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粉末涂料具有不含有機溶劑、無污染、低公害、工序簡單、節(jié)約能源、涂裝效率高、保護和裝飾綜合性能好、可一-次成膜等特點，它是一種新型“綠色涂料”。粉末涂料及其涂裝技術是繼水性涂料以后，在涂料行業(yè)上的又一次技術革命，具有獨特的經(jīng)濟效益和社會效益，受到全世界的重視并獲得飛速發(fā)展1。本文對粉末涂料的特點、種類和發(fā)展趨勢作了較詳細的綜述。
1粉末涂料的特點
粉末涂料與傳統(tǒng)有機溶劑涂料相比有很多優(yōu)點2:粉末涂料不含有機溶劑，避免了有機溶劑帶來的火災、中毒和運輸中的危險，同時也是一種有效的節(jié)能措施;無有機溶劑揮發(fā)，對大氣無污染，容易保持環(huán)境衛(wèi)生;涂料利用率高，涂料的利用率可達95%，濺落的粉末可以回收利用;涂膜的性能和耐久性比溶劑型涂料有很大改善;施工和操作方便，一次性涂布可得到厚度30 ~50um，容易獲得高厚度涂膜，涂膜厚度容易控制，涂裝效率高，為一般涂料的3~5倍。
粉末涂料種類
粉末涂料種類很多，主要有熱塑性和熱固性兩大類3。熱塑性涂料是以熱塑性樹脂為成膜物質，熱塑性樹脂隨溫度升高而變軟、熔融并流平成膜，冷卻變硬形成固體漆膜。太2注協(xié)基團的聚合物和交聯(lián)劑組成。另外，也還有一些其它類型的粉末涂料。
2.1熱固性粉末涂料
包括端羧基聚酯和交聯(lián)劑TGIC組成的聚酯粉末涂料、熱固性聚酯環(huán)氧型涂料、環(huán)氧粉末涂料、聚氨酯粉未涂料、丙烯酸粉末涂料、丙烯酸/聚酯粉末涂料等。
端羧基聚酯和交聯(lián)劑TCIC組成的聚酯粉末涂料所得漆膜光澤高，耐化學藥品性好，防腐性、耐候性和保光性都很好。但由于TCIC可能對人體有害，其發(fā)展勢頭受到影響。
熱固性聚酯環(huán)氧型涂料是以聚酯為主要成膜物質，加環(huán)氧樹脂以及其它助劑加工而制成的粉末涂料，是一-種混合型粉末涂料。環(huán)氧樹脂起到了降低成本、賦予漆膜耐腐蝕性、耐水性等作用，而聚酯樹脂則可改善漆膜的耐候性和柔韌性[5]。
環(huán)氧粉末涂料是以雙酚A環(huán)氧樹脂為主體，加人適量的助劑，在一定的溫度下混煉、冷卻粉末而成。它無污染，熔融粘度低，涂膜堅固，流平性好，不需要底漆，涂膜機械性能好，有優(yōu)異的反應活性和貯藏穩(wěn)定性，耐腐蝕性、耐藥品性能好，涂料的配色好，固化劑選擇范圍寬，應用范圍廣l6}。
聚氨酯粉末涂料是由羥端基的聚酯和各種封閉型多異氰酸酯為成膜物質的粉末涂料，由羥基和異氰酸酯反應生成含氮基甲酸酯結構的聚氨酯交換膜。該涂料有突出的流動性,漆膜光澤高、耐候性好、機械物理性能和耐化學性都十分優(yōu)越[7.!。
丙烯酸粉末涂料有優(yōu)良的耐候、保光、裝飾耐污染，物理性能和電氣絕緣性能良好,涂抹平整光亮，色澤淺談，透明性好，可配多種顏色，是一個具有高裝飾性能的涂料。
2.2熱塑粉末涂料
包括聚乙烯粉末涂料、含氟粉末涂料、聚苯硫醚粉末涂料、乙烯/醋酸乙烯粉末涂料、醋丁纖維素和醋丙纖維素粉末涂料。
聚乙烯粉末涂料一般由低密度聚乙烯制造，該涂料耐礦物、耐堿、耐鹽類和化學藥品性能好,涂膜拉伸強度、表面硬度和沖擊強度等物理機械性能好，涂膜電性能好。
含氟粉末涂料常見的為偏氟乙烯涂料，該涂料具有耐候性、耐污性及耐熱性、耐沖擊性能好，可在200℃左右固化，可不需高溫，燒結成膜。聚氟乙烯粉末涂料用在化工防腐等方面。
尼龍粉末涂料廣泛用作涂料，有優(yōu)異的特性。尼龍粉末涂料有優(yōu)異的吸水性、耐磨性、耐磨蝕、耐酸堿鹽及抗沖擊性和柔韌性等力學性能9]。在粉末涂料中，粉末顆粒大小和顆粒度分布是影響涂抹性能的重要因素l10]，不同粉末涂料適宜采用不同的粒徑11]。
2.3其它粉末涂料
電泳粉末涂料是在有電泳性質的陽離子樹脂(或陰離子樹脂）溶液中，使粉末涂料均勻分布分散而得到的涂料。電泳粉末涂料涂裝效率高，容易控制膜厚度,涂抹性能高,安全衛(wèi)生性好,涂料利用率高。
水分散粉末涂料是由樹脂、固化劑、顏料、填料及其助劑熔融混合、冷卻、粉碎、過篩得到的粉末涂料。該涂料既有水性涂料的優(yōu)點，又有粉末涂料的特點。
此外還有導熱防腐粉末涂料;有機硅改性的粉末涂料以及其它特種涂料等。
3粉末涂料的發(fā)展趨勢
粉末涂料具有很大的發(fā)展?jié)摿?、改善環(huán)境是21世紀發(fā)展的主題，隨著人們環(huán)保意識的增加，粉末涂料在工業(yè)涂料中的比例將會增加，粉末涂料將向以下幾個方向發(fā)展 。
3.1花紋粉末涂料
按花紋形態(tài)可分為皺紋、錘紋、龜紋、網(wǎng)紋、不規(guī)則紋等。皺紋特點是膠化時間短,熔融流平和固化開始階段有一定重疊,可加人一些填料改性,得到皺紋涂膜。該涂料尤其適合用于熱軋鋼工件上。錘紋是通過加入特殊的錘紋助劑改性得到。龜紋粉末涂料是在粉末涂料中加入一些漂浮劑、漂浮顏料及凹面形成劑以及其它一些助劑而成，固化后，涂膜的色彩鮮艷奪目，龜紋排列規(guī)則,裝飾性強。涂抹表面凸凹不平的花紋，既具立體感,又可增大工件表面的摩擦力,使其不易打滑,又耐磨12。開發(fā)多種復合花紋的涂膜,其范圍從低光澤性、高抗摩擦性的細紋涂膜到可遮蓋粗糙低材粗紋的涂膜以滿足多方面需要是未來涂料的發(fā)展方向之一。
3.2低溫固化粉末涂料
粉末涂料不管是熱塑性或是熱固性，成膜溫度均在180 ~200℃左右，個別在300~ 350℃，固化時間長（10~ 30min)，這限制其只能用于金屬等耐熱基材，并且費時，相對能耗較大。因每降低10℃,大約節(jié)能10%，為節(jié)約能源，降低成本，擴大粉末涂料的涂裝范圍，更好地與溶劑型涂裝線接軌，粉末涂料必須向低溫固化型方向發(fā)展。可通過降低樹脂本身地熔溶溫度、粘度軟化點、增加樹脂的官能團，提高交聯(lián)度、加入適當?shù)闹鷦?、應用適當?shù)拇呋瘎┑榷喾N手段來實現(xiàn)粉末涂料的低溫固化[24。降低粉末涂料的固化溫度，不僅可以加快自動生產(chǎn)線的生產(chǎn)速度和提高生產(chǎn)效率，節(jié)約能源,而且使粉末涂料的應用范圍大大的增加。因此，開發(fā)低溫或常溫固化型粉末涂料也是未來趨勢之一。
3.3UV固化粉末涂料
UV固化粉末涂料是將粉末涂料和UV固化技術相結合的新技術,采用UV固化技術可以降低固化溫度,提高生產(chǎn)效率，節(jié)約能源降低成本。因而該技術受到很多學者的關注。
該涂料最大特征是工藝上分為兩個明顯的階段,涂層在熔融流平階段不會發(fā)生樹脂的早期固化，從而為涂層充分流平和驅除氣泡操作提供了充裕的時間，這樣就從根本上克服了熱固化粉末涂料的頑疾,也消除了UV固化液態(tài)涂料的不足。采用UV固化技術可以明顯降低加熱和固化過程的溫度(120~ 140℃)，提高生產(chǎn)效率，不但更加節(jié)省資源、能源、人力、時間和空間，而且避免了對基材的過分加熱,開辟了粉末涂料更廣闊的應用領域,如用于木材、塑料、紙張、熱敏合金和含有熱敏零件的金屬元件等方面。
3.4納米、薄層粉末涂料
粉末涂料微細化后，可以和成蠟技術結合，做成微粒蠟添加劑,用于水性涂料、溶劑型涂料、紫外線固化型涂料及一些活性系統(tǒng),在油墨行業(yè)更有廣闊的發(fā)展前景;微細粒粉末涂料具有優(yōu)良的流動性,被稱之為“第三流體”，因此可以像水一樣的噴涂，給涂裝技術創(chuàng)造了良好施工條件;涂裝時可以得到薄的漆膜,且涂膜無針孔、桔皮等弊病，為粉末涂料涂裝薄膜奠定了基礎。通常溶劑型涂膜厚度為20~ 30un。而一般粉末涂料涂膜為60 ~70um。涂膜太厚,在施工和應用上受到限制。另一方面涂膜太厚，浪費涂料。因而，必須向微細、薄膜化方向發(fā)展，開發(fā)納米及涂層厚度僅為20~30m 的微細、薄層彩色粉末涂料，換色容易，只需I0min左右，熱效率高,烘烤時間短,可以滿足對裝飾性要求較高的工件應用。
3.5低光澤粉末涂料
隨著科技的進步，樹脂的合成技術也在不斷提高。當今樹脂合成技術已發(fā)展到可在不影響涂膜和機械強度的前提下，降低涂層的光澤度。運用嵌段、交替和接枝共聚等技術，對樹脂進行改性，來降低樹脂的光澤度。如采用接枝共聚制成在側鏈上聚丙烯酸酯的改性環(huán)氧樹脂,使環(huán)氧樹脂型粉末涂層的光澤度降至3%，并可提高其耐沖擊強度。另外選擇適當?shù)牡南夤袒瘎┤缬仓猁}、氫化蓖麻油、石蠟、聚乙烯蠟等也可降低涂層的光澤度。這些涂料將在光學儀器儀表等方面有廣闊的應用前景。
3.6透明粉末涂料
從涂層的總體外觀、平整性、透明度和耐候性等性能來看，透明粉末涂料已有較大的改進。高質量的聚酯、丙烯酸和環(huán)氧樹脂粉末涂料已逐漸取代溶劑型涂料、這些涂料外觀性好、透明度局、有仇良的耐候性，涂膜可有多種顏色。同時也可加少量的金屬粉末對其改性得到金屬閃光粉末涂料，注意金屬粉末的量不宜太多。該涂料在汽車、管道、金屬制品的外表面應用前景廣闊。
3.7研究開發(fā)新型粉末涂料固化劑、助劑
研究開發(fā)新型固化劑，如在聚酯/TCIC粉末涂料中,以HAA(羥基酰氨)、四甲氧甲基甘脲和低
環(huán)氧化合物代替有毒的TGIC固化劑。在聚酯/IPDl粉末涂料中，以無封閉劑的新型固化劑代替以C-已內(nèi)酰胺作封閉劑IPDI固化劑，在環(huán)氧粉末涂料中,開發(fā)新型潛固化劑和促進劑、使粉末涂料向低溫固化和多品種方向發(fā)展。助劑對粉末涂料的制備和涂膜性能起重要作用。要增加粉末涂料的品種以滿足不同用戶的要求,必須加快對流平劑、增光劑、消光劑、防流掛劑和美術花紋劑等粉末涂料用助劑的開發(fā)研究以便提高粉末涂料的性能。
3.8特種功能粉末涂料開發(fā)
在環(huán)氧或改性環(huán)氧樹脂、聚酯、聚氨酯、丙烯酸樹脂等中，往往引入氟、硅等原子或聚合物，制備出高耐候性或耐高溫的防火粉末涂料;加入CrO或y- Fe0,、含鉆y- Fe0磁粉，做成磁性粉末涂料,以及加入相應物質制成抗菌、除臭等功能性粉末涂料，這些方面均有廣闊的應用前景。
另外在功能性粉末涂料、預涂用粉末涂料、美術化粉末涂料方面也有廣闊的發(fā)展前景。
4結語
隨著人們環(huán)保意識的加強，人們將會越來越喜歡“綠色涂料”。科技是不斷發(fā)展的,21世紀科技工作者將會開發(fā)越來越多的新型的高檔的多種功能的粉末涂料，以滿足人們?nèi)找嬖鲩L的需要，粉末涂料在21世紀將會有廣闊的發(fā)展前景。
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