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            粉末涂料及涂装技术新体系


            摘要粉末涂料作为一种无溶剂涂料以其高效优良涂膜性能生态环保经济型的*品质成为涂料界的新秀得以快速发展并被广泛应用本文介绍了粉末涂料及涂装的新技术体系及未来发展趋势

                粉末涂料和涂装技术是20世纪中期开发的一项新技术新工艺具有不含有机溶剂无污染低公害工序简单节约能源涂装效率高保护和装饰综合性能好可一次成膜等特点,它是一?#20013;?#22411;绿色涂料?#34180;?#36827;入21世纪以来人类对环境的保护更加重视对挥发性有机化合物"VOC向大气排放量的限制日益严格对有限资源如何节约使用等问题日益关注?#29575;?#28034;料与涂装界对粉末涂料与涂装技术更加重视

                1发展历程

                1950年聚乙烯粉末火焰喷涂试验的成功开?#21058;?#31881;末涂料的应用1952年德国的盖特梅尔发明了流化床涂装?#20154;?#24615;粉末工艺保证了涂层的均匀性从而使粉末涂料开始具备了实际应用价值随后不久聚氯乙烯和尼龙?#20154;?#24615;粉末涂料相继美国问世

                60年代美国壳牌公司开发了*种热固性粉末涂料环氧粉末涂料同?#20445;?#27861;国萨迈斯公司首先推出了粉末静电喷涂设备并与1966年实现工业化生产70年代粉末涂料得到了快速的发展各国不仅开发了聚酯环氧混合型聚酯型聚氨酯型等各类热固性粉末涂料还有聚丙烯聚氯乙烯聚酰胺乙烯-乙酸乙烯乙烯聚苯硫醚氟树脂等?#20154;?#24615;粉末涂料

                半个多世纪以来伴随着制造工艺和涂装技术的改进和发展这项工业技术发展到现在如今应用领域已覆盖到?#19994;?#24314;筑汽车管道及防腐等领域全球粉末涂料市场2013年的销售额约为77.7亿美元预计2020年销售额将达到125.3亿美元年均增长率为7.1%

                2粉末涂料新技术体系

                2.1紫外光固化粉末涂料 

                紫外光固化粉末涂料是通过紫外光激发生成自由基或活性阳离子进行交联聚合固化的热固性粉末涂料其优点包括1低温固化2一次施涂即可获得理想的涂膜厚度且涂膜外观可与溶剂塑料涂膜外观想媲美性能优于溶剂型涂膜的性能3设备体积小涂装流水线更为紧凑节省空间4固化速度快能量消耗低可以涂装热敏性底材塑料木器纸张以及电子元件等紫外光固化粉末涂料已在欧美发达*工业化成功应用于中密度纤维板中但是该种涂料价格昂贵并且对结构复杂的工件和大型工件的涂装比较麻?#22330;?br>
                2.2粉末涂料的复合化 

                复合粉末涂料技术是运用不相容原理将含有两种树脂成分的粉末涂料环氧/丙烯酸通过一次涂装和一次加热形成具有两面特性的复合涂层其接触空气的一面是具优良耐候性的丙烯酸树脂体系而与基材金属相接的是防腐性优良的环氧树脂体系复合体系既可减少工?#23637;?#31243;又赋予涂膜双重性能是一种既适应环保要求又可节省能源的新型粉末涂料[2]

                2.3低温固化环氧粉末涂料包接技术 

                包接技术指在分子水平上由能形成包接化合物的主晶化合物和被包接的黄体形成包接化合物的过程包接化合物不是简单的混合物而是有特定的结晶结构在热稳定性熔点化学反应性溶解性等等物化性能上与原来化合物有很大差别[2]包接化合物有两种类型1单分子包接2多分子包接



                TEP1,1,2,2四4-羟基苯乙烷是一种实用主晶化合物其包接的黄体化合物有很好的稳定性对水的溶解度蒸发速度皮肤刺激性等都下降到百?#31181;?#19968;到千?#31181;?#19968;在通常情况?#29575;?#22825;内就?#32440;?#30340;化合物经现TEP包接后则能达到数年的稳定性热稳定性也大幅提高熔点沸点能上升10~100[2]

                利用包接技术制造的低温固化环氧树脂粉末涂料具有优异的性能涂装适用性和贮存稳定性因此在管道管道配件汽车零件?#31181;?#23478;具等方面有良好的应用前景

                2.4结晶聚酯树脂 

                结晶聚酯树脂相对于传统的无定型热固性聚酯有如下优点1在相?#21697;?#23376;量条件下结晶聚酯比无定形聚酯的熔融黏度低具有较好的熔融流动流平性所得涂膜橘皮轻微涂层平整光滑光泽更高2结晶聚酯与封闭异氰酸酯交联剂的反应更快速使固化温度大大降低所制得涂料具有极优的物理性能3结晶聚酯涂料在室温下具有优良抗粘连性



                结晶聚酯有两种类型液晶聚酯和半结晶聚酯液晶聚酯具有分子取向度高力学性能好耐冲击性强熔融黏度低及密度低等优点半结晶聚酯的窄熔点和低熔融黏度有助于粉末涂料在固化反应开始前的流动从而有利于得到平整的涂膜聚酯的酸值相对分子质量和玻璃化温度可通过所使用单体催化剂和反应条件的选择来加以调控

                3粉末涂装新技术体系

                粉末涂装新技术包括电磁刷涂装技术NIR近红外辐射固化粉末涂料技术及粉末涂料感应加热固化技术等

                3.1电磁刷涂装技术EMB 

                电磁刷涂装技术EMB是一种模拟?#20174;?#25110;激光打印的新技术尤其适用于将粉末涂料高速涂覆于平板型的底材该装置由磁刷台?#28034;?#23558;被涂物贴附的磁鼓组成粉末涂料可看做?#20174;?#26426;的磁粉平板型的被涂物可看做是待?#20174;?#30340;纸张?#26412;?#30005;开通随着被涂物通过磁场将其涂上了粉末涂料该技术可应用于金属木器纸张底材和纸板涂装等领域

                3.2NIR近红外固化技术 

                NIR固化是以近红外高辐射能量去激发涂料分子的剧?#33402;?#21160;而使涂层在短时间内受热固化其优点在于不需要特殊配制的粉末涂料可以使用形状略微复杂的工件固化时间短对底材热影响小应用领域广等特点上NIR固化粉末涂料可以用在?#38745;ġ?#20013;密度纤维板塑料纸张电子产品等热敏性产品的涂装上并?#19968;?#20110;辐射光源可移动固化时间短的特点还可以用在大型?#32440;?#26500;如桥梁高层建筑船舶储槽和工业厂房的涂装近红外光能的转化效率高达速60%是热风转化率15%的4倍可以节电50%左右是节能型产品采用这种产品和技术可以大大提高生产效率设备占地面积小运行成本低

                3.3感应加热固化技术 

                粉末涂料感应加热固化技术是通过将底材暴露于多变电磁场下来实现的感应加热用于粉末固化的特殊优点在于用这?#20013;问?#21152;热?#20445;?#24037;件只在表面上受热对于笨重和厚壁的工件来说大大节省了固化涂层所需的能量同?#22791;?#24212;加热工艺十分灵活工件可在涂层施工过程中的任何时刻进行加热由于涂漆部位保持一致的温度使得涂层质量优异

                4粉末涂料及涂装发展趋势

                为了使粉末涂料更好地得到推广应用粉末涂料品种的多样化低温快速固化薄涂层化涂料制造设备的改进粉末涂料制造新工艺的开发仍是粉末涂料今后发展的趋势

                4.1功能性粉末涂料 

                随着粉末涂料技术的进一步发展功能性粉末涂料的需求量将大大提升包括紫外光固化粉末涂料抗菌防霉粉末涂料电气绝缘粉末涂料耐高温粉末涂料防涂鸦粉末涂料美术型粉末涂料热转印粉末涂料电泳粉末涂料水分散粉末涂料等新品种

                4.2优化树脂品种 

                在粉末涂料配方中决定粉末涂料与涂膜性能额最关键因素是成膜物质树脂和固化剂其中树脂的研究?#28034;?#21457;是增加粉末品种的最重要的途径因此粉末涂料用树脂的品种月新年异近几年来树脂厂?#20057;?#32463;开发出了紫外光粉末涂料用树脂系列产品贮存稳定性好的干混合消光聚酯粉末涂料用聚酯树脂超耐候性粉末涂料用聚酯树脂环氧-聚酯粉末用树脂聚酯粉末用羧基聚酯树脂聚氨酯粉末涂料用羟基树脂等但是这些树脂品种?#28304;?#22312;不足之处尚待改进

                4.3新型固化剂 

                粉末涂料用新型固化剂的开发喜忧参半例如羟烷基酰胺与传统固化?#26009;?#27604;有?#31995;?#22266;化温度贮存稳定性好无毒等优点但是存在不能厚涂及厚涂涂膜易出现?#32622;?#23380;的问题多环氧化合物在PT910价格偏高等无封闭的聚氨酯粉末涂料固化剂脲二酮在烘烤过程中无封闭剂释放具有环境友好特性当前耐候性聚氨酯粉末在美国和日本的使用占相当比例但由于该种粉末涂料的价格偏高我国?#22771;?#30340;推广应用还存在许多问题因此开发出价格合理的环境友好型固化剂是今后粉末涂料的发展方向之一

                4.4薄膜型粉末涂料 

                粉末涂料开发初期的优点是厚涂层一次涂装可以达到溶剂型涂料几道涂装的厚度节省涂装时间生产效率高然而?#34892;?#20135;品的厚度不要求太厚厚涂层属于质量过剩浪费资源一般粉末涂料的厚度要达到60~80m技是比?#20808;?#26131;而要达到30~40m的薄涂层是比较困难的需要粉末涂料的粒度分布遮盖力干粉流动性带静电效率等多方面改进才能达到薄涂层的目的因此粉末涂料的薄层化是近年来的研究热点

                4.5超耐候超耐久性粉末涂料 

                随着工业技术水平的发展大型长久性耐久性工程项目及超高层建筑越来越多对粉末涂料的装饰性和防腐性能的要求也越来越高同时对使用寿命也要求越来越长因此对超耐候性和超耐久性粉末涂料的需求越来越多

                在超耐候性粉末涂料方面在一般耐候性粉末涂料基础上开发使用年限达到薄5-10年甚至更长的聚酯聚氨酯丙烯酸粉末涂料特别是使用年限达到10-20年以?#31995;?#27679;树脂粉末涂料满足超高层大楼和?#32440;?#26500;物的涂装要求开发超久性环氧聚苯硫醚等粉末涂料品种是未来发展方向

                此外改进粉末涂料制造设备粉末涂料制造工艺及粉末涂料的快速配色等也是未来值得重视的方向

                4.6粉末涂装的发展趋势 

                粉末涂装产品的质量不仅取决于粉末涂料的质量也与粉末涂装工艺分不开?#22771;?#20027;要的涂装方法是采用静电粉末涂装法如何提高静电粉末喷枪的带静电效率保持喷枪供粉的均匀性和稳定性提高供粉的*度涂装系统的快速换色和换粉末涂料树脂品种等方面是亟待解决的关键问题

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