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粉末涂料的配方設計

放大字體  縮小字體 http://www.nxsn.cn  發布日期:2016-08-08  來源:互聯網  瀏覽次數:1421
中國新型涂料網訊:
       粉末涂料應用十分普及,在許多領域正在逐步替代含溶劑涂料等傳統涂料,幾十年的發展,粉末涂料技術已很成熟,這里簡要介紹基本配方(通用型)設計和部分重點市場的配方設計(實用型)、試驗過程等。 
       一、 粉末涂料基本配方設計要點
1、環氧型粉末涂料 
       環氧粉末是熱固性粉末最早研發和形成市場的粉末品種,一般是基于雙酚a型環氧樹脂,按照常見的看法。環氧粉末分為功能型和裝飾型兩類。、 
       功能型環氧粉末近年來發展迅速,主要應用在防腐(輸油輸氣、管件和閥件、鋼筋等)領域、電子(元件等)和電氣領域(匯流排和母線等)。功能型環氧粉末的基礎樹脂除雙酚A型環氧樹脂,也經常采用改性環氧如酚醛環氧樹脂、橡膠彈性體環氧樹脂等,具體在后面“功能型環氧粉末”有較具體的敘述。 
       裝飾性環氧粉末目前并不普及,一般應用于特殊效果如水紋(綿綿漆)和裂紋粉末、浴室把手罩光透明粉和鑄鐵件表面花紋(如縫紉機機頭用皺紋)等。 
       凡是在一定溫度(110~200℃)下能與環氧基反應的化合物,都可以作為環氧粉末的固化劑,而事實上適合環氧粉末的固化劑主要品種有胺類(雙氰胺、改性或加速雙氰胺),酸酐(芳香族酸酐、脂環族酸酐等)酰肼(葵二酸二酰肼、己二酸二酰肼等)、咪唑類(往往作促進劑)和有機酚類固化劑等幾類,根據不同的技術要求而選擇相應的固化劑,同時要選擇合適的固化促進劑配合,滿足各種實際需要和固化條件,促進劑也有很多種類,如乙酰丙酮金屬鹽【M (AA)n】、三苯基膦(TPP)及其鏻鹽、芳基異氰酸酯的加成物(取代脲)、2-苯基咪唑啉以及二甲基咪唑等。 
2、環氧/聚酯型(混合型)粉末 
       當前在國內還是生產量最大和使用面最寬的品種。配方設計主要從涂層各項性能要求和售價成本入手。相關技術和配方在前后有關章節中有具體說明。  
       二、常見配方 
       實用型主要以耐候性粉末、白色家用電器粉末(以微波爐為例)、基礎美術型粉末、戶
內外高透明粉末為基本內容,針對功能型粉末再作重點介紹,這是由于功能型粉末(以環氧粉末為主)實際應用領域和市場近來擴展很快,用途和性能不斷提高,是目前重要的研發方向之一,同時也是能夠取得較好經濟效益的重要途徑。 
(一) 耐候性粉末(以建筑鋁型材為例) 
       建筑型材以優異的耐久性、裝飾性和加工成型性,廣泛應用于建筑物的各個方面。而鋁合金型材又因加工性能佳、質輕等優點,用量占金屬型材的80%以上,粉末涂料在鋁型材方面的應用得到了迅速增長。目前,鋁型材表面處理是陽極氧化、電泳涂裝及粉末噴涂三種處理方式,每一種方式都各有優勢,就環保方面看,粉末涂料更具優勢,同時粉末涂料在色彩、花紋、光澤度等方面可選擇性好,得到了各行人士的喜愛。具有代表性的粉末涂料品種有環氧型、聚酯型、丙烯酸型及有機硅樹脂型等。作為實際應用,如鋁框架、門窗、陽臺、走廊、隔墻板等高防腐蝕性鋁型材,大多數采用聚酯、丙烯酸粉末涂料;此外,由于環氧樹脂粉末涂料具有優異的附著性、防腐蝕性,但耐候性較差,用于戶內或者作為底漆。 
       建筑型材粉末涂料選用的聚酯樹脂為飽和型的,按其端基分為端羧基型(—COOH)和端羥基型(—OH)兩類。低酸值(20~45mgKOH/g)的聚酯用異氰脲酸三縮水甘油酯(TGIC)、羥基酰胺作固化劑(Primid或HAA),端羥基(—OH)聚酯采用已內酰胺封閉的異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)多元醇預聚物作固化劑,制備耐候性卓越的純聚酯粉末涂料。
       根據粉末涂料耐候要求,國外通常按照佛羅里達天然曝曬測試結果分成三級: 
1. 標準型耐候粉末涂料(可以通過佛羅里達曝曬實驗標準1~2a)
2. 改進型耐候粉末涂料(可以通過佛羅里達曝曬實驗標準2~3a)
3. 超耐候型耐候粉末涂料(可通過佛羅里達曝曬實驗標準5a以上)  
       國內我們一般依據GB/T 1865-1997《色漆和清漆  人工氣候老化和人工輻射暴露》 (濾過的氙弧輻射),對相應的粉末涂料作耐候性評估。 
       設計耐候好的型材粉末涂料,第一步是原輔材料的選擇,沒有性能可靠的材料,就 無法保證粉末的基本品質。根據國內各地氣候條件,這里我們提供比較適合的原料選擇,見表11-5。較典型的白色和灰色參考配方見表11-6。
表11-5 鋁型材粉末原料選擇
型號     
特征簡述
適用范圍
供應商
聚酯樹脂選擇
P5200
羧基聚酯樹脂,酸值約35mgKOH/g
通用耐候粉末,高光和平光,適于靜電噴涂,普通流平,TGIC固化
昆山 DSM
P5201
羧基聚酯樹脂,酸值約35mgKOH/g
通用耐候粉末,高光和平光,適于摩擦帶電噴涂,普通流平,TGIC固化
昆山DSM
EL6600
羧基聚酯樹脂,酸值約35mgKOH/g
耐候性稍低,高光和平光,適于靜電噴涂,普通流平,TGIC固化
廣州南方樹脂
P855
羧基聚酯樹脂,酸值約35mgKOH/g
通用耐候粉末,靜電摩擦都適用,多用于砂紋和皺紋粉,用烷基酰胺固化
昆山DSM
P9335
羧基聚酯樹脂,酸值約35mgKOH/g
與P5200接近,價格有優勢,TGIC固化
杭州中法
P3005
羧基聚酯樹脂,酸值約35mgKOH/g
透明粉專用,適于靜電噴涂,TGIC固化,流平稍差
昆山DSM
CE3099
羧基聚酯樹脂,酸值約27mgKOH/g
耐候性稍低,靜電摩擦都適用,多用于砂紋和皺紋粉,用烷基酰胺固化
浙江天松
固化劑選擇
  PT710  
白色顆粒,EEW約110,熔點約92℃
低酸值聚酯樹脂固化劑,用于耐候性好的粉末,流平性中
瑞士汎達
PT810
白色顆料,EEW約108,熔點約96℃
低酸值聚酯樹脂固化劑,用于耐候性好的粉末,流平性好
瑞士汎達
TGIC
白色粉狀,EEW約110,溶點約93℃
低酸值聚酯樹脂固化劑,耐候性同PT710,流平性中
常州牛塘
XL552
白色粉狀,羥值約84mgKOH/g,溶點約122℃
低酸值聚酯樹脂固化劑,耐候性同PT710,多用于砂紋和皺紋
美國羅門哈斯
T105M
白色粉狀,羥值約84mgKOH/g,溶點約122℃
低酸值聚酯樹脂固化劑,耐候性同國產TGIC,多用于砂紋和皺紋
寧波南;瘜W
AG500
GMA型丙烯酸樹脂,EEW約530
羧基聚酯消光固化劑,可得30。以下的任何光澤
廣州南方樹脂
B1530
灰白色固體
羥基聚酯固化劑,流平好,耐候性高
德國赫斯
主要助劑選擇
BENZOIN
安息香(苯偶因),粉末脫氣劑
用于平光類粉末,消除涂料固化過程中的氣泡
寧波南;瘜W或韓國美源
PV88
丙烯酸酯類流動助劑,為均聚物
用于平光類粉末,消除涂料固化過程中的流平缺陷如縮孔和麻點等
德國獲利化學
PC-100
丙烯酸酯類流動助劑,為共聚物
用于平光類粉末,消除涂料固化過程中的流平缺陷如縮孔和麻點等
廣州南方樹脂
9615A
酰胺改性的聚乙烯蠟
提高涂層抗劃傷性和粉末音的滑爽性
德國科萊恩
 PE520
低分子量聚乙烯
提高涂層抗劃傷性和粉末音的滑爽性
德國科萊恩
TEX61
聚四氟乙烯蠟,白色粉狀
加入配方中得到砂紋
美國三葉
TF1830
聚四氟乙烯蠟,白色粉狀
加入配方中得到砂紋
德國路博潤
CAB-551-0.2
醋丁纖維素,白色粉狀,熔點140℃
加入配方中得到錘紋
美國伊士曼
BP-881
鈉基有機硼潤土,淺黃色粉末
起砂助劑,一般加入量為0.5%~3%
浙江華特
R-972
氣相二氧化硅,白色微細粉末
提高粉末的流動性和帶電性
德國德固薩
Oxide C
氣相三氧化二鋁,白色微細粉末
提高粉末的流動性和摩擦帶電性
德國德固薩
DT3329
改性低分子量蠟消光劑
降低粉末涂層的光澤
瑞士汎達
Tinuvin 144
紫外線吸收劑
適于透明粉末涂料,提高涂料的抗老化性能
瑞士汎達
Castor Oil
氫化蓖麻油
調整粉末的流動性和改善粉末的邊緣包覆力
國產
鈦白粉
CR-828
金紅石型鈦白粉,含量93%
白色顏料,優良的耐候性
美國科美基
R-706
金紅石型鈦白粉,含量94%
白色顏料,優良的耐候性
美國杜邦
ZR-940+
金紅石型鈦白粉,含量94%
白色顏料,優良的耐候性,分散性好
鎮江太白
填料
TL-2500
多孔粉石英,粒徑偏細
降低成本,提高粉末的硬度、吸附。有一定的消光作用
上海維特銳實業
TL-1250
多孔粉石英,粒徑中等偏細
降低成本,提高粉末的硬度,增加粉末涂料物理力學性能
上海維特銳實業
TL-400
多孔粉石英,400目
填充料,降低成本,代替硫酸鋇達到環保要求
上海維特銳實業
顏料
330R
炭黑,藍相
黑色顏料
美國卡博特
MA-100
炭黑,紅相
黑色顏料
日本三菱
4920
氧化鐵黃
黃色顏料,較灰暗
德國拜爾
3110
氧化鐵紅
紅色顏料,較灰暗
德國拜爾
5019
檸檬鉻黃
黃色顏料,較鮮艷
加拿大DCC
5034
中鉻黃
黃色顏料,較鮮艷
加拿大DCC
103
中鉻黃
黃色顏料,較鮮艷
上海
502
檸檬鉻黃
黃色顏料,較鮮艷
上海
Cr2O3
三氧化二鉻
氧化鉻綠,較鮮艷
上海凱麗
GMX-15-SQ
CI  黃34
康納鉻黃
瑞士汽巴
GLH-74-SQ
CI  紅34
康納鉬鉻紅
瑞士汽巴
3230S
鉬鉻紅
紅色顏料,較鮮艷,耐光性好
德國巴斯夫
635T
氧化鐵棕
棕色顏料,較灰暗
德國拜爾
Violet B
永固紫
紫色顏料
瑞士汽巴
GNX
綠色顏料
德國科萊恩
Orange G
有機橙
橙色顏料
德國赫司特
Yellow 10G
有機黃
黃色顏料
德國赫司特
SG-721
酞菁綠
綠色顏料
日本油墨
L7072D
酞菁藍
藍色顏料
德國巴斯夫
 
表11-6  較典型的白色和灰色參考配方(高光型)
組份
質量份
 
組份
質量份
P9335
300
 
P5200
610
PT710
22.5
 
PT710
46
PV88
3.9
 
PV88
8
Benzoin
2.6
 
Benzoin
5
9615A
0.7
 
BaSO4,10HB
72
CR 828
165
 
9615A
3
BaSO4,5HB
28.6
 
CR 828
220
4920
5
 
GNX GREEN
0.4
--
--
 
103
1.5
--
--
 
黃45-SQ
1
合計
528.3
 
合計
966.9
      依照上述配方經標準工藝生產和嚴格檢驗,粉末具有性能如下:
1. 具有十分優異的柔韌性,防腐蝕性;
2. 卓越的戶外耐候性(抗紫外光降解),十分優良的裝飾性和經濟效益;
3. 該產品與鋁材及鍍鋅底層有良好的附著力,無需底漆;
4. 涂膜的物理機械性能和耐化學藥品性能好。
詳細性能指標如下:
外觀(目測)                 色澤均勻疏松
密℃                         1.2~1.6g/cm3
粉末細℃(180目篩余物)      <0.5%
儲存穩定性(35℃以下)       12個月
試驗項目                      Qualicoat 指標
涂膜厚℃                      60~80um
60。光澤度                    >85%(高光)
抗沖擊性能                    490N·cm
彎曲性能                      3mm
杯突試驗                      ≥7mm
附著力(劃格法)              0級
壓痕硬度                      ≥80
耐鹽霧試驗(1000h)           在10cm劃痕中有小于16mm2腐蝕
耐候試驗                      1年,朝南傾角5。清洗樣品測試保光率≥50%
人工加速老化試驗(1000h)     失光率≤50%(依據GB/T 1865-1997)
其涂裝方法:采用認可的涂裝機械,按照產品說明和技術說明在正常條件下進行施工,該產品可形成平整有光或無光的涂層,完全符合甚至超過Qualicoat標準的技術指標。
推薦固化條件:190℃/20min,200℃/15min.。
 
 
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