膨潤土的添加可以調節涂膜紋路和光澤,但加量過大會導致涂膜粗糙,同時在擠出工藝中存在難擠出的問題,得到的片料也過硬難粉碎。膨潤土是經過特殊處理得到的,其本身異味等其他缺陷導致加入粉末涂料中有冒煙和異味的現象。
2.浮花劑
浮花劑本身是一種表面活性劑,常用的是丙烯酸酯類化合物,同流平劑成分類似,分散在不同樹脂中,受樹脂的玻璃化溫度的影響,在夏天氣溫過高情況下,浮花劑有結團的弊端。同時外加在粉末涂料中,長時間放置會有不出紋的現象。
因不同廠家樹脂做成粉末涂料底粉的熔融水平流動性有差異,導致浮花劑在外混后紋路立體感不一致或不出紋的現象,客戶要根據各自廠家的樹脂來選擇合適的浮花劑。
在紋理粉的配方設計方面,應考慮涂膜中縮孔缺陷的產生,在外混浮花劑后仍不能避免涂膜產生縮孔的缺陷,其他廠家浮花劑也同樣如此??蛻魬鶕嶋H情況來調整配方組份的加入。仍值得注意的是,浮花劑外加在深色粉末涂料中還存在有白點的缺陷。
3.綿綿劑
綿綿劑是金屬絡合物的一種特殊紋理助劑,其對眼球有傷害作用,使用時應注意職業衛生防護。
這一類助劑添加到粉末涂料中存在難出紋或不出紋現象。其關鍵因素在于粉末涂料的樹脂粉要高,一般在60%以上。其次要高溫烘烤和涂層厚涂。通常這類粉末涂料做裝飾效果使用,涂膜不耐候,有露底的缺陷。
4.龜紋劑和點花擴散劑
藝術型粉末涂料中少有的品種,加工難度大,產品可重復性差,涂膜外觀美觀。這類助劑產品大多客戶郵寄樣品但好多做不出相應效果,要達到理想效果需要成熟穩定的加工工藝。
5.皺紋劑
皺紋劑是通過涂膜表面張力不均勻的原理來得到皺紋效果的一種助劑,其添加量和成分對涂膜皺紋的大小有直接影響。此類產品同砂紋劑一樣,要考慮其在粉末涂料中的分散情況來合理調節加量。
客戶在使用過程中要考慮添加后存在露底的弊端,同時也受樹脂的熔融流動性的影響存在加入后對不同樹脂紋路不一致的現象,客戶要根據自身使用的不同樹脂來選擇合適的相應品種。
助劑也是粉末涂料配方中的重要組成成分,雖然與樹脂、固化劑、顏料和填料比較,其用量比較少,只占配方總量的千分之幾到百分之幾,但是它的作用對涂料和涂膜性能的影響是不可忽視的。在某些情況下,助劑起到決定性的作用。例如:在要求涂膜外觀平整光滑的熱固性粉末涂料配方中,如果沒有像流平劑這樣的助劑時,無法得到沒有縮孔的涂膜等等。對不同粉末涂料品種所要求的助劑品種有差別,但從基本要求來說,都應具備如下條件:
1、助劑在配方中的用量很少,為了使助劑分散均勻,在制造粉末涂料過程中,要求容易分散。
2、從粉末涂料的配色考慮,助劑最好是無色或淺色,不使粉末涂料著色。
3、助劑的化學穩定性好,在粉末涂料制造,貯存和使用過程中,除有特殊需要的情況(例如,促進劑在烘烤固化過程中的化學反應)之外,一般不與樹脂、固化劑、顏料和填料進行化學反應,也不受空氣、濕氣、溫度和環境條件的影響。
4、從人體健康和環境保護考慮,助劑最好是無毒或低毒。
5、從粉末涂料的貯存穩定性和制造過程中添加方便考慮,助劑最好是固體粉末狀,并與樹脂、固化劑的相容性好。
6、在粉末涂料中常用的助劑品種有流平劑、光亮劑、脫氣劑、消泡劑、分散劑、抗靜電劑、摩擦帶電助劑、促進劑、防結塊劑(松散劑或疏松劑)、上粉率改性劑、硬度改性劑、防劃傷劑、防流掛劑、增塑劑、抗氧化劑、紫外光吸收劑、光敏劑、抗菌劑、皺紋劑、橘紋劑、龜紋劑、錘紋劑、砂紋劑、綿綿紋劑、花紋劑(浮花劑)和潤滑劑等助劑,其中最常用的是流平劑、光亮劑、脫氣劑、消泡劑等助劑。
1、抗氧化劑(或熱穩定劑) 被用來防止在過烘烤中涂層的黃變。一般情況下,它們是空間位阻抑制型抗氧化劑和耐水解的有機磷酸鹽的混合物。粉末涂料在受到高溫烘烤或日光照射后會發生老化、黃變等現象嚴重地影響了產品的外觀及性能,為了防止或降低這種趨勢的發生,通常采用添加抗氧化劑或熱穩定劑的方式來實現。雖然影響涂膜老化的因素很多,如樹脂、顏料、添加劑的質量和類型、涂料的配方設計、生產工藝、溫度、大氣、濕度等自然因素,但適宜的添加劑的應用確實降低了這種趨勢的發生。 抗氧化劑就是一種抑制或延緩聚合物氧化降解的物質??寡趸瘎┑钠贩N很多,功效也不盡相同,按其機理可分為兩大類:一類叫鏈終止型抗氧化劑(chain - breaking antioxidant) ,此類抗氧化劑與高分子中產生的自由基反應中斷鏈的增長,也稱為主抗氧化劑;另一類叫預防型抗氧化劑(preventive antioxi2dant) ,該類抗氧化劑能抑制或減緩引發過程中自由基的生成,又稱輔助型抗氧化劑。主抗氧化劑有受阻酚類,仲芳胺類,輔助型抗氧化劑有亞磷酸酯類、二硫代氨基甲酸金屬鹽類等。
2、固化劑、固化促進劑熱固性粉末涂料的成膜是通過加入某種化學物質并使其在一定的條件下與基料樹脂發生交聯反應形成不溶、不熔的三維網狀結構的高聚物來完成的。這一交聯反應稱之為固化反映,在此,起固化反映的化學物質稱之為固化劑,而能使固化反應溫度下降或速度加快的化學物質稱之為固化促進劑。熱固性粉末涂料涂層作為一種高分子材料,其性能主要取決于使用基料樹脂本身的結構及其聚集狀態。而固化劑和固化促進劑對其聚集狀態起著決定性的作用。故而,固化劑和固化促進劑的品種、用量及交聯反應條件均為影響粉末涂料各種性質的關鍵因素之一。
3、抗靜電劑和電荷控制劑通過加入抗靜電劑和電荷控制劑可以降低粉末涂料和涂層的表面電阻率。盡管得到的結果類似,但是這兩種助劑的用途是不同的??轨o電劑是提高涂層向地面傳送靜電的能力,而電荷控制劑則是提高粉末上粉率和粉末向法拉第籠穿透的能力。 采用電暈放電裝置通過放電吸附便可以使顆粒帶電。但是這種充電效率是非常低的,因為電暈產生的空氣離子中只有0.15 %吸附到粉末顆粒上。而剩余的空氣離子則被遷移到工件上并在粉末層上聚集沉淀。粉末顆粒的電阻率越低,其帶電效率越高,因此抗靜電劑可以提高粉末顆粒的帶電效率。這樣就可以減少噴涂時間并可以降低工作電壓。
隨著當今涂料技術的進步,紫外光固化涂料正逐步替代傳統溶劑型涂料,成為業內關注的重點。消光粉適應市場發展的需要,順應行業發展潮流,秉承專注每一涂料細分領域的宗旨,通過創新科學技術、提升研發技能、改進生產工藝,全新推出又一細分品種——UV光固化專用消光粉,適用于各類UV光固化涂料,分別應用于100%固含UV淋涂體系以及100%固含UV全啞輥涂體系尤為理想。
消光粉經過特殊的表面處理,能以特定方式使入射光發生散射,使光線經過漆膜表面的消光粉顆粒產生散射變化,最終達到消光效果。產品具有高消光效率、高透明度、低吸油量、高手感和抗劃傷的特點。
新型消光粉采用突破性的技術,針對100%UV涂料難消光的問題,通過降低吸油量讓高添加量成為現實。另外,UV油墨要求在涂膜很薄的情況下仍然保持漆膜的平整度和抗劃傷性,通過特殊的表面處理技術達到漆膜的最佳效果。
1、吸油量低:通過了特殊的處理,吸油量低,觸變性小,在添加量很大時也不會對體系產生嚴重的增稠觸變作用,適用于100%固含UV淋涂體系和100%固含UV全啞輥涂體系,在其體系中不穩泡,更容易脫泡。
2、消光效率優異:消光效率大大高于相同粒徑和孔隙率的同類產品,只需較少的添加量可以獲得優異的消光效果,從而降低成本。
3、漆膜透明性好:采取了特殊的表面處理,能以特定方式使入射光發生散射,使光線經過漆膜表面的消光粉顆粒產生散射變化,最終達到消光效果,可以取得極佳的漆膜透明性,極大地優于其他同類產品。
4、抗刮傷性能和手感優異:使漆膜具有良好的爽滑感,并且具有優秀的耐磨損性和抗刮傷性能,不會影響漆膜其他的機械性能。
5、物理化學穩定性和防沉性突出:該系列產品極容易分散,可以均勻的直接分散在低粘度的涂料中,并且不會影響涂料的其他應用性能。由于采用了有機表面處理,防沉性能極佳,不會產生結塊和沉降。
6、相容性極佳:經反復實驗室測試,此系列消光粉與大部分的UV樹脂都有著良好的相容性,不會產生析出等問題,從而使得在UV體系更方便的使用,達到更好的綜合性能。
經客戶測試,同樣的配方,消光效果優于進口產品。
1.粉末涂料助劑與樹脂的相容性
這是選用助劑時首先應注意的問題。粉末涂料助劑必須長期穩定存留在粉末涂料中,才能發揮其應有的效能。所以一般使用的助劑要有與環氧、聚酯、丙烯酸等樹脂相容性。那么通常要比較粉末涂料助劑與樹脂的相容性,則所使用的方法是根據它們結構的相似性。例如,流平劑是粉末涂料生產中主要助劑,可以減少涂膜表面張力差,起到涂膜均化和消除縮孔的作用,使固化后的涂膜獲得平滑光澤的表面。使用時,有載體的助劑如有E-12載體就不可以應用于與純聚酯體系的配方中,還有,每個公司生產的流平的適用體系各不相同,這就需要粉末生產廠家尋找合適的樹脂來匹配,增光劑也同樣如此。再如通常所用的含環脒和多元酸鹽的B68型化學消光劑僅適用于有環氧的體系中,若用于其它體系,不但失去應有的效果,還會給涂膜帶來消極影響。
2.粉末涂料助劑對生產工藝的適應性
某些粉末涂料助劑在配方設計時,應考慮由于生產工藝條件比較苛刻,可能是高溫、低溫、高速剪切等情況,從而引起粉末涂料助劑的分解、揮發而失效,導致配方失敗。如有些花紋粉末涂料助劑,不可以與基料一同由擠出機擠出,而是后加入到成品粉中,只有這樣才能顯現出它應有的花紋。因為在擠出熔融過程中,花紋助劑已經預先反應完成,致使在成膜時無花紋或者產生的花紋大小不同、手感有差別、立體感不同等現象。
在兩種或兩種以上助劑與基料配合過程中,為了充分發揮助劑的效能,必須使它們在粉末涂料基料中充分分散,而且可按不同的加料順序與基料結合。
有經驗的技術工程師知道,各種粉末涂料助劑與基料混合或后加入到成品過程中,先后次序和每一步工藝條件是非常重要的,它直接影響到混合效果和涂膜的性能。
3.粉末涂料助劑在粉末涂料中的多重性
一些粉末涂料助劑除了起主要作用外,同時還兼有雙重或多重作用。由此,我們在設計配方時就必須綜合考慮,如調整配方中的用量或簡化配方。比如,氧化鋅是一種黨見的化學物品,它可以替代一部分的鈦白粉作白色顏料;同時具有一定的導電性應用于需要抗靜電或導電性的場合;還具有屏蔽紫外線的功能,特別是對240-380/μm范圍的UV光有較好的防護能力;當然它還具有防霉、殺菌功效、改善含羧基基團樹脂的涂料性能等??梢?,選擇一種有效助劑是要充分理解它的各種功能。
4.充分利用粉末涂料助劑之間的相互效應
粉末涂料助劑的協同效應是指兩種或多種助劑適當配合使用時相互影響起的增效作用。當然,協同效應的反面是對抗作用。例如,炭黑與硫代酚類抗氧劑配合在純聚酯戶外型粉末涂料中,有優良的協同抗氧作用,但在與位阻胺類或阻酚類抗氧劑一道使用,則因發生對抗作用而削弱涂膜原有的穩定效果。
5.粉末涂料助劑對粉末涂料的性能影響
我們知道,一些粉末涂料助劑在發揮其正常作用的同時,有時不得不對粉末涂料的某些性能產生不良的影響。這與助劑的用量有密切的關系。目前,市場上有一種低溫固化劑,它能使粉末涂料在120℃/30min內固化成膜,這當然是我們所需求的。因為如此低的固化條件會帶來巨大的經濟效益,也給一些不能在高溫下烘烤的材料提供應用可能,大大拓展了粉末涂料的應用領域。但就我們所做試驗得知,加入此種低溫固化劑,對涂膜的附著力會有較大的影響。這些都是我們在設計配方時,選用粉末涂料助劑應充分了解的。
6.粉末涂料的用途對粉末涂料助劑的制約
粉末涂料助劑的應用常受到粉末涂料涂膜最終用途的制約,不同的粉末涂料品種對粉末涂料助劑的顏色、氣味、耐污染性、耐久性、電氣性、耐熱、耐寒性等有所要求。
7.粉末涂料助劑的價格
熟悉粉末涂料的都知道,一般粉末涂料助劑在粉末涂料配方體系中所占比重很小,但價格很昂貴,所以有的時候,價格也是衡量其使用的一個重要因素。通常,我們可以選幾個不同供應商的相同類型之產品作對比試驗,在效果相同的情況下,選擇價格低廉的產品。國內的許多廠家生產的粉末涂料助劑,一般都能和國外生產的同類產品相媲美。