粉末涂料及其发展趋势

粉末涂料及其发展趋势

1 粉末涂料的发展概况

粉末涂料是一种由树脂颜料填料及添加剂等组成的粉末状物质其中作为主要成膜物质的树脂组分可以是一种树脂及其固化系统也可以是几种树脂混合物

粉末涂料始于20世纪30年代后期人们用火焰喷涂法把聚乙烯粉末以熔融状态涂覆到金属表面上这就是粉末涂装的开端

1952年德国Knaspark Griesheine公司的Er-coin Gemmer发明了流化床浸涂法(Fluidzed BedSystem)热塑性粉末涂料有了较快的发展50年代是以热塑性粉末涂料为主在管道

防腐和电绝缘方面有较多的应用

1962年法国Sames公司发明了静电粉末喷涂设备1964年伴随着热固性环氧粉末涂料的开发和利用粉末涂料引起了世界各国的关注

从70年代两次石油危机以后粉末涂料作为省资源省能耗和劳动效率高的新一代涂料产品受到各国涂料生产和使用部门的充分重视发展相当迅速

70年代后期至80年代初欧美对排放挥发性有机物的限制法规不断颁布粉末涂料作为最理想的品种更引起世界各国重视但由于粉末涂装的装饰性满足不了高装饰要求而曾一度徘徊

进入90年代后随着装饰性粉末问世粉末涂料得到极大的发展世界粉末涂料市场每年以15%-20%的速度快速递增

2 粉末涂料的特点

粉末涂料由于省资源节能低公害和劳动生产效率高而得到各国重视作为一种新型材料粉末涂料有许多优点但同时也存在一些缺点

2.1 粉末涂料的优点

粉末涂料与溶剂涂料和水性涂料相比具有如下一些优点

粉末涂料是一种固体含量为100%粉末状涂料不含有机溶剂避免了有机溶剂对大气造成污染及对操作人员健康带来危害生产储存和运输中减少火灾危险

在涂装过程中喷溢的粉末涂料可以回收再用涂料的利用率达到95%以上如果

颜色和品种单一设备的回收率高时利用率可达到99%以上

粉末涂料的一次涂膜厚度可达50-500m相当于溶剂型涂料几道至几十道的厚度

减少了多道喷涂中产生的二次污染问题同时有利于节能和提高生产效率

粉末涂料用的树脂分子量大涂膜的物理力学性能和耐化学介质性能比溶剂型涂料

好

涂装操作技术简单不需要很熟练的技术涂膜厚涂时也不容易产生流挂等弊病容易实行自动化流水线涂装

不需要象乳溶剂型涂料那样随季节调节粘度也不需要喷涂后放置一段时间挥发溶剂

后进烘烤炉可以节省涂装时间

粉末涂料不用溶剂是一种有效的节能措施因为大部分溶剂的起始原料是石油原油减少溶剂的用量直接节省了原油的消耗

2.2 粉末涂料的缺点

粉末涂料不是十全十美的产品也有如下缺点

粉末涂料的制造设备和工艺比较复杂制造成本高品种和颜色的更换比较麻烦

涂装设备不能直接使用溶剂型涂料涂装设备还需要专用回收设备设备投资大同时要考虑防止粉尘爆炸等问题

粉末涂料的烘烤温度多数在150以上烘烤温度高不适合于耐热性差的塑料木材焊锡件等物品的涂装

粉末涂料容易厚涂很难得到50m以下平整光滑的涂膜而且涂膜外观的装饰性不如溶剂涂料

在静电粉末涂装中更换涂料品种和颜色比较麻烦

闪光型面漆的光泽差

不适合用于外型复杂的被涂物涂装

与同类溶剂型涂料相比漆膜外观较差

由于粉末涂料自身的特点生产和使用涂料的厂家必须有专门的设备相配套这给生产和使用都带来了额外的负担针对设备问题人们已经进行了大量的研制和改进工作以适应粉末涂料快速发展的需要如在换色方面已有所突破由以前的60min换色时间缩短为5min

3 粉末涂料的分类

粉末涂料按其成膜树脂性质主要分为热塑性粉末涂料和热固性粉末涂料前者是物理性熔融塑化成膜过程后者是化学性交联反应固化过程所以后者无论在涂膜性能还是在施工方面均优于前者热塑性粉末涂料和热固性粉末涂料的特性见表1

表1 热塑性和热固性粉末涂料的特性比较

项目热塑性粉末涂料热固性粉末涂料

树脂分子量高中等

树脂软化点高-很高较低

颜料的分散性稍微困难较容易

树脂粉碎性能较差常温粉碎较容易常温粉碎

或冷冻粉碎

对底漆的要求需要不需要

涂装方法以流化床为主和以静电粉末涂装为主

其他涂装法和其他涂装方法

涂膜外观一般很好

涂膜薄涂性困难容易

薄膜物理机械性能的调节不容易容易

涂膜耐溶剂型较差好

涂膜耐污染性不好好

3.1 热塑性粉末涂料

热塑性粉末涂料是由热塑性树脂颜料填料增塑剂和稳定剂等经干混或熔融混合粉碎过筛分级得到的热塑性粉末涂料所用树脂分子量较高这些高分子量具有良好的柔韧性的聚合物很难破碎成粉末因此热塑性粉末涂料的粒度大熔融粘度高难以形成薄膜或功能性涂膜加热时热塑性粉末涂料熔融分散凝聚在工件表面形成光滑的完整连续的涂层该过程是物理变化而不是化学变化不会形成交联网状结构这样一旦重新加热涂层会再次融化热塑性粉末涂料的品种很多例如聚乙烯聚丙烯聚氯乙烯聚酰胺(尼龙)聚酯乙烯/醋酸乙烯共聚物(EV A)醋酸丁酸纤维素(简称醋丁纤维素)氯化聚醚聚苯硫醚聚氟乙烯等粉末涂料其中国内外用的比较多的是聚乙烯粉末涂料其次是聚氯乙烯聚酰胺等粉末涂料其它品种的粉末涂料由于价格性能等原因用量和用途都受到一定的限制在我国热塑性粉末涂料的主要品种是以聚乙烯占主导地位另外还有改性聚丙烯聚氯乙烯聚酰胺氯化聚醚和聚苯硫醚等品种热塑性粉末涂料常用作防腐涂层耐磨涂层绝缘涂层在化工设备线材板材仪表电器汽车等行业都有应用主要热塑性粉末涂料性能见表2

表2 热塑性粉末涂料性能表

性能聚氯乙烯尼龙11 聚酯聚乙烯聚丙烯

底漆要要不要要要

熔点() 130-150 186 160-170 120-130 165-170

预热() 230-290 250-310 250-300 200-230 225-250

比重(g/cm3) 1.20-1.35 1.01-1.15 1.30-1.40 0.91-1.00 0.90-1.02

附着力A-B A A B A-B

光泽(60)(%) 40-90 25-95 60-95 60-80 60-80

硬度(ShoreD) 30-55 70-80 75-85 30-50 40-60

柔韧性(3mm) 通过通过通过通过通过

耐冲击 A A A-B A-B B

耐盐雾 B A B B-C B

耐候性 B B A D D

耐湿性 A A B B A

耐酸性 A C B A A

耐碱性 A A B A A

耐溶剂 C A C B A

注A-优B-良C-中D-差

3.2热固性粉末涂料

热固性粉末涂料是由热固性树脂固化剂颜料和助剂等组成经预混合熔融挤出粉碎过筛分级而得到的粉末状涂料热固性粉末涂料中的树脂分子量少本身没有成膜性能只有在烘烤条件下与固化剂起化学反应交联成体型结构才能得到涂膜热固性粉末涂料的品种按树脂分类有环氧聚酯/环氧聚酯聚氨酯丙烯酸聚酯/丙烯酸丙烯酸/环氧和氟树脂等这些品种在不同国家和地区各占比例不同在我国以聚酯/环氧为主其次是环氧再其次是聚酯而聚氨酯正在大量推广应用其他品种还没有工业化大生产常用热固性粉末涂料主要性能见表3

表3 主要热固性粉末涂料的性能

性能环氧/双环氧/酸环氧/ 环氧/ 聚酯/TGIC 聚酯/封丙烯酸/封丙烯酯/ 氰胺类酐(B) 咪唑聚酯(C) 闭异氰闭异氰酸多元酸

A酸酯酯D E