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铝型材喷涂粉末涂料流平性因素的探讨
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铝型材喷涂粉末涂料流平性因素的探讨

作者:admin时间:2015-11-13

粉末涂料的成膜依靠熔融状态下树脂的流动并相互粘连而成,熔体黏度高,限制了其自由流动,流平效果稍差,有轻微橘皮产生。改善粉末涂料流平性,形成外观良好的涂膜,一直是粉末涂料界所关注的重点。因此,探讨影响粉末涂料流平性因素,优化配方设计,改进设备和施工工艺,改善粉末涂料涂膜的外观,具有重大的现实意义。

  1 流平机理

  粉末涂料是一无溶剂的均匀体系,必须熔融后才能附着在被涂物上面,流平后固化成膜,一般需要经过三个过程[1]:

  (1)从单独的粉末颗粒,聚集成为一层连续的、不平整的膜,此过程称为聚集过程;

  (2)从连续不平整的表面流淌形成较为光滑与平整的表面,即流平过程;

  (3)熔融的涂液通过交联反应,黏度不断提高,最后固化为坚硬的涂膜,称为固化过程。

  流平过程所需要的时间描述可采用Nix方程和Orchand关系式来表示[2]:

  A、融结阶段:t=f(η×Re/r)(1)

  式中:t—时间;η—涂料的熔融黏度;Re—涂料颗粒平均曲率半径;r—表面张力;

  B、流平阶段:

 ,

  式中:△t—流平时间;λ—两峰间距离;η—熔融黏度;an/at—流平前后峰高之比;r—表面张力;x—涂层厚度。

  从式(1)、(2)中可以看出:影响粉末涂料流平的因素主要是树脂的熔融黏度、表面张力、颗粒粒径、涂层厚度、固化温度与时间等,下面就这些因素进行讨论。

  2 影响粉末涂料流平性因素

  2.1涂料树脂

  粉末涂料树脂的玻璃化温度、熔融温度决定了粉末涂料的流动性能与贮存稳定性,这与相对分子质量及其分布有关。要获得较好的涂膜,树脂的相对分子质量分布越窄越好。相对分子质量分布过宽意味着存在相对分子质量过小或过大的树脂,不能与涂料的其他组分很好地相融,在这样的条件下高温烘烤时,涂层间的混融性不好,涂层的表面张力就达不到平衡,微粒间的作用力将产生排斥或收缩的运动,而熔融流动时间是有限的,它们之间不可能有充分的流平时间,随着涂层的固化,涂膜表面会出现缩孔、橘皮等缺陷。因此,应选择熔融黏度低、粉末涂料胶化时间长、熔融水平流动性大的树脂;但是从涂膜物理机械性能来说,流平时间短而交联固化时间长的机械性能较好,二者应兼顾。另外聚酯粉末产品在贮存过程中容易结块,喷涂时易出现流挂、橘皮、针孔等现象,这是由于聚酯树脂玻璃化温度(Tg)不适合所致。生产实践检验,聚酯树脂Tg控制在50~65℃范围内,既能保证涂层丰满,有良好的流平性,也能使粉末涂料在40℃以下贮存4~6个月不结块,具有一定的稳定性。

  2.2流平剂

  流平剂是对于得到平整涂膜外观不可缺少的成分。流平剂均匀地分散到粉末涂料中,粉末静电喷涂到工件烘烤固化时,它能降低涂料系的黏度及表面张力,使熔融涂料在未固化前增加流动性,并在涂料熔融流动过程中经表面迁移,逐渐由分子内部部分地迁移到涂膜表面而形成一单分子层,使整个表面增加了定向分子结构的密度,使涂膜表面平整、光滑,避免成膜过程中形成缩孔。丙烯酸酯流平剂的用量对A90162SF75粉末涂料外观的影响如表1所示。

表1流平剂的用量对涂膜流平性的影响(目测法) 

  表1流平剂的用量对涂膜流平性的影响(目测法)

  从表1可知,当配方中没有流平剂或流平剂用量少时,涂膜流平性很差,涂膜全板缩孔或者个别缩孔,而用量在树脂的110%以上时,可以得到无缩孔的平整涂膜。但过多加入流平剂会降低粉末涂料的贮存稳定性,且流平剂容易浮到涂膜表面,降低涂膜的耐污染性和光泽,流平剂用量为树脂和固化剂总质量的1.0%~1.3%较适宜。