粉末涂料与传统的溶剂型涂料、水性涂料相比较,无论是从外观,还是形态都不相同,需要控制许多有别于传统涂料的各项特性,例如:外观、粒子形状、粒度分布、密度、压缩度、安息角、流度、熔融流动性、胶化时间等参数。同时在成膜过程中,粉末涂料的流平、交联固化成膜等流变特性也与传统的涂料不同。
粉末涂料的外观是具有不同颜色的松散粉末,除水分散粉末涂料和电泳粉末涂料外,一般都是粉末状的固态。这种粉末涂料要求在贮存、运输和喷涂过程中不吸潮、不结块、不变色、不变质,始终保持松散状态。
根据粉末涂料用原料、制造工艺,其粒子形状有差别,一般静电喷涂用粉末涂料,用机械粉碎法制造,它的粒子形状是不定形的多面体,锐角不太多。这种形状的粉末涂料制造成本低,能够满足贮存、运输和喷涂的要求,大部分粉末涂料的粒子形状属于这一种。通过化学粉碎法和喷雾干燥法制造的粉末涂料的粒子形状是接近球型,有好的流动性和带电性能,然而制造工艺复杂,成本高、在经济上不太合理,大规模工业化生产的难度较大,故此两法的推广应用受到限制。
粉末涂料是不同粉末粒度在一定范围内的混合物,有一定的粒度分布。粉末涂料的粒度分布决定于制造设备和工艺,而且根据用途控制不同粒度分布。当粒度分布中过细粉末过多时,粉末涂料的干粉流动性不好,施工性能也不好;而粒度分布中过粗粉末过多时,涂膜的平整性不太好,要得到平整涂膜时,涂膜厚度也太厚,粉末涂料的静电涂着效率也不好。一般静电喷涂用粉末涂料的粒度分布范围是10~150μm,参考性的静电粉末涂料粒度分布见表1。粉末涂料的粒度分布是在制造过程中,通过粉碎设备和过筛分级设备的调节来控制。一般粗粒子是通过过筛设备除去,超细粒子(10μ以下)是通过旋风分离设备来分离。用空气分级磨粉碎的装饰性热固性粉末涂料的粒度分布范围10~100μm。
粉末涂料是固态,它的密度可分为真密度和表观密度(又叫假密度),表观密度又分为松散密度和装填密度。这些密度中,真密度决定于原材料的品种和用量,对于在固化成膜过程中不产生小分子化合物的粉末涂料,差不多相当于涂膜的密度。当粉末涂料的真密度太大时,粉末涂料粗粒子的质量太重,在静电粉末涂装中,对被涂物的吸引力太差,涂着率低;而真密度太小时,粉末涂料粒子过轻,容易被气流带走,对被涂物的涂着率也降低,因此要把真密度控制在一定范围。一般粉末涂料的线g/cm’。在粉末涂料配方中,无机颜料和填料的用量太多时,涂料的真密度大,适当控制其用量是必要的。
松散密度是粉末涂料在静止状态下的密度,含有非常多的空气,它的大小除受原料品种和用量影响外,还受到粉末涂料粒子形状和粒度分布的影响。
装填密度是使粉末涂料处于振动状态下由松散转变成致密的装填状态时所表现出来的密度,它的大小除受原料品种和用量影响外,还受粉末涂料粒子形状和粒度分布的影响。对于同一种粉末涂料,装填密度大于松散密度,但小于真密度。
压缩度是评价粉末涂料干粉流动性的最重要参数之一。粉末涂料的压缩度是对粉末涂料的运输、堆放、流化床的流化、管道输送有很大影响的参数。一般粉末涂料的压缩度大于25%时使用不太方便。对于静电喷涂用粉末涂料,喷涂设备改进以后可用到压缩度30%的粉末涂料,如果超过30%时效果不太好。
粉末涂料作为粉末的集合体,除了具有自由流动的性能外,由于粉末粒子之间产生的摩擦和粉末自身的重力等因素,粉末涂料还具有阻碍流动,使之堆积的性能。当自由流动的粉末涂料,从高处缓缓落下,在水平面上自然堆积成一个圆锥体,而达到静止状态时,锥体表面与水平面所形成的夹角(即倾斜角)叫做安息角或休止角、静止角(angle of rest , angle of repose)(见图 1)。
安息角也是反映粉末涂料干粉流动性的重要数据,是对粉末涂料的运输、管道输送、流化床流化等带来影响的参数。静电粉末喷涂用粉末涂料的安息角一般是35°~45°范围。当安息角40以下时,粉末涂料的干粉流动性非常好,使用方便;若大于45°时,粉末涂料的干粉流动性不好,粉末涂装中的管道输送等方面带来麻烦。
粉末涂料的流度是指粉末涂料可能被空气流流化的程度,也是评价粉末涂料流化程度的参数。流度的大小,是判断静电粉末涂装法和流化床浸涂法用粉末涂料的施工性能好坏的重要的依据。工业上,以测定流度系数来获知粉末涂料的流度好坏。流度系数的测定方法很多,其中 Selier 流度测定法使用较普遍。该法是称取一定质量的粉末涂料(约250g),放在直径100mm 的有多孔板的圆柱型聚氯乙烯容器内,从多孔板底部以200L/h 的速度往容器内通人空气,使粉末涂料流化,并通过容器壁上一个直径为4mm 的孔,使粉末涂料流出,测定粉末涂料在30秒时间内流出的质量,即能按下列公式计算出该粉末涂料的流度系数。
粉末涂料的流度系数与流化性能的关系见表2,一般流度系数大于140时粉末涂料的流化性能比较好。
粉末涂料在成膜过程中,第一步是粉末涂料受热后熔融,由固态成为流动状态,并由于重力和表面特性而流动。热固性粉末涂料受热熔融,交联固化反应开始之前,熔融体的粘度迅速下降;当交联固化开始后,熔融体的粘度开始上升,交联固化反应达到一定程度时,熔融的粉末涂料就停止流动,最终完成交联固化成膜。熔融流平性是评价粉末涂料涂膜流平性的重要参数之一。一般粉末涂料的熔融流平性的测定,是准确称取1g粉末涂料样品,在标准规定的圆柱体模具内,压成直径15mm 的样品片,在规定的温度下(一般在粉末涂料固化温度)的恒温加热铜板上放置,让样品片充分熔融流平,经规定时间后冷却恒温加热铜板,测定样品片流动后的平均直径(测两个位置的直径后取平均值),以毫米数表示。测定熔融流平性的另一种方法是把样品片放在65°倾斜的试验板上,然后放在固化温度下的烘箱里,熔融流动交联固化,测量熔融流动最长距离。粉末涂料样品片的熔融流动距离越长,说明粉末涂料的熔融流平性也越大。一般粉末涂料的熔融流平性大时,有利于涂膜的流平,但是涂膜的边角覆盖力不好;相反熔融流平性小时,涂膜的边角覆盖力好了,但不利于涂膜的流平。因此,在设计粉末涂料配方时,有必要适当考虑粉末涂料的熔融流平性。关于熔融流平性的详细测定方法,请参见后述的粉末涂料检验方法。
胶化时间是指粉末涂料在固化温度下,从涂料熔融成液态到交联固化,涂料不能拉成丝为止所需要的全部时间。胶化时间以分或秒来表示。胶化时间是评价粉末涂料反应活性和固化反应速度的最简单方法。测定胶化时间的最简单方法是在测定粉末涂料熔融流平性的恒温加热铜板上,把 1mL粉末涂料置于其上面铺成直径50mm 左右的圆片,当粉末涂料受热开始熔融时,用搅拌在熔化树脂中作环状运动。当不能拉丝或不能流动时视已经达到胶化状态。一般反应活性大,固化速度快的粉末涂料,胶化时间短;反应活性小,固化速度慢的涂料胶化时间长。如果粉末涂料的胶化时间太短,涂膜没有足够的流平时间,涂膜的外观不太好;然而胶化时间太长时,交联固化成膜时间必定很长,如果没有足够的烘烤固化时间,涂膜的物理机械性能不会好。从粉末涂料的胶化时间,可以预测粉末涂料的最佳烘烤固化时间;测定不同温度下的胶化时间,可以预测粉末涂料最佳烘烤固化温度。因此,在确定或筛选粉末涂料配方时,测定粉末涂料胶化时间是很必要的。返回搜狐,查看更多

