如何改善粉末涂料流平性？

八戒

粉末涂料由于完全不含有机溶剂，在固化时VOC(挥发性有机化合物)的排放量低，目前已成为最环境友好的涂料体系之一。据中国环氧树脂行业协会(www.epoxy-e.cn)专家预测：21世纪粉末涂料会得到越来越迅速的发展，2010年粉末涂料将占据工业涂料总量的20%。优化配方设计、改善粉末涂料的施工工艺以改善其流平性能对其市场开拓具有重大的现实意义，在此背景下地解决粉末涂料流平性不好缺点的研究大量兴起，苏州大学材料工程学院的一项研究，日前提出UV固化粉末涂料是改善涂膜流平性的有效途径。

    所谓涂料的流平性，即指涂料施工后涂膜呈现的平整光滑状态，流平性好的表面应不存在桔皮、刷痕、波纹、缩孔等不规整形态。中国环氧树脂行业协会(www.epoxy-e.cn)专家介绍说，通常人们用肉眼直接观察的方法是将试样与标准样进行平行比较来评判涂膜流平性的优劣，这种方法因人而异，主观性较强。应用于汽车工业中的波长扫描法用于表征涂膜的表面状态则具有半定量的效果，采用长波(10～0.6 mm)和短波(0.6-0.1mm)进行扫描，测量值在0～100之间，数值越低，表明涂膜表面越平整，流平性越好。

    影响粉末涂料流平性的因素主要包括3个方面，一是流平助剂，在粉末涂料的配方中添加适当的流平助剂，如有机硅树脂、聚丙烯酸酯树脂和氟树脂等，当粉末涂料熔融后，这些助剂能迅速降低涂料的表面张力，促进涂料在固化成膜之前快速流动，消除或减少桔皮、刷痕、波纹、缩孔等表面缺陷；二是粉末涂料的熔体粘度，在一定的剪切速率(750r/min；200r/min)下，随着温度的升高分子间吸引力减弱，熔体粘度明显下降；但在一定的温度范围内，当固定温度而改变剪切速率时，剪切应力也相应改变，剪切应力与剪切速率的比值(即粘度)变化甚微，这说明对牛顿流体或粘度变化对剪切速率不敏感的流体来说，这种方法能大体区分涂料流平性的好坏。但对于热固性粉末涂料而言，在熔融流动过程中，伴随着交联固化反应，温度越高，固化反应越快，体系粘度上升越快，流动时间缩短，流平性受到制约。因此粉末涂料的熔体粘度不能准确反映涂膜最终的流平性，必须同时考虑烘烤工艺、升温速率、交联固化温度等对涂膜流平性的影响。

    第3就是烘烤工艺。粉末涂料涂布后烘烤时存在一个升温过程，升温速率的快慢对涂料的流平有相当的影响；况且粉末涂料在涂布后不会受到很大的剪切力，在漆膜形成过程中仅存在很小的剪切速率，这是由于漆膜的流动或由于粉末涂料粒子的相对运动或熔融造成的。有科研人员利用Bohin VOR锥板流变仪对环氧树脂/双氰胺体系粉末涂料的粘度进行了动态测量，即对流体施加振荡的应变或应力，测量流体响应的应力或应变，从而测量其动态粘度。结果表明不同升温速率下，动态粘度随温度变化的趋势基本一致，即开始时粘度随温度的升高而变小，并达到最小值，而后粘度随温度的升高而变大，这是由于交联反应产生而造成的。更为重要的是升温速率越快，粘度的最小值越小，而对应的温度越高更有利于涂膜的固化、涂膜的流平性越好。

    与普通粉末涂料的成膜机理不同，紫外光固化粉末涂料的成膜过程是：用红外线或热风加热使粉末涂料熔融流平，然后在紫外光的照射下进行光聚合反应，固化成膜。在此过程中粉末涂料的熔融流动过程与固化过程截然分开，容易控制、涂膜外观平整。业界对一种由非结晶性甲基丙烯酸树脂和另外2种结晶性化合物组成的粉末涂料体系，分别进行热空气固化和UV固化试验，结果表明：热空气固化流平难于控制，而UV固化涂膜外观更为平整、流平性好。UV固化粉末涂料在较低的温度下熔融粘度小，其成膜的流平性就越好。采用不同结构复合体系的方法制备了UV固化粉末涂料，即树脂及其他化合物构成结晶/非结晶或半结晶，非结晶结构复合体系，结晶成分可降低熔融粘度，保证其贮存稳定性，而非结晶成分可调节粘度降低的程度，以避免粘度过低出现流挂现象。此外由于星形支化大分子分子内和分子间不发生缠结，其熔融粘度比组成及相对分子质量相同的线形聚合物低，是更为理想的光固化粉末涂料用树脂，已成为UV固化研究的一个热点。

    粉末涂料的流平性受流平助剂、成膜树脂的结构和固化机理制约。中国环氧树脂行业协会(www.epoxy-e.cn)专家表示，采用适当的流平助剂、选用低熔融粘度的树脂体系并辅以匹配的固化工艺(UV固化)，能获得流平性能优异的涂膜；动态流变仪能较好地表征涂膜固化过程中动态粘度的变化情况，是优化工艺条件的有效工具，随着研究开发工作的不断深入，粉末涂料必将获得更优异的综合性能，其市场份额必将进一步扩大。

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