隨著工業(yè)的發(fā)展，溶劑型涂料的涂裝施工對大氣造成的污染成為了國際社會關(guān)注的焦點，具有“省資源、省能源、低污染、高效能”特點的粉末涂料受到業(yè)界的高度重視，在涂料工業(yè)中所占比例迅速提升，廣泛應(yīng)用于家電、汽車、鋁型材等領(lǐng)域。聚氨酯粉末涂料不僅具有高裝飾性和優(yōu)良的物理力學(xué)性能，而且具有較全面的耐化學(xué)藥品性，特別是不易黃變、耐候性和耐光性突出。它兼顧了環(huán)氧涂料和丙烯酸涂料的優(yōu)點，與TGIC固化的純聚酯粉末涂料體系相比，更具有無毒無害的巨大優(yōu)勢。隨著聚氨酯粉末涂料生產(chǎn)工藝的日益成熟，其在粉末涂料中所占的比例將越來越大。熱固性氟碳粉末涂料作為高檔的粉末涂料在國際上已經(jīng)開發(fā)出來并推廣應(yīng)用。本文從樹脂、助劑、生產(chǎn)工藝及生產(chǎn)環(huán)境對熱固性氟碳粉末涂料的儲存穩(wěn)定性進行了介紹。

    1影響熱固性氟碳粉末涂料儲存穩(wěn)定

    性的各種因素

    1.1粉末樹脂技術(shù)指標(biāo)

    熱固性粉末氟樹脂的分子量對于熱固性氟碳粉末涂料的物理化學(xué)性能影響較大。樹脂的韌性會隨著分子量的增加而增加，在制備涂料時不容易粉碎，不易得到較理想的粉末粒子，在一定程度上會影響涂料的儲存穩(wěn)定性；分子量較小，其氟含量會降低，使涂料達不到超耐候的要求。由于熱固性粉末氟樹脂是在溶劑中進行的聚合反應(yīng)，在后處理的過程中需要盡可能地除去這部分溶劑以及未反應(yīng)完全的殘留單體。由于溶劑和殘留單體的玻璃化溫度較低，會大大降低樹脂本身的玻璃化溫度，不但降低涂料的物理化學(xué)性能，同時也大大降低了涂料的儲存穩(wěn)定性，所以要盡可能地控制好樹脂的揮發(fā)分。表1給出樹脂不同技術(shù)參數(shù)對涂料儲存穩(wěn)定性的影響。

    表1樹脂對涂料儲存穩(wěn)定性的影響

表1樹脂對涂料儲存穩(wěn)定性的影響

   由表1可見熱固性氟碳粉末樹脂的玻璃化溫度、分子量和揮發(fā)分對粉末涂料儲存穩(wěn)定性影響較大，就要求氟碳粉末樹脂制備時要控制好這三方面，樹脂的玻璃化溫度最好控制在60℃以上，樹脂的分子量控制在20000～30000，樹脂的揮發(fā)分控制在5%以下。

    1.2固化劑

    熱固性氟碳粉末樹脂是一類羥基樹脂，為了體現(xiàn)其高耐候性和耐化學(xué)藥品性等，一般選擇多異氰酸酯[1]作為交聯(lián)固化劑，在交聯(lián)固化過程中形成網(wǎng)狀大分子結(jié)構(gòu)。多異氰酸酯固化劑分多種類型，包括HDI、TDI、H12MDI、MDI、IPDI等。粉末涂料用多異氰酸酯固化劑主要為異佛爾酮多異氰酸酯固化劑(IPDI)，分兩大類：一類是使用封閉劑(如己內(nèi)酰胺、甲乙酮肟、3，5-二甲基吡唑等)的封閉型異氰酸酯固化劑，另一類是不加封閉劑的自封閉型異氰酸酯固化劑，粉末涂料市場應(yīng)用較為廣泛的是封閉型異氰酸酯固化劑。在選擇固化劑的時候需要考慮的最重要的指標(biāo)是固化劑的玻璃化溫度、熔融溫度以及—NCO含量�！狽CO含量對熱固性氟碳粉末涂料的機械性能影響較大，對儲存穩(wěn)定性影響不大，對儲存穩(wěn)定性影響較大的主要是玻璃化溫度和熔融溫度。如果所選固化劑的玻璃化溫度較低，制備的粉末涂料的玻璃化溫度會更低，這樣不利于粉末涂料的儲存穩(wěn)定性。同時選擇固化劑時還要考慮固化劑的熔融溫度，如固化劑的熔融溫度過高，在涂料的擠出過程中，固化劑會與樹脂發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，制備的涂料一方面會產(chǎn)生質(zhì)點、顆粒等表面弊病，另一方面會降低涂料的流動性及儲存穩(wěn)定性。對幾種常見的固化劑產(chǎn)品進行了對比試驗，試驗參數(shù)：擠出機的一區(qū)溫度110℃，二區(qū)溫度120℃，試驗結(jié)果見表2。

    表2幾種常見固化劑對熱固性氟碳粉末涂料儲存穩(wěn)定性的影響

表2幾種常見固化劑對熱固性氟碳粉末涂料儲存穩(wěn)定性的影響

 由表2中可以看到玻璃化溫度大于60℃，同時熔點在85～95℃的4#固化劑，可以大大提高熱固性氟碳粉末涂料的儲存穩(wěn)定性。

 1.3各種功能助劑及填料

    1.3.1流平劑的影響

    粉末涂料常用的流平劑為有機硅類和丙烯酸酯類兩種。有機硅類流平劑是表面活性的，其會遷移到涂膜表面，使涂膜表面變得更加滑爽，提高涂膜的表面硬度，這就使得本身就具有較高硬度的氟碳粉末樹脂涂膜變得更有剛性，但其物理性能就會變得很差，制備的氟碳粉末涂料也更容易聚集成團。與有機硅類流平劑相比，丙烯酸酯類流平劑可以很好地改進涂膜的表面流動和流平性，可以獲得盡可能平整的涂膜表面。因為氟碳粉末樹脂具有較高的極性，因此在制備氟碳粉末涂料的時候選用具有較高極性的丙烯酸酯類流平劑，以最大程度地提高樹與流平劑的相容性，降低涂料本身的黏度，增加粉末涂料的流動性，提高涂料的儲存穩(wěn)定性。

    1.3.2柔韌劑的影響

    由于柔韌劑是橡膠的硅改性包覆物，與氟碳粉末樹脂完全不相容，并且其形狀為小于5μm的圓球，擁有較小的吸油量，可以很好地分散在涂料當(dāng)中，降低涂料中樹脂的接觸面積，提高涂料的儲存穩(wěn)定性。但是其添加量對涂膜的表觀及物理機械性能有很大的影響。表3給出柔韌劑添加量對涂膜物理機械性能及氟碳粉末涂料儲存穩(wěn)定性的影響。

    表3柔韌劑添加量對涂膜物理機械性能及氟碳粉末涂料儲存穩(wěn)定性的影響

表3柔韌劑添加量對涂膜物理機械性能及氟碳粉末涂料儲存穩(wěn)定性的影響

由表3可以看出，柔韌劑的添加量對熱固性氟碳粉末涂料的儲存穩(wěn)定性影響較大，隨著添加量的增加，氟碳粉末涂料的儲存穩(wěn)定性也越好，但是對涂膜外觀以及物理機械性能有很大的影響，根據(jù)試驗結(jié)果確認(rèn)其添加量為3%～4%。

    1.3.3催化劑的影響

    選擇OctaflowTMBT-71粉末涂料用催化劑，它是一種用于能自由流動的二月桂酸二丁基錫催化劑，用以加速氟碳粉末涂料樹脂中的羥基與固化劑中-NCO的交聯(lián)反應(yīng)。隨著其添加量的加大，粉末涂料的流動性會降低，從而降低粉末涂料的儲存穩(wěn)定性。表4給出了OctaflowTMBT-71粉末涂料用催化劑添加量對涂料的影響。

    表4OctaflowTMBT-71粉末涂料用催化劑添加量對涂料的影響

表4OctaflowTMBT-71粉末涂料用催化劑添加量對涂料的影響

由表4中可以看出，隨著OctaflowTMBT-71粉末涂料用催化劑添加量的增加，氟碳粉末涂料的物理化學(xué)性能增加，其儲存穩(wěn)定性卻在降低，通過試驗發(fā)現(xiàn)OctaflowTMBT-71粉末涂料用催化劑在0.4%左右的時候，氟碳粉末涂料涂膜的性能可以達到最佳，氟碳粉末涂料本身的流動性變化不是太大。

    1.3.4松散助劑的影響

    粉末涂料添加松散助劑有兩種方式：一是在涂料配方中添加防止粉末涂料結(jié)團的疏松劑；二是在粉末涂料制備過程中以干混合的方法添加氣相二氧化硅之類的松散劑。在配方中添加防止粉末涂料結(jié)團的疏松劑，改進粉末涂料粒子之間的凝聚性能來提高粉末涂料干粉流動性。其弊端是疏松劑的添加量較大，影響涂膜的裝飾性，并且在熔融擠出的過程中，容易造成疏松劑結(jié)構(gòu)的破壞，改善涂料儲存穩(wěn)定性的效果不明顯。在粉末涂料制備過程中以干混合的方法添加氣相二氧化硅之類的松散劑，使其在粉末涂料粒子之間形成隔離層，減少粉末涂料粒子之間的碰撞和凝聚機會，使粉末涂料不容易結(jié)團，改善粉末涂料干粉的流動性。同時由于氣相二氧化硅是多孔性的吸濕性很強的物質(zhì)，可以防止粉末涂料吸潮，保證粉末涂料干粉的流動性，提高粉末涂料的儲存穩(wěn)定性。經(jīng)過試驗，一般氣相二氧化硅的添加量是粉末涂料總量的0.1%～0.5%，添加量過多，影響涂膜表觀，添加量過少，作用不明顯。

1.3.5填料的影響

    填料在氟碳粉末涂料的配方中不僅有提高涂膜硬度、剛性、耐劃傷等物理性能，同時還有改進氟碳粉末涂料松散性和提高玻璃化溫度等性能。在氟碳粉末涂料中氟碳粉末樹脂與各種功能助劑的混合，會在一定程度上降低玻璃化溫度，而填料的添加可以對其起到改善的作用，同時填料還有類似氣相二氧化硅之類松散劑的作用，隔離粉末涂料粒子，減少其相互之間的碰撞和凝聚機會，改善氟碳粉末涂料干粉的流動性。

    1.4工藝條件

    1.4.1擠出條件的影響

    由于熱固性氟碳粉末涂料用氟樹脂的分子量較高，其熔融流動性相比較差，在熔融擠出的過程中螺桿的轉(zhuǎn)速不能太快，擠出溫度不能太高，如擠出速度太快會影響涂料的熔融混合，擠出溫度太高，樹脂與固化劑容易發(fā)生反應(yīng)，如此制備的粉末涂料有嚴(yán)重的物化性能弊病，同時粉末涂料的粒徑很難控制，顆粒粘結(jié)，形狀不規(guī)則，干粉流動性很差，影響涂料的儲存穩(wěn)定性。經(jīng)過試驗最終確定基礎(chǔ)條件是：擠出溫度，一區(qū)110℃，二區(qū)120℃；螺桿轉(zhuǎn)速，160～180r/min。

    1.4.2粉末顆粒的影響

    由于氟碳粉末涂料用氟樹脂的分子量較高，硬度較大，有一定的韌性，粉碎較難進行。粉碎氟碳粉末涂料采用的是ACM磨，粉末的粉碎與分級同時進行，因有大量空氣通過磨腔，所以物料和磨體升溫幅度小。但在實際使用過程中我們發(fā)現(xiàn)，設(shè)備長時間運轉(zhuǎn)或在炎熱的夏季，粉末的生產(chǎn)效率明顯下降，粉末從篩網(wǎng)出來的溫度偏高，容易產(chǎn)生結(jié)塊，影響正常使用。在電子顯微鏡下觀察，粉末形狀不規(guī)則，許多粒子呈鋸齒狀等，嚴(yán)重影響干粉流動性，降低涂料的儲存穩(wěn)定性。在制備氟碳粉末涂料過程中可以采用低溫研磨，在ACM磨進風(fēng)口處加裝冷卻空調(diào)或?qū)Ｓ美滹L(fēng)機，空氣進入磨體前經(jīng)過冷卻處理，一般在15℃以下，能保證磨出來的粉末溫度不超過25℃，遠(yuǎn)低于粉末的Tg點，在電子顯微鏡下觀察，粉末形狀規(guī)則，多呈圓形或橢圓形，干粉流動良好，表5給出低溫與常溫下研磨氟碳粉末粒子對比。

    表5低溫與常溫下研磨氟碳粉末粒子對比

表5低溫與常溫下研磨氟碳粉末粒子對比

由表5可以看出，涂料的顆粒形狀是否規(guī)則，對涂料干粉的流動性產(chǎn)生直接的影響，進而影響涂料的儲存穩(wěn)定性，如果要大幅度提高涂料的儲存穩(wěn)定性，在制備粉末涂料應(yīng)盡可能使涂料顆粒形狀規(guī)則。

    1.5生產(chǎn)環(huán)境

    在粉末涂料的生產(chǎn)過程中，生產(chǎn)環(huán)境對其影響巨大，生產(chǎn)環(huán)境主要表現(xiàn)在空氣濕度以及室內(nèi)溫度上。室內(nèi)溫度可以通過人工降溫來應(yīng)對，例如在ACM磨進風(fēng)口安裝冷風(fēng)機，保持室內(nèi)良好通風(fēng)，研磨出的粉末等降至室溫再進行包裝都可以降低粉末涂料的軟結(jié)塊，增加粉末涂料干粉的流動性，提高儲存穩(wěn)定性�？諝鉂穸葘Ψ勰┩苛系膬Υ娣�(wěn)定性有很大的影響，空氣濕度越高，粉末涂料的儲存穩(wěn)定性越差，圖1給出的空氣濕度對粉末涂料儲存穩(wěn)定性的影響。

圖1空氣濕度對粉末涂料儲存穩(wěn)定性的影響

圖1空氣濕度對粉末涂料儲存穩(wěn)定性的影響

    在制備粉末涂料時應(yīng)盡可能地保證生產(chǎn)環(huán)境的干燥，使空氣濕度盡可能地保持在60%以下，降低粉末涂料干粉中的含水率，提高粉末涂料的儲存穩(wěn)定性。

    2結(jié)語

    熱固性氟碳粉末涂料在國內(nèi)粉末涂料市場是一個新生事物，隨著國內(nèi)粉末涂料市場的不斷完善和成熟，相信不久后熱固性氟碳粉末涂料將在粉末涂料市場占有一席之地，作為粉末涂料中高檔代表之一，熱固性氟碳粉末涂料的研究開發(fā)有著極大的市場發(fā)展?jié)摿�。解決好熱固性氟碳粉末涂料儲存穩(wěn)定性就成為研究開發(fā)熱固性氟碳粉末涂料的一個重要課題。