-.z.粉末涂料常用助劑綜述〔**理工大學(xué)環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院****110168〕關(guān)鍵字:粉末涂料、助劑、開展摘要：本文從粉末涂料助劑的分類出發(fā),介紹抗氧化劑、固化劑、固化促進(jìn)劑、抗靜電劑和電荷控制劑、防結(jié)塊劑等,并給了詳細(xì)的解釋；闡述助劑在粉末涂料中使用的考前須知；并對(duì)粉末涂料助劑今后的開展提出了意見(jiàn)。1引言粉末涂料了我國(guó)粉末涂料市場(chǎng),國(guó)產(chǎn)粉末涂料助劑應(yīng)用也呈蓬勃開展之勢(shì),隨著國(guó)家對(duì)涂料環(huán)保性的要求越來(lái)越高,具有環(huán)保優(yōu)勢(shì)的粉末涂料的快速開展是不容置疑的,相關(guān)的粉末涂料助劑的開展應(yīng)用也空前繁榮,新產(chǎn)品、新技術(shù)層出不窮。我國(guó)的粉末涂料助劑開發(fā)起源于上世紀(jì)80年代,經(jīng)過(guò)20多年來(lái)的開展,國(guó)內(nèi)專業(yè)生產(chǎn)粉末涂料助劑的企業(yè)已達(dá)十幾家,品種也由單一的品種逐漸走向系統(tǒng)化,有些粉末涂料助劑品種已出口并進(jìn)入國(guó)際粉末涂料市場(chǎng)。劃分粉末涂料助劑的方法有多種,一般有兩種分類:一種是只改變聚合物的物理性能而不使聚合物的化學(xué)構(gòu)造發(fā)生變化,如消泡劑、潤(rùn)濕劑;另一種是聚合物的化學(xué)構(gòu)造發(fā)生了或多或少的變化,如消光劑。具體更細(xì)一點(diǎn)的分類如表1。表1粉末涂料助劑分類性能品種提高涂膜穩(wěn)定性能提高涂膜力學(xué)性能改善涂膜外表性能及狀態(tài)改變涂抹色光抑制涂膜燃燒性其它抗氧化劑、光穩(wěn)定劑、熱穩(wěn)定劑、防霉劑、殺菌劑、防污劑、金屬鈍化劑交聯(lián)劑、固化劑、潤(rùn)濕劑、偶聯(lián)劑抗靜電劑、外表改性劑、流平劑、消泡劑、花紋助劑熒光增白劑、消光劑、增光劑阻燃劑、抑煙劑脫漆劑、增香劑、分散劑、增泡劑、耐磨劑、防結(jié)塊劑2下面重點(diǎn)介紹幾樣粉末涂料助劑：2.1抗氧化劑(或熱穩(wěn)定劑)抗氧化劑(或熱穩(wěn)定劑)被用來(lái)防止在過(guò)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(jī)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(huì)發(fā)生老化、黃變等現(xiàn)象嚴(yán)重地影響了產(chǎn)品的外觀及性能,為了防止或降低這種趨勢(shì)的發(fā)生,通常采用添加抗氧化劑或熱穩(wěn)定劑的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。雖然影響涂膜老化的因素很多,如樹脂、顏料、添加劑的質(zhì)量和類型、涂料的配方設(shè)計(jì)、生產(chǎn)工藝、溫度、大氣、濕度等自然因素,但適宜的添加劑的應(yīng)用確實(shí)降低了這種趨勢(shì)的發(fā)生?？寡趸瘎┚褪且环N抑制或延緩聚合物氧化降解的物質(zhì)?？寡趸瘎┑钠贩N很多,成效也不盡一樣,按其機(jī)理可分為兩大類:一類叫鏈終止型抗氧化劑(chain-breakingantio*idant),此類抗氧化劑與高分子中產(chǎn)生的自由基反響中斷鏈的增長(zhǎng),也稱為主抗氧化劑;另一類叫預(yù)防型抗氧化劑(preventiveantio*i2dant),該類抗氧化劑能抑制或減緩引發(fā)過(guò)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。2.2固化劑、固化促進(jìn)劑熱固性粉末涂料的成膜是通過(guò)參加*種化學(xué)物質(zhì)并使其在一定的條件下與基料樹脂發(fā)生交聯(lián)反響形成不溶、不熔的三維網(wǎng)狀構(gòu)造的高聚物來(lái)完成的。這一交聯(lián)反響稱之為固化反映，在此，起固化反映的化學(xué)物質(zhì)稱之為固化劑，而能使固化反響溫度下降或速度加快的化學(xué)物質(zhì)稱之為固化促進(jìn)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構(gòu)造及其聚集狀態(tài)。而固化劑和固化促進(jìn)劑對(duì)其聚集狀態(tài)起著決定性的作用。故而，固化劑和固化促進(jìn)劑的品種、用量及交聯(lián)反響條件均為影響粉末涂料各種性質(zhì)的關(guān)鍵因素之一。2.3抗靜電劑和電荷控制劑通過(guò)參加抗靜電劑和電荷控制劑可以降低粉末涂料和涂層的外表電阻率。盡管得到的結(jié)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?zhèn)魉挽o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(guò)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?yàn)殡姇灝a(chǎn)生的空氣離子中只有015%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(shí)間并可以降低工作電壓。高分子外表的高外表電阻致使產(chǎn)生的靜電荷很難排泄出去,一般可以通過(guò)以下方式獲得:(1)提高加工環(huán)境的濕度有利于抑制靜電荷的產(chǎn)生和促使電荷的泄漏;(2)改善聚合物的構(gòu)造,如引入極性化或離子化基團(tuán)以提高導(dǎo)電性;(3)參加導(dǎo)電性材料,如金屬粉、炭黑等;(4)添加抗靜電劑提高材料的極性或吸濕性。以上幾種方法各具特點(diǎn),其中濕氣對(duì)材料的外表電阻或體積電阻影響很大,而添加金屬粉末或改善高分子材料等不是在任何應(yīng)用場(chǎng)合下都可以輕松獲得的,有局限性,而添加抗靜電劑的方法最簡(jiǎn)單易行。抗靜電劑按親水基能否被電離可分為離子型和非離子型。如果親水基電離后帶負(fù)電則為陰離子型,帶正電則為陽(yáng)離子型,主要利用外表活性特征吸附空氣中的水分,外表活性劑產(chǎn)生極化形成極薄的導(dǎo)電層,構(gòu)成電荷泄漏通道。絕大多數(shù)抗靜電效果取決于化合物構(gòu)造和環(huán)境的相對(duì)濕度。與吸濕機(jī)理相比,添加抗靜電劑所產(chǎn)生的潤(rùn)滑作用而由此降低的摩擦系數(shù)也抑制了靜電荷的產(chǎn)生?？轨o電劑的添加量和高分子構(gòu)造及使用環(huán)境相關(guān),過(guò)多的參加會(huì)導(dǎo)致噴涂效率的降低甚至產(chǎn)生不吸附現(xiàn)象。有一些抗靜電劑是含環(huán)氧類粉末的催化劑或者在固化時(shí)會(huì)產(chǎn)生黃變,因此需慎重選擇。由于粉末粒子的帶電效率大約0.5%,其它大局部為自由離子,它們會(huì)隨著噴涂過(guò)程吸附在被涂外表并產(chǎn)生累積直至排斥或放電為止,嚴(yán)重地影響了粉末的進(jìn)一步沉積和凹槽面上粉率。而外表電荷調(diào)節(jié)劑可以平衡或改善被涂工件外表的自由離子的累積，從而改善噴涂效果，使厚膜涂裝也成為可能。2.4防結(jié)塊(自由流動(dòng))劑二氧化硅,尤其是氣相二氧化硅可采用后混合法與粉末涂料混合,是一種非常高效的防結(jié)塊劑。這些添加劑的顆粒是非常細(xì)的,一般在10nm-40nm之間,可以和擠出的片料一起粉碎,也可以直接參加到粉碎好的粉末中。中選擇共粉碎時(shí),一些特別細(xì)的顆粒會(huì)進(jìn)入到收集袋中,但是人們還是希望使用這種方法,否則又要多一道工序。另外共粉碎與后混合相比可以提供更穩(wěn)定、更長(zhǎng)久的效果,因?yàn)樵诠卜鬯檫^(guò)程中可以通過(guò)機(jī)械力使二氧化硅或氧化鋁更好的吸附在粉末顆粒上。而粉末的流動(dòng)性能受阻總是要?dú)w因于粉末顆粒的物理接觸。防結(jié)塊劑之所以能夠起到作用,是因?yàn)闅庀喽趸杌蜓趸X可以覆蓋(或包覆)在粉末初級(jí)粒子的外表上,并形成一個(gè)薄薄的、"單分子〞的可滑動(dòng)層。作為極小隔離層的球形二氧化硅可以產(chǎn)生一種"滾珠軸承〞效應(yīng),使粉末顆?；瑒?dòng)并滾動(dòng)以提高粉末的自由流動(dòng)性。同時(shí)他們能降低處理過(guò)的粉末顆粒之間的相互吸引和摩擦,防止顆粒之間的相互接觸。這也就改善了顆粒的可流動(dòng)性和可操作性能。在一般情況下所需的防結(jié)塊劑的用量是非常低的,通常參加粉末涂料總量0.1%-0.3%的氣相二氧化硅/氧化鋁便足以改善粉末的流動(dòng)性、防結(jié)塊性、裝填熔合性以及在軟管中的可輸送性能。對(duì)粉末的二次處理也可以改善充電性能、可噴涂性能、降低對(duì)濕氣的敏感度,降低休止角,還可以提高粉末的"自由流動(dòng)參數(shù)〞R(在ISO8130-5中被定義為"粉末/空氣混合物的自由流動(dòng)性能〞)。高含量的氣相二氧化硅(0.3%-0.7%)可以作為觸變劑(就像在液體油漆中一樣),能提高粉末的邊角覆蓋率,這在電器絕緣和功能性粉末涂料中是非常重要的,但它經(jīng)常也會(huì)降低光澤和流平性。3粉末涂料助劑的選擇粉末涂料中所用的助劑原則上必須是固體的。如果助劑是粘稠狀或者熔點(diǎn)極低的固體物質(zhì)，用量超過(guò)2％時(shí)，粉末涂料的夏季貯存穩(wěn)定性就不好，容易結(jié)塊。因此，粉末涂料用助劑的選擇范圍比擬窄，不象溶劑型涂料用助劑的選擇范圍廣。一般助劑都有最正確添加量的范圍，添加量過(guò)多，會(huì)給涂膜性能帶來(lái)不好的影響。因此，原則上助劑的使用量必須控制在最低限度。粉末涂料助劑應(yīng)具備以下條件：〔1〕助劑在配方中的用量很少，為了使助劑分散均勻，再制造粉末涂料過(guò)程中，要求容易分散?！?〕助劑的化學(xué)穩(wěn)定性好，在粉末涂料制造，貯存和使用過(guò)程中，除了有特殊需要的情況之外，一般不與樹脂、固化劑、顏料和填料進(jìn)展化學(xué)反響，也不受空氣、濕氣、溫度和環(huán)境條件的影響?！?〕從粉末涂料的配色考慮，助劑最好是無(wú)色或淺色，不會(huì)使粉末涂料著色?！?〕從人體安康和環(huán)境保護(hù)考慮，助劑最好是無(wú)毒或低毒?！?〕從粉末涂料的貯存穩(wěn)定性和制造過(guò)程中添加方便考慮，助劑最好是固體粉末狀，并于樹脂、固化劑的相容性好。當(dāng)助劑為液體時(shí)，從粉末涂料的貯存穩(wěn)定性考慮，使用量不能太多。4粉末涂料助劑在應(yīng)用過(guò)程中注意的事項(xiàng)4.1粉末涂料助劑與樹脂的相容性這是選用助劑時(shí)首先應(yīng)注意的問(wèn)題。粉末涂料助劑必須長(zhǎng)期穩(wěn)定存留在粉末涂料中，才能發(fā)揮其應(yīng)有的效能。所以一般使用的助劑要有與環(huán)氧、聚酯、丙烯酸等樹脂相容性。則通常要比擬粉末涂料助劑與樹脂的相容性，則所使用的方法是根據(jù)它們構(gòu)造的相似性。例如，流平劑是粉末涂料生產(chǎn)中主要助劑，可以減少涂膜外表*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外表。使用時(shí)，有載體的助劑如有E-12載體就不可以應(yīng)用于與純聚酯體系的配方中。再如通常所用的含環(huán)脒和多元酸鹽的B68型化學(xué)消光劑僅適用于有環(huán)氧的體系中，假設(shè)用于其它體系，不但失去應(yīng)有的效果，還會(huì)給涂膜帶來(lái)消極影響。4.2粉末涂料助劑對(duì)生產(chǎn)工藝的適應(yīng)性*些粉末涂料助劑在配方設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮由于生產(chǎn)工藝條件比擬苛刻，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(fā)而失效，導(dǎo)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(jī)擠出，而是后參加到成品粉中，只有這樣才能顯現(xiàn)出它應(yīng)有的花紋。因?yàn)樵跀D出熔融過(guò)程中，花紋助劑已經(jīng)預(yù)先反響完成，致使在成膜時(shí)無(wú)花紋或者產(chǎn)生的花紋大小不同、手感有差異、立體感不同等現(xiàn)象。在兩種或兩種以上助劑與基料配合過(guò)程中，為了充分發(fā)揮助劑的效能，必須使它們?cè)诜勰┩苛匣现谐浞址稚?，而且可按不同的加料順序與基料結(jié)合。實(shí)驗(yàn)充分證明，各種粉末涂料助劑與基料混合或后參加到成品過(guò)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。4.3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(shí)還兼有雙重或多重作用。由此，我們?cè)谠O(shè)計(jì)配方時(shí)就必須綜合考慮，如調(diào)整配方中的用量或簡(jiǎn)化配方。比方，氧化鋅是一種黨見(jiàn)的化學(xué)物品，它可以替代一局部的鈦白粉作白色顏料；同時(shí)具有一定的導(dǎo)電性應(yīng)用于需要抗靜電或?qū)щ娦缘膱?chǎng)合；還具有屏蔽紫外線的功能，特別是對(duì)240-380／μm范圍的UV光有較好的防護(hù)能力；當(dāng)然它還具有防霉、殺菌成效、改善含羧基基團(tuán)樹脂的涂料性能等?？梢?jiàn)，選擇一種有效助劑是要充分理解它的各種功能。4.4充分利用粉末涂料助劑之間的相互效應(yīng)粉末涂料助劑的協(xié)同效應(yīng)是指兩種或多種助劑適當(dāng)配合使用時(shí)相互影響起的增效作用。當(dāng)然，協(xié)同效應(yīng)的反面是對(duì)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(yōu)良的協(xié)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(fā)生對(duì)抗作用而削弱涂膜原有的穩(wěn)定效果。4.5粉末涂料助劑對(duì)粉末涂料的性能影響我們知道，一些粉末涂料助劑在發(fā)揮其正常作用的同時(shí)，有時(shí)不得不對(duì)粉末涂料的*些性能產(chǎn)生不良的影響。這與助劑的用量有密切的關(guān)系。目前，市場(chǎng)上有一種低溫固化劑，它能使粉末涂料在120℃／30min內(nèi)固化成膜，這當(dāng)然是我們所需求的。因?yàn)槿绱说偷墓袒瘲l件會(huì)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益，也給一些不能在高溫下烘烤的材料提供給用可能，大大拓展了粉末涂料的應(yīng)用領(lǐng)域。但就我們所做試驗(yàn)得知，參加此種低溫固化劑，對(duì)涂膜的附著力會(huì)有較大的影響。這些都是我們?cè)谠O(shè)計(jì)配方時(shí)，選用粉末涂料助劑應(yīng)充分了解的。4.6粉末涂料的用途對(duì)粉末涂料助劑的制約粉末涂料助劑的應(yīng)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(duì)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。4.7粉末涂料助劑的價(jià)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(jià)格很昂貴，所以有的時(shí)候，價(jià)格也是衡量其使用的一個(gè)重要因素。通常，我們可以選幾個(gè)不同供給商的一樣類型之產(chǎn)品作比照試驗(yàn)，在效果一樣的情況下，選擇價(jià)格低廉的產(chǎn)品。據(jù)目前的市場(chǎng)情況看，國(guó)內(nèi)的許多廠家生產(chǎn)的粉末涂料助劑，一般都能和國(guó)外生產(chǎn)的同類產(chǎn)品相媲美。5粉末涂料助劑的開展5.1抓住時(shí)機(jī),拓展應(yīng)用近年來(lái),國(guó)外粉末涂料助劑通過(guò)每一屆的中國(guó)國(guó)際涂料及油墨展、粉末涂料年會(huì)以及各種專題講座等方式推廣,粉末涂料助劑已進(jìn)入大局部粉末涂料企業(yè),使我國(guó)粉末涂料助劑應(yīng)用更加普及化,粉末涂料助劑的應(yīng)用水平已日趨成熟,一些粉末涂料的質(zhì)量更接近國(guó)際先進(jìn)水平。特別近年來(lái),粉末涂料進(jìn)口助劑的空前繁榮,有力地推進(jìn)了國(guó)產(chǎn)粉末涂料助劑的開發(fā)和應(yīng)用。目前進(jìn)口粉末涂料助劑大量涌入國(guó)內(nèi)粉末涂料市場(chǎng),是利用的有利時(shí)機(jī),應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步拓展對(duì)粉末涂料助劑的應(yīng)用,(如透氣劑、低溫固化劑等),不斷提高粉末涂料產(chǎn)品的性能,加快粉末涂料產(chǎn)品更新?lián)Q代的步伐。5.2實(shí)施聯(lián)合,增強(qiáng)創(chuàng)新能力目前,國(guó)外粉末涂料助劑公司已經(jīng)根本上全面進(jìn)入我國(guó)粉末涂料市場(chǎng),粉末涂料工業(yè)集中的幾個(gè)地區(qū)幾乎都有國(guó)外粉末涂料助劑的銷售代理商,一些大的國(guó)外粉末涂料助劑企業(yè)在我國(guó)也形成了系統(tǒng)的市場(chǎng)銷售網(wǎng)絡(luò),在長(zhǎng)三角、珠三角、環(huán)地區(qū),粉末涂料助劑市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)非常劇烈,經(jīng)過(guò)數(shù)年的開展經(jīng)營(yíng),國(guó)產(chǎn)粉