2023-11-07
 
深度解析 | 如何解决超细粉末涂料的应用缺点?
2023年11月07日   阅读量:716

「摘要」

超细粉末涂料为粉末涂料的应用开辟了全新的领域,本文综述了超细粉末涂料的特点、性能和研究进展。


作者 | 樊庆春

武汉工程大学化工与制药学院


01 前 言


粉末涂料和涂装是以环保、经济、高效和节能为突出优点而得到快速发展的粉末涂料,是百分之百的固体成分,不像液体油漆那样含有大量溶剂排放,是没有公害的环保涂料产品;粉末涂料喷涂未能利用的粉末可以回收再次使用,喷涂工艺简单稳定,能耗较低,相对液体涂料具有成本低,性能好的特点。



粉末涂料的发展速度非常快,而在我国又远远快于其他国家,主要原因是我国的经济发展速度很快,大量新建的涂装线首选使用粉末涂料涂料在线coatingol.com。我国已成为粉末涂料的使用和生产大国,但在高档原材料的生产和高档产品的开发研制上,还与发达国家存在一定差距。


如何瞄准具有巨大实际应用意义的尖端课题,利用国内外的高新技术进行课题攻关,并实现其工业化,是我国科学家和业内人士面临的重要决策。


粉末涂料在最近十几年的发展中呈现了非常强的竞争力,但其发展过程中也有亟待克服的缺点和限制。粉末涂装公认的四个缺点是涂层太厚、涂层表观效果较差、不能低温固化、换色较难。


针对这些限制和缺点,各国科学家和工程技术人员进行了大量的研究,在很多领域取得了可观的成绩。


如低温固化粉末涂料的开发研究已经有了可于120℃烘烤固化的商业产品,用于木器和复合板的涂装;粉末涂料紫外光固化的研究也有了突破性的进展并有了工业化应用。


我国粉体涂装设备的老厂上海新星静电喷涂设备有限公司与比利时UCB公司合作,已成功研制出粉末涂料紫外光固化设备,使我国在这一新兴领域得到有益的发展,并带来巨大潜力。


在目前状况下,要使工业用户接受粉末涂料,可以认为其中高品质和经济性的作用相对于符合环保法规方面所做的贡献最大。


粉末涂料的市场份额相对于其他类型涂料来说并不大。但是,在相对比较成熟的工业涂料领域,粉末涂料是其中少数几类中可以保持长年高增长率的产品。


02 超细粉末涂料技术简介


粉末涂装以其环保、经济高效和节能为突出优点而得到快速发展。但粉末涂装也存在亟待克服的缺点和限制,粉末涂装公认的两大缺点是:涂层太厚和涂层表面平整度差。


原因在于粉末涂料的粒径较大,远远超过普通油漆漆膜的厚度。不仅造成材料浪费,而且在很多情况下涂层太厚还会造成漆膜性能下降。


如涂层容易脱落,漆膜硬度降低等。为克服上述缺陷,各国科学家进行了大量的研究,开发出超细粉末涂料。这种粉体粒径变细,涂层表面效果很好,可实现薄涂层涂装。


加拿大辉旭微粉技术公司的科学家采用特殊的技术,成功克服了超细粉体粒子间的分子引力。避免了抱团现象,得到粒径为10~20pm流化性能很好的粉末涂枓。


这种涂料既可以形成非常平整的涂层表面,又可以进行薄涂层涂。超细粉末涂层的表面效果大大改进,盐雾实验证明很薄的超细粉涂层具有极好的抗腐蚀性,主要原因在于涂层最薄的地方超细粉涂层的厚度高于粗粉涂层。


03 粉末涂料的细粉化及其发展


在粉末涂料的4个主要缺点中,涂层太厚和涂层表观效果较差是最主要的。


粉末涂料的涂层厚度通常在60~100pm,远远超过普通油漆漆膜的厚度。这不仅带来不必要的浪费,而且在某些情况下涂层太厚还会造成涂膜性能下降,如涂层容易脱落等。涂层表观性能差,降低了粉末涂层的装饰性,从而限制了粉末涂料的应用和发展,特别是对某些高档产品(如小轿车等),就无法使用粉末涂料进行涂装。


粉末涂料的涂层太厚和表观效果不好,主要是由于粉末涂料的粒径较大引起的。普通粉末涂料的粒径通常为30~40mm,这样的粒径经静电喷涂后很难达到平整的表面和良好的表面效果。


如果能将粉末涂料的粒径变细,就能得到表面效果很好的涂层,并能够实现薄涂层涂装。粉末涂料的细粉化,既能实现薄涂层大量节约成本,又能得到非常好的涂层表面,可以说是粉末涂料研究开发中最重要的课题之一。


各国科学家和全球的各大粉末涂料公司都为该课题给予了巨大的投入,同时该课题还吸引了其他行业以及部分国家政府的关注。


由于市场的需求和人们的重视,粉末涂料细粉化的研究取得了很多突破。


■ 最常见的是在粉末涂料中加入一些润滑剂,使粉末涂料不容易抱团,从而达到适当降低粉末粒径的目的;

■ 也有的大公司采用生产粒径分布窄的产品,并选用高流平性的产品外加润滑剂调节,使粉末涂料的粒径进一步降低并初步实现薄涂层涂装;

■ 美国Ferro公司开发了采用超临界二氧化碳制备粉末涂料的新工艺,能够得到分散均匀,粒度分布窄的粉末涂料产品;

■ 在国内,很多公司生产高流平性的产品并宣称实现了薄涂层涂装,实际上粉末粒径并未降低,但由于能够得到较薄的涂层,也确实很受市场欢迎。


上述各种方法只是实现粉末涂料细粉化的一些途径,他们的确给粉末涂料工业带来了很多的利益,但并没有真正意义上的实现粉末涂料的细粉化。


粉末涂料的细粉化是指粉末涂料的粒径达到20mm以下。通常,涂层厚度为粉末粒径的2.5倍时表面效果较好,而超细粉体有自身的特性,即气体流化性能差。这是由于随着粒径的降低,粉体的质量会成倍地降低,同时粉体的表面积成倍地增加,其结果是分子作用力大大增强,使超细粉抱团而无法进行正常流化。


而正常流化是粉末涂料实现静电喷涂的前提,因此,常流化成为粉末涂料细粉化难以实现的主要技术原因。细粉抱团是超细粉体的自然特性,要实现细粉化,必需首先克服超细粉体间的分子作用力。


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