铝型材喷涂粉末涂料流平性因素的探讨[抗静电粉末涂料]

摘要：从树脂、流平剂、脱气剂、颜料、颗粒粒径等方面，分析了影响粉末涂料流平性的因素。结合生产实际，以铝型材专用粉末涂料A9016SF75为例，提出铝型材粉末涂料流平性的较佳工艺参数：聚酯树脂玻璃化温度(Tg)50～65℃，丙烯酸酯流平剂用量1.0%～1.3%，安息香酸流平剂用量016%，粉末粒径20～80μm，固化温度200℃，固化时间20min，此条件能大大减少粉末涂料涂膜的针孔、橘皮、缩孔等弊病的发生，获得理想的平整光滑涂膜。

    关键词：粉末涂料；流平机理；流平性；影响因素

    0引言

    粉末涂料的成膜依靠熔融状态下树脂的流动并相互粘连而成，熔体黏度高，限制了其自由流动，流平效果稍差，有轻微橘皮产生。改善粉末涂料流平性，形成外观良好的涂膜，一直是粉末涂料界所关注的重点。因此，探讨影响粉末涂料流平性因素，优化配方设计，改进设备和施工工艺，改善粉末涂料涂膜的外观，具有重大的现实意义。

    1流平机理

    粉末涂料是一无溶剂的均匀体系，必须熔融后才能附着在被涂物上面，流平后固化成膜，一般需要经过三个过程[1]：

    (1)从单独的粉末颗粒，聚集成为一层连续的、不平整的膜，此过程称为聚集过程；

    (2)从连续不平整的表面流淌形成较为光滑与平整的表面，即流平过程；

    (3)熔融的涂液通过交联反应，黏度不断提高，最后固化为坚硬的涂膜，称为固化过程。

    流平过程所需要的时间描述可采用Nix方程和Orchand关系式来表示[2]：

    A、融结阶段：t=f(η×Re/r)(1)

    式中：t—时间；η—涂料的熔融黏度；Re—涂料颗粒平均曲率半径；r—表面张力；

    B、流平阶段：

    式中：△t—流平时间；λ—两峰间距离；η—熔融黏度；an/at—流平前后峰高之比；r—表面张力；x—涂层厚度。

    从式(1)、(2)中可以看出：影响粉末涂料流平的因素主要是树脂的熔融黏度、表面张力、颗粒粒径、涂层厚度、固化温度与时间等，下面就这些因素进行讨论。

    2影响粉末涂料流平性因素

    2.1涂料树脂

    粉末涂料树脂的玻璃化温度、熔融温度决定了粉末涂料的流动性能与贮存稳定性，这与相对分子质量及其分布有关。要获得较好的涂膜，树脂的相对分子质量分布越窄越好。相对分子质量分布过宽意味着存在相对分子质量过小或过大的树脂，不能与涂料的其他组分很好地相融，在这样的条件下高温烘烤时，涂层间的混融性不好，涂层的表面张力就达不到平衡，微粒间的作用力将产生排斥或收缩的运动，而熔融流动时间是有限的，它们之间不可能有充分的流平时间，随着涂层的固化，涂膜表面会出现缩孔、橘皮等缺陷。因此，应选择熔融黏度低、粉末涂料胶化时间长、熔融水平流动性大的树脂；但是从涂膜物理机械性能来说，流平时间短而交联固化时间长的机械性能较好，二者应兼顾。另外聚酯粉末产品在贮存过程中容易结块，喷涂时易出现流挂、橘皮、针孔等现象，这是由于聚酯树脂玻璃化温度(Tg)不适合所致。生产实践检验，聚酯树脂Tg控制在50～65℃范围内，既能保证涂层丰满，有良好的流平性，也能使粉末涂料在40℃以下贮存4～6个月不结块，具有一定的稳定性。

    2.2流平剂

    流平剂是对于得到平整涂膜外观不可缺少的成分。流平剂均匀地分散到粉末涂料中，粉末静电喷涂到工件烘烤固化时，它能降低涂料系的黏度及表面张力，使熔融涂料在未固化前增加流动性，并在涂料熔融流动过程中经表面迁移，逐渐由分子内部部分地迁移到涂膜表面而形成一单分子层，使整个表面增加了定向分子结构的密度，使涂膜表面平整、光滑，避免成膜过程中形成缩孔。丙烯酸酯流平剂的用量对A90162SF75粉末涂料外观的影响如表1所示。

    表1流平剂的用量对涂膜流平性的影响(目测法)

    从表1可知，当配方中没有流平剂或流平剂用量少时，涂膜流平性很差，涂膜全板缩孔或者个别缩孔，而用量在树脂的110%以上时，可以得到无缩孔的平整涂膜。但过多加入流平剂会降低粉末涂料的贮存稳定性，且流平剂容易浮到涂膜表面，降低涂膜的耐污染性和光泽，流平剂用量为树脂和固化剂总质量的1.0%～1.3%较适宜。