一、環氧粉末涂料的特性
（1）省資源、低污染 環氧粉末涂料不含任何有機溶劑，生產、貯存、運輸、涂裝等過程中，不會給操作人員帶來傷害，對環境基本無污染；由于固體含量高達100%，因而節省了大量有機溶劑以及相關資源。
（2）應用效果好 環氧粉末涂料熔融黏度較低，流平性好，涂膜外觀平整，基本上無針孔和縮孔等缺陷；對金屬等底材的附著力好，涂膜硬度高、耐劃傷性好；涂膜的物理機械性好，耐腐蝕性和化學藥品性優；涂料的配色性好，固化劑品種選擇范圍寬，可以配制有光、無光、閃光、花紋和錘紋等各花色品種。
（3）涂裝適應性強 環氧粉末涂料具有很好的涂裝適應性，可采用靜電噴涂、流化床浸涂、靜電流化床浸涂和火焰噴涂等涂裝方法進行施工；與底材（或底漆）有良好的適應配套性。
（4）利用率高 環氧粉末涂料一次涂裝就可得到50～300μm厚的涂膜；沒被涂覆的粉末可回收再利用，減少了涂料損失，使其利用率大于95%。
（5）應用范圍廣 環氧粉末涂料用于廚房用具、農用機械、汽車零部件、化工設備、建筑材料、船舶設備、地下設施等的防銹、防腐蝕，電器開關柜、電子儀器及儀表、金屬箱柜等的裝飾性保護，電動機轉子或銅排的電絕緣防護。
環氧粉末涂料及其涂裝技術仍有不足之處。一是從外觀上看，施工不當易產生橘皮等弊病；二是烘烤固化溫度較高，通常要高于140℃，不適合耐熱性差的底材，有待降低烘烤溫度；三是不易獲得較薄的涂膜；四是對設備要求高，無論制造和涂裝都需要較復雜精密的設備，因此設備投資較大；五是不適于多品種、多花色的輪翻更迭地生產，換品種、換顏色比較困難。
二、環氧粉末涂料的配方設計
1.對基料的要求
（1）環氧樹脂指標
①色澤 采用熔融色相在100APHA（哈森值，Pt-Co比色系）以下的雙酚A生產淺色環氧樹脂。不同的原料和制造技術，制出的產品色澤也會有很大差別。環氧樹脂色澤深淺，不僅直接影響粉末的色澤，同時直接反映環氧樹脂的內在質量和純度問題。只有外觀無色或淺色透明的環氧樹脂，才能生產出白色、淺色粉末涂料，呈現良好的烘烤性、表面平整性和色澤鮮艷等特點。
②環氧值 環氧樹脂的環氧值直接影響粉末涂料的質量，在配方設計時，利用環氧值計算固化劑的用量，如果環氧值范圍過寬，會給生產帶來困難。一般要求環氧樹脂的環氧值應為0.12～0.14eq/100g最佳。
③羥基值 環氧樹脂的物性指標中沒有規定羥基值。在設計粉末涂料配方時，羥基值是重要的參數。如果選用與羥基進行交聯固化反應的固化劑，羥基值指標不可缺少。若采用雙酚A型環氧樹脂作基料時，可根據環氧當量（WPE）推算出羥基值，再計算固化劑使用量。
④軟化點 環氧樹脂的軟化點低時，涂料流動性好，易流掛，軟化點高時，涂料流動性小、流平差、易結皮、光澤下降。一般環氧樹脂的軟化點為80～100℃為宜。
⑤氯含量 環氧樹脂中存在有機氯時，對固化成膜反應有抑制作用，影響成膜工藝；同時涂膜的電性能和耐沖擊性也受到影響。
當環氧樹脂的有機氯含量≤0.004eq/100g時，涂膜可獲得優異的電性能和物理機械性能。但國內生產的粉末涂料用環氧樹脂的有機氯含量多數高于0.004eq/100g。
⑥揮發分 環氧樹脂的可揮發物過高，會引起涂膜產生針孔和失光等，最好控制揮發分在0.5%左右。
（2）熔融性 環氧樹脂的熔融溫度與分解溫度不能很接近，否則一旦烘烤溫度過高，易于導致樹脂分解，很難得到外觀和性能良好的涂膜，所以二者溫差要大，即熱分解溫度高于熔融溫度。在一定溫度下烘烤固化時，熔融溫度高的樹脂，不易于流平，無法得到平整均勻的涂膜；在滿足粉末涂料和涂膜性能前提下，熔融溫度和熔融黏度較低時，易于流平，得到比較薄而平整的涂膜。
（3）穩定性 粉末涂料在與空氣、潮氣較長時間接觸中或受溫度影響時，不應發生結團、吸潮或引起化學變質的現象，要求基料具有穩定性。在制造粉末時經熔融擠出混合，基料不但要有好的粉碎性，也應保證其結構穩定性。
（4）電氣性能 粉末涂料的帶電性對靜電涂裝時的附著效率有重要作用，即基料內不應含有電阻小的物質，以防止涂裝時靜電荷流失，造成脫粉現象，影響正常涂裝施工。
（5）成膜性 基料與固化劑交聯固化成膜時，無低分子污染物釋放，應保證粉末涂料流平溫度和成膜溫度都較低，以獲得優異性能的涂膜。環氧樹脂品種對涂膜性能有明顯影響，如涂膜耐溶劑性和耐化學藥品性順序：E-20＞E-12＞E-06。涂膜柔韌性和粉末貯存穩定性順序： E-20＜E-12＜E-06。值得提出的是，不同環氧值的E-12環氧樹脂，其涂膜的物理機械性能也有較大差別，如涂膜的沖擊強度隨E-12環氧樹脂環氧值減小而下降。實踐證明，環氧樹脂的相對分子質量分布范圍控制得越窄越好，一般分布在2000～4000左右。這種結構的環氧樹脂易于控制膠化時間和固化速度，易得到平整光滑的涂膜。
2.固化劑
（1）對固化劑的要求
①潛伏性 環氧粉末涂料的固化劑在常溫下不與環氧樹脂反應；在烘烤固化溫度下與環氧樹脂迅速交聯周化成涂膜，且涂膜無針孔、無氣泡等弊病，平整光滑、物理機械性好、耐化學藥品性優良。
②熔融混合性 固化劑的熔點不低于80℃，玻璃化溫度不低于50℃。在稍高溫度下，固化劑與環氧樹脂間熔融混合性好，可保證粉末涂料有良好的分散性和均勻性。
③潤濕性 固化劑與環氧樹脂的相容性好，與顏填料、及其他組分有良好的潤濕性（相互滲透性），可保證涂料有好的涂裝性，涂膜有優良的附著力。
④穩定性 在室溫和制粉時，固化劑需有良好的穩定性。從生產和貯存方面，要求固化劑是固體，最好是粉末狀或片狀；在涂料貯存和回收過程中，固化劑不吸潮、不結皮、不影響干粉及熔融流動性。
⑤選擇性 固化劑僅與環氧樹脂反應，不與顏填料和其他組分起化學反應，其能在較低烘烤溫度下啟動固化反應并在較短時間內交聯固化成較理想的涂膜。
⑥無毒害性 環氧粉末涂料選用的固化劑應無毒害性。與環氧樹脂進行固化反應時，不產生低分子毒副物，保證涂裝時的安全性，不損害人體健康，不污染環境。
在環氧-丙烯酸、環氧-聚酯粉末涂料中，采用環氧基與羧基進行交聯固化反應，應根據聚酯樹脂和丙烯酸樹脂的酸值，確定環氧樹脂與聚酯樹脂及丙烯酸樹脂的配比。當采用酚醛樹脂作固化劑時，只有對環氧樹脂的環氧值和羥基值同時考慮，才能設計出合理的粉末涂料配方。
（2）固化劑的品種環氧粉末涂料的固化劑品種很多，主要有二氰二胺及其衍生物、芳香族胺、酸酐、二羧酸二酰肼、咪唑類、咪唑啉、環脒、酚醛樹脂、聚酯樹脂等。大量使用的是二氰二胺及其衍生物、二羧酸二酰肼、咪唑類和環脒類，當有特殊要求時采用酸酐和酚醛樹脂等。
①二氰二胺及其衍生物 二氰二胺的熔點為207～209℃，是環氧粉末涂料最早工業化的固化劑品種。它與環氧樹脂在180℃時進行交聯固化反應：
 二氰二胺與環氧樹脂的固化物，經紅外分析證明，確實存在—OH與—CN基的反應產物（酸酰胺），其吸收峰為1740cm-1。通常認為二氰二胺與環氧基的交聯固化反應分兩步完成，即加成固化反應和聚合固化反應。
二氰二胺的熔點高且不易與環氧樹脂混均，將二氰二胺與氨加成得到低熔點的加成二氰二胺，其結構式為
 ；將加成二氰二胺用芳香族化合物取代得到取代二氰二胺，其結構式為用這種固化劑制造的環氧粉末涂膜的外觀、硬度、柔韌性、附著力和耐化學藥品性都很優良。 ②二羧酸二酰肼 二羧酸二酰肼是一種快速固化型固化劑，如癸二酸二酰肼的熔點為178℃，與環氧樹脂的混容性較好，180℃/20min涂膜可完全固化，得到的涂膜耐泛黃性好，物理機械性比促進二氰二胺固化的涂膜好。較普遍使用的品種有己二酸二酰肼、癸二酸二酰肼、間苯二甲酸二酰肼等。
③咪唑及環脒類 咪唑及環脒類是氮雜環化合物，反應活性高，涂膜的物理機械性好，可制得不同光澤涂膜。例如，Hüls公司的環脒類固化劑B55和B68是消光固化劑，可形成無光涂膜；安徽化工研究院研制的環脒SPI固化劑，與環氧樹脂的相容性好，涂膜外觀平整、光澤及物理機械性優良，具有良好的抗泛黃性；中國化工建設總公司常州涂料化工研究院生產的HP-91固化劑，是一種咪唑改性化合物，軟化點為70～80℃，與環氧樹脂相容性好，是較理想的低溫固化節能型環氧粉末涂料固化劑品種。可在120℃/30min與環氧樹脂充分交聯固化。涂膜的表面平整性、物理機械性、耐化學藥品性均優良，制成粉末涂料的貯存期為12個月。采用HP-91固化劑制造環氧粉末涂料的溫度不得超過85℃。
④酚醛樹脂 醇溶性酚醛樹脂和線性酚醛樹脂都可作為環氧粉末涂料的固化劑。醇溶性酚醛樹脂需通過特殊制造工藝使其變成固態樹脂后再使用。線性酚醛樹脂作固化劑時，可采用叔胺、六次甲基四胺和咪唑類作固化促進劑。由酚醛樹脂固化的涂膜機械強度、耐化學藥品性、熱穩定性都很好，但涂膜的柔韌性較差。
⑤酸酐類 通常小分子的酸酐容易升華、刺激性強，所以應將酸酐進行改性。由改性酸酐與環氧樹脂制成的粉末涂料的固化速度快、涂膜的ρ值較高，耐化學藥品性、耐熱性和保色性等優良。該種粉末涂料的缺點是易吸潮，影響涂料的貯存性和涂膜平整性。
（3）固化劑對性能的影響由不同固化劑與環氧樹脂制造的粉末涂料呈現出各自的性能，結果見表5-1。
 國外環氧粉末涂料用固化劑牌號、供應廠商、烘烤要求及涂膜性能列于表5-2。
 3.顏填料的選擇 環氧粉末涂料中的顏填料在常溫下、熔融擠出過程中和涂裝烘烤時，都應保持其惰性。要求其對熱和光的穩定性好、在涂料中分散性好。常用的顏料有鈦白、鐵紅、鐵黑、云母氧化鐵、炭黑、酞菁藍、酞菁綠和群青等。常用的填料有沉淀硫酸鋇、輕質碳酸鈣、滑石粉、高嶺土、云母粉、沉淀二氧化硅、石英粉等。
顏填料品種和用量對環氧粉末涂料的貯存性、涂膜的耐蝕性及物理機械性等均有影響。科學合理地選擇顏填料，是環氧粉末涂料配方設計的重要環節之一，顏填料種類及性能如下。
（1）無機顏料的性能
①氧化鐵黑 物理機械性能（如沖擊強度、柔韌性）和耐水性良好。
②云母氧化鐵 α-Fe2O3，片狀結構，有良好的防水和防氣體滲透能力，其耐候性、防腐蝕性和耐溫性均優異。
③鈦白 光學性能優良，經表面處理后，有高的抗粉化性和遮蓋力，有良好的耐候性和保光性。
④氧化鋅 由無定形和針狀小顆粒組成，有良好的耐熱、耐光和耐候性，可提高涂膜的封閉性，在環氧粉末交聯固化時起促進作用。
⑤鋅鉻黃 分子組成在4ZnO·CrO3·3H2O與4ZnO·4CrO3·K2O·3H2O之間。在堿和酸中溶解，在水中部分溶解，對輕金屬有鈍化作用，耐腐蝕性好。
⑥堿式硅鉻酸鉛 色澤穩定、防腐蝕性強、含鉛量比紅丹低，減少污染。用量為紅丹的50%，就能獲得優異的防腐蝕性能。
⑦氧化鐵紅 對日光、大氣、堿類和稀酸都非常穩定，遮蓋力相當高。
⑧鐵藍 分子組成Fe4[Fe(CN)6]3·xH2O，耐堿性、耐酸性、耐熱性和耐光性優異。
⑨群青 分子組成Na6Al4Si6S4O20，耐堿性、耐熱性和耐光性優異，但耐酸性差。
（2）有機顏料的性能有機顏料的密度比無機顏料低，其著色力強、用量小，常用有機顏料的性能見表5-3。
（3）填料的性能環氧粉末涂料常用幾種無機填料的主要性能如下所示。
①氧化鎂 制得涂膜耐蒸餾水性較好，物理機械性稍差。
②硫酸鋇 對酸堿作用穩定，防介質滲透能力強，形成涂膜的沖擊強度較高。
③高嶺土 組成為Al2o3·2SiO2·2H2O，耐光性好，耐酸和耐堿性突出，超細粉可作防沉淀劑。
 ④云母粉 組成為K2O·3Al2O3·6SiO2·H2O，片狀結構，可防止涂膜破裂、阻滯粉化。賦予涂膜良好的柔韌性、耐水性、耐候性、耐化學藥品性和耐熱性。
⑤滑石粉 組成為3MgO·4SiO2·H2O，顆粒構型羽毛狀，有特殊的纖維狀結構，能增加涂膜強度、提高附著力；能與涂料中極性基團形成氫鍵，使涂料有一定的觸變性，防止沉降，耐沸水性非常突出。
⑥碳酸鈣 具有化學活性，可減少涂膜起泡及開裂，提高涂膜附著力和防霉性，有一定的阻燃性。
⑦鐵酸鋅（或鈣） 能與涂料中的基料形成金屬皂而增加堿性，提高涂膜的抗氧氣和水滲透能力。
（4）顏填料的用量在制作環氧粉末涂料時，除掌握各種顏填料特性外，還應嚴格控制加入數量。在環氧粉末涂料配方設計中，應準確計量顏填料體積分數（PVC）。通常，平光涂料的PVC＞40%、半光涂料的PVC為20%～40%、有光涂料的PVC＜20%。
粉末涂料中常用顏填料的密度和比容積列于表5-4。供選用參考。
 4.助劑的效能
（1）固化促進劑 咪唑作環氧粉末涂料固化劑時，涂料的適用期較短。采用咪唑及其鹽類作環氧-二氰二胺體系、環氧一聚酯體系和環氧一酚醛體系的固化促進劑，可明顯降
低固化溫度、縮短固化時間。苯氨基甲酰基咪唑（
 ）是一種新型的固化促進劑，它在聚酯-環氧粉末涂料中可將烘烤溫度下降到120～140℃，且有6個月以上的貯存期。F101固化促進劑或N-對氯苯基N′，N″-二甲基脲固化促進劑都可將二氰二胺與環氧基反應的放熱峰從182℃降至15℃。 （2）流平劑 環氧粉末涂料中的流平劑主要功能是降低涂膜表面張力，提高對被涂物表面的潤濕能力，降低在固化溫度下粉末涂料的黏度。
環氧粉末涂料對流平劑的要求是其玻璃化溫度不能太高，應保證涂料有良好的熔融流動性；平均分子質量不能太大，最好是齊聚物，有利于形成單分子層；對被涂物（金屬）有良好的潤濕性；與基料有限的相容性，但不影響基料性能；有較好的耐熱性，能經受住粉末涂料制造和涂裝中高溫考驗。
流平劑品種很多，在粉末涂料配方中用量各異，一般為基料量的0.2%～2.0%，見表5-5。
 （3）消光劑 通常，光澤度＞70%的涂膜稱為有光涂料，光澤度為6%～7%的涂膜稱為半光涂料，光澤度＜6%的涂膜稱為平光涂料，光澤度接近0的涂膜稱為無光涂料。一般地說，高貴、漂亮、豪華的裝飾環境要求高光澤；安靜、舒適、優雅的裝飾環境則要求低光澤。
消光的方法有物理消光和化學消光。即添加吸油量高、對涂膜有消光作用的超細填料；兩種有不同固化反應速度的固化劑混合使用；兩種相容性不好的基料混合制成粉末涂料；添加有消光作用的消光劑等都可達到消光目的。
德國Huis公司的B55、B68消光劑和安徽化工研究院的S I消光劑、寧波南海化學有限公司的XGP603消光劑是將環脒與多元羧酸（或酐）制成鹽，利用環脒與酸酐的反應活性差異產生消光效果，它們都是消光型固化劑。聚乙烯蠟CH.2A、聚乙烯共聚物蠟聚丙烯蠟S-381、聚丙烯蠟S-363、硬脂酸金屬鹽、脂肪族酰胺蠟、 SⅡ BZ、XB3329、603-2A、M68-2和羧端基丙烯酸酯共聚物等消光劑，可供選用。
（4）紫外光屏蔽劑及吸收劑 紫外光屏蔽劑是在紫外光照射將危及涂膜前就把射線吸收或反射出去，即紫外光屏蔽劑的功能是阻止或限制紫外光穿透到涂膜內部，起到保護涂膜的作用。光屏蔽劑有氧化鐵、氧化鋅、紅丹、二氧化鈦等無機顏料，偶氮、蒽醌、硫靛化合物、喹吖酮、酞菁系列等有機顏料。通過添加這些顏料，保護涂膜的耐候性和耐久性。
紫外光吸收劑是在紫外光照射危及涂膜結構時，吸收劑分子內的氫鍵螯合環吸收光量子，把輻射能轉化為對涂膜無害的熱能釋放出去，避免了紫外光的破壞作用。常用的紫外光吸收劑有二苯甲酮、苯并三唑、芳香酯、取代丙烯酸酯、羥基苯基均三嗪、草酰苯胺、甲脒及其衍生物。
（5）特殊助劑在花紋粉末涂料中，加入丙烯酸酯聚合物和甲基丙烯酸酯聚合物，得到不同花紋和顏色的美術型涂膜。在錘紋粉末涂料中，加入錘紋助劑，在閃光粉末涂料中，加入金屬閃光粉，均可制得錘紋涂膜和閃光涂膜。在粉末涂料中，加入占粉末涂料量0.25%～1.0%的膠體二氧化硅等松散劑，改進了粉末涂料的松散性和干粉流動性；在粉末涂料中加入阻燃劑，可制得阻燃性涂膜；在粉末涂料中，加入適量的聚乙烯醇縮丁醛和膠體二氧化硅等改進劑，可控制粉末涂料熔融流平時的黏度，防止被涂物邊角部位涂膜過薄或流掛。 環氧樹脂 - m.ytfilter.com -(責任編輯：admin) |