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粉末涂料的成膜依靠熔融狀態(tài)下樹(shù)脂的流動(dòng)并相互粘連而成,熔體黏度高,限制了其自由流動(dòng),流平效果稍差,有輕微橘皮產(chǎn)生。改善粉末涂料流平性,形成外觀良好的涂膜,一直是粉末涂料界所關(guān)注的重點(diǎn)。因此,探討影響粉末涂料流平性因素,優(yōu)化配方設(shè)計(jì),改進(jìn)設(shè)備和施工工藝,改善粉末涂料涂膜的外觀,具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。
??1 流平機(jī)理
??粉末涂料是一無(wú)溶劑的均勻體系,必須熔融后才能附著在被涂物上面,流平后固化成膜,一般需要經(jīng)過(guò)三個(gè)過(guò)程[1]:
??(1)從單獨(dú)的粉末顆粒,聚集成為一層連續(xù)的、不平整的膜,此過(guò)程稱(chēng)為聚集過(guò)程;
??(2)從連續(xù)不平整的表面流淌形成較為光滑與平整的表面,即流平過(guò)程;
??(3)熔融的涂液通過(guò)交聯(lián)反應(yīng),黏度不斷提高,最后固化為堅(jiān)硬的涂膜,稱(chēng)為固化過(guò)程。
??流平過(guò)程所需要的時(shí)間描述可采用Nix方程和Orchand關(guān)系式來(lái)表示[2]:
??A、融結(jié)階段:t=f(η×Re/r)(1)
??式中:t—時(shí)間;η—涂料的熔融黏度;Re—涂料顆粒平均曲率半徑;r—表面張力;
??B、流平階段:
,
??式中:△t—流平時(shí)間;λ—兩峰間距離;η—熔融黏度;an/at—流平前后峰高之比;r—表面張力;x—涂層厚度。
??從式(1)、(2)中可以看出:影響粉末涂料流平的因素主要是樹(shù)脂的熔融黏度、表面張力、顆粒粒徑、涂層厚度、固化溫度與時(shí)間等,下面就這些因素進(jìn)行討論。
??2 影響粉末涂料流平性因素
??2.1涂料樹(shù)脂
??粉末涂料樹(shù)脂的玻璃化溫度、熔融溫度決定了粉末涂料的流動(dòng)性能與貯存穩(wěn)定性,這與相對(duì)分子質(zhì)量及其分布有關(guān)。要獲得較好的涂膜,樹(shù)脂的相對(duì)分子質(zhì)量分布越窄越好。相對(duì)分子質(zhì)量分布過(guò)寬意味著存在相對(duì)分子質(zhì)量過(guò)小或過(guò)大的樹(shù)脂,不能與涂料的其他組分很好地相融,在這樣的條件下高溫烘烤時(shí),涂層間的混融性不好,涂層的表面張力就達(dá)不到平衡,微粒間的作用力將產(chǎn)生排斥或收縮的運(yùn)動(dòng),而熔融流動(dòng)時(shí)間是有限的,它們之間不可能有充分的流平時(shí)間,隨著涂層的固化,涂膜表面會(huì)出現(xiàn)縮孔、橘皮等缺陷。因此,應(yīng)選擇熔融黏度低、粉末涂料膠化時(shí)間長(zhǎng)、熔融水平流動(dòng)性大的樹(shù)脂;但是從涂膜物理機(jī)械性能來(lái)說(shuō),流平時(shí)間短而交聯(lián)固化時(shí)間長(zhǎng)的機(jī)械性能較好,二者應(yīng)兼顧。另外聚酯粉末產(chǎn)品在貯存過(guò)程中容易結(jié)塊,噴涂時(shí)易出現(xiàn)流掛、橘皮、針孔等現(xiàn)象,這是由于聚酯樹(shù)脂玻璃化溫度(Tg)不適合所致。生產(chǎn)實(shí)踐檢驗(yàn),聚酯樹(shù)脂Tg控制在50~65℃范圍內(nèi),既能保證涂層豐滿,有良好的流平性,也能使粉末涂料在40℃以下貯存4~6個(gè)月不結(jié)塊,具有一定的穩(wěn)定性。
??2.2流平劑
??流平劑是對(duì)于得到平整涂膜外觀不可缺少的成分。流平劑均勻地分散到粉末涂料中,粉末靜電噴涂到工件烘烤固化時(shí),它能降低涂料系的黏度及表面張力,使熔融涂料在未固化前增加流動(dòng)性,并在涂料熔融流動(dòng)過(guò)程中經(jīng)表面遷移,逐漸由分子內(nèi)部部分地遷移到涂膜表面而形成一單分子層,使整個(gè)表面增加了定向分子結(jié)構(gòu)的密度,使涂膜表面平整、光滑,避免成膜過(guò)程中形成縮孔。丙烯酸酯流平劑的用量對(duì)A90162SF75粉末涂料外觀的影響
??當(dāng)配方中沒(méi)有流平劑或流平劑用量少時(shí),涂膜流平性很差,涂膜全板縮孔或者個(gè)別縮孔,而用量在樹(shù)脂的110%以上時(shí),可以得到無(wú)縮孔的平整涂膜。但過(guò)多加入流平劑會(huì)降低粉末涂料的貯存穩(wěn)定性,且流平劑容易浮到涂膜表面,降低涂膜的耐污染性和光澤,流平劑用量為樹(shù)脂和固化劑總質(zhì)量的1.0%~1.3%較適宜。