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解晓雷
立邦涂料（天津）有限公司
关键词：粉末涂料；复合材料；预处理材料；表面处理材料
20世纪80年代至今，粉末涂料作为环境友好型涂料的一种日益被涂料与涂装行业人士所认可。特别是近年来，环保与可持续发展要求急速上升。无论从政府法规还是行业趋势，低挥发分及无挥发分涂料都将成为涂料行业整体发展的主要方向。但随着多年的发展，粉末涂料的诸多弊端也始终困扰着从业者，其中最为重要便是物料的分散。
分散性在涂料行业是一个老生常谈的问题，而粉末涂料的物料分散较差。主要原因在于涂料中无溶剂，在熔融条件下进行挤压式混炼分散，且时间很短。物料间粒径、粘度、吸油量等指标差异很大，达到充分的润湿、包覆及互溶难度较大。虽然从工艺、体系粘度等方面已作出较大改善，在涂料性能方面提升并不多。近些年出现了一些预处理复合材料在这方面指出了另一条出路，使得涂料性能改善有了更多种的选择。
表面包覆技术的应用
此类原料较为常见，如金属粉、颜料、填料的包覆等，通过不同包覆材料的选择能够带来更优异的性能。
在铝粉外层包覆二氧化硅或丙烯酸可有效的提高其抗氧化性，多层包覆下使铝粉的户外使用成为可能。最新的聚酯包覆型铝粉依靠外包覆层与底粉更为相近，且避免了吸油量大、带电与底粉存在差异的缺点。在仅使用后混的情况下加量15%，未出现金属粉与底粉分离情况，且金属粉效果良好。同时，多层包覆后的铝粉其闪点也得到了相应的下降，使其使用的安全性得到了提高。
功能填料通过在填料表层包覆不同的有机物料可有效的降低填料吸油量，调整使用后涂层的流平与光泽。使用硬脂酸包覆后的珠光在涂层中能够得到更好的闪烁效果并减少其用量。而采用不同有机物进行包覆的碳酸钙在提高其稳定性的前提下也大大改善了表面状态，在很多领域得到应用。
颜料的分散在涂料行业中一直是最为重要的工艺。如何有效破坏小颗粒颜料间的团聚使其稳定的分散在涂料体系中也是颜料及设备厂商所研究的重点。粉末涂料恰恰在此方面与其他种类涂料存在很大差异，过于简单的工艺和超大的粘度使得颜料分散变得更宏观。而目前一种类似于色母粒的预分散颜料能够有效的解决此类难题。先以炭黑为例：
配方中炭黑为德固萨中色素炭黑，而预分散炭黑中该炭黑的有效成分为55%，最终指标对比如下：
可见预分散炭黑在提高炭黑分散性的同时改善了颜料的润湿，降低其吸油量。所以在低树脂量配方中有效的改善了涂层的流平和光泽，而更低的量也减小了大量颜料对机械性能的影响。如能够进一步提高颜料的有效量会是粉末涂料更为鲜艳的福音。
功能材料结构的作用
珠光的核决定了其闪烁程度，由自然硅到人工硅再到后来的玻璃珠光，我们可以得到不同的变化。同样，粒径的改变在提供物料功能的同时也可以提高粉末的干粉流动性。这些都是一些物理状态在粉末中的有效应用。
在做高硬度产品的时候一般我们都会选择表层增硬和体质增硬两种途径。在体质增硬中最常见的是硅，石英的莫氏硬度可以达到7.5，但我们忽略掉了另一样高硬度物质，那就是莫氏硬度为9的刚玉，且我国刚玉储量极大。刚玉主要成分Al2O3，从炼铝所用的白刚玉到最为矿渣的黑刚玉品种众多，如何有效的提高刚玉在涂料中的分散是其能否应用的关键。
采用粒径5微米以下的一水氧化铝进行高温煅烧，能够得到一种多孔结构的刚玉微粒。在提高了颗粒比表面积的前提下使关于与树脂间的结合力得以提高。使用黏度略低的固化体系能够让体系润湿进行的更彻底。此类增硬调料在添加量达到40%时，表面铅笔硬度5-6H。按GB/T 1768-2006 漆膜的耐磨性测定，1kg正压，10000个循环的质量损失可控制在100-200mg之间。
复合材料的使用
目前应用中的复合材料多为后混工艺，但市场上也开始能够看到一些工艺更为复杂的功能性材料。
01、安息香包覆的酰胺蜡颗粒
安息香是粉末中应用最为广泛的除气剂，但其易黄变、易冒烟的特性也始终为人诟病。替代产品多数无法到达其有效效果。那么控制更少的加量似乎是目前最佳的选择。
通过对安息香进行雾化并对酰胺蜡进行包覆，能够得到更小的颗粒利于物料分散。雾化的同时也增加了安息香的比表面积，使其能够更高效的分散于涂层树脂间。而酰胺蜡在体系中可以提高涂层表面丰满度并降低粘度改善流平。因提高了安息香的比表面积也使得其用量降低。通过实验其加量在0.15-0.2%可达到涂层50微米无针孔，做到脱气良好。加量为0.2%的白色Primd体系高光配方其检测数据如下：
02、聚四氟乙烯蜡包覆的聚乙烯蜡蜡颗粒
与前面相似，选用雾化技术使聚四氟乙烯蜡（后简称PTFE）对聚乙烯蜡（后简称PE蜡）进行包覆，增大PTFE比表面积的同时降低了物料比重，使其具有更好的上浮性。PTFE的高熔点也能保证其内部PE蜡不会流出并降低漆膜硬度。同时，也有效的降低了物料成本。
03、金刚砂包覆的N,N'-乙撑双硬脂酸酰胺（后简称EBS）
EBS在粉末涂料中可作为一种流动助剂和增韧剂，但加量过多会使体系玻璃化温度急剧降低，在近两年使用量开始下降。使用金刚砂与EBS进行复合可以使其在低温段快速熔融并上浮，在提高涂料流动性的同时更好的是金刚砂分布在涂层表面，提高涂层表面硬度。EBS良好的柔韧性也能弥补金刚砂所带来的脆性。
在相同配方中加入0.8%PTFE蜡（I号配方）、0.5%PTFE包覆PE蜡（II号配方）、0.5%金刚砂包覆EBS（III号配方）与不加任何增韧助剂的IV号配方对比，最终所得漆膜对比参数如下：
随着环保、安全意识的加深，粉末涂料作为环境友好涂料的一种将迎来大发展的春天。各领域的功能型涂料需求不断被提出。加深工艺研究已逐步从设备开始走向涂料生产控制及原材料工艺选择。更多角度、更多元化的提升涂料综合指标也必然成为粉末行业未来的发展趋势。
文章来源：2017中国粉末涂料与涂装行业年会
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