粉末涂料配方设计中的原料选择

粉末涂料配方设计中的原料选择

发布日期：2013-06-20 浏览次数：4

核心提示：由于粉末涂料在180～200℃固化的特殊性，因此对涂料中颜料的选择，首先必须满足耐热性的要求，并且在180～200℃的温度下对色差的影响不大。因此通常要求颜料对光的耐候等级要求为7～8 (DIN54003)，对耐热级数5以上(DIN54002)，耐过渡烘烤4～5级(DIN54002)，耐候等级4～5级(DIN54001)。

一、颜料

由于粉末涂料在180～200℃固化的特殊性，因此对涂料中颜料的选择，首先必须满足耐热性的要求，并且在180～200℃的温度下对色差的影响不大。因此通常要求颜料对光的耐候等级要求为7～8 (DIN54003)，对耐热级数5以上(DIN54002)，耐过渡烘烤4～5级(DIN54002)，耐候等级4～5级(DIN54001)。

1．无机颜料

(1)白色颜料。钛白粉是目前常用也是最好的白色颜料，R型金红石型在粉末涂料中用量最大。

(2)黑色颜料。炭黑是最重要的黑色颜料，其日本三菱公司的MAlOO，卡博特公司的4号、6号炭黑也常用到。

(3)氧化铁系列颜料。氧化铁颜料主要有铁红、铁黄、铁黑等一系列产品，因其价格低廉、无毒、易分散耐热等突出优点，在粉末涂料应用非常普遍。

(4)群青系列颜料。群青，多硫化钠、铝磷酸钠，色相丰富，从粉红到紫色都有，耐热性良好，无迁移性、无毒，易分散，但着色力较差，在户内用粉末涂料中常用着色和微调，由于耐酸、耐碱性差，户外粉一般不采用。

(5)铅、铬、镉系颜料(含Pb0，Cr03，CdS)。铅、铬、镉系颜料主要包括铬黄、钼铬红、铬绿、镉黄等，该类颜料颜色鲜艳，耐酸碱性强，着色力强，易分散，曾经在粉末涂料中广泛使用。但近年来，由于环保的呼声日益强大，含铬、铅、镉黄等重金属的铅、铬、镉黄颜料已逐步被禁用。

2．有机颜料

1895年出现第一个合成有机颜料（颜料红1、PRI对位红），开启了合成有机颜料的先河。合成有机颜料的发展进入了快速发展的道路。目前全世界每年消耗的有机颜料超过15万吨（其中油墨和涂料工业使用量占到3/4），为世界增加了多姿多彩的色彩。有机颜料色彩鲜明，着色力强，密度小，无毒性。但部分品种的耐

光、耐热、耐溶剂和耐迁移性能往往不如无机颜料。常用有机颜料按化学结构可分为偶氮涂料、酞菁颜料、多环颜料、三芳甲烃颜料等。其中在粉末涂料中常用的有耐热较好的偶氮颜料、酞菁颜料和多环颜料。

3．金属颜料

(1)铜金粉，又称金粉、铜粉、黄铜粉，主要为Gu-Zn合金，金黄色的细粉末，主要有红光、青红光及青光三种。用于粉末涂料中，（后添加）制成各种金黄色外观的表面效果。

(2)铝银粉，又称银粉、铝粉，主要是Al粉，用于粉末涂料中，制各种银色表面效果。

(3)珠光粉。

4．填料

常用在不影响性能的情况下降低材料成本。常用填料如下：

沉淀硫酸钡，BaSO4，4.35；

重晶石粉，BaSO4，4.47；

轻质碳酸钙，CaCO2，2.71；

重质碳酸钙，CaCO3，2.71；

滑石粉，3MgO·4SiO2·H2O，2.85；

石英粉，SiO2，2.60；

硅石，CaSiO3．SiO2．xH2O，2.10；

硅藻土，SiO2，2.30；

合成石英粉，SiO2，2.30；

白炭黑（气相二氧化硅）SiO2，2.60；

高岭土，A12O3·2SiO2·2H2O；

云母粉，K2O·3A12O3·6SiO2。

二、粉末涂料配方设计中的助剂

粉末涂料的发展，除了成膜物质（树脂、固化剂）的发展外，还离不开各类助剂的研究和技术进步。

粉末涂料常用的助剂有脱气剂、流平剂、消光剂、光亮剂、润湿剂、光稳定剂、疏松剂、紫外线吸收剂、抗氧剂、各种纹理剂等。

1．流平剂

由于粉末涂料中不存在有助于润湿和改变流动的溶剂（石油溶剂或水），导致粉末涂料表面流平比溶剂型和水性涂料难得多。流平剂的发展促进了粉末涂料的应周发展。流平剂通常用来通过改变表面张力，消除橘皮、缩孔、针孔、缩边等表面缺陷。 ~

常用的有如下几种。

(1)聚丙烯酸酯类或含硅丙烯酸酯，如Modeflow powder（首诺公司）、Powder flow（B YK公司）。

(2) GLP流平剂，带活性基团的流平剂，在流平剂中引入-OH和-COOH等亲水基团，有利于颜料和基材的润湿。

(3) LA流平剂，脂肪酸酯有机聚合物，通过降低体系的黏度来达到流平的目的。

2．消光剂

粉末涂料的消光是通过在配方组分中加入消光剂而实现的，通常有物理消光和化学消光两大类。

常用的物理消光剂包括如下几类：①硬脂酸盐类（常用Zn盐，悬浮分散在涂膜表面）；

②聚烯烃蜡类；③聚酰胺十金属盐复合物；④金属有机络合物。

化学消光是指通过化学反应来破坏涂膜的平整性，以达到消光的目的，常用的消光剂包括如下几种。

(1)互穿网络型(IPN)消光剂，如苯乙烯-马来酸酐共聚物、含羟基或羧基的丙烯酸共聚物。

(2)盐类消光剂，如咪唑与多元醇和酸酐的盐类，以Harden-erB55、HardenerB68为代表，常用于纯环氧配方。

3．脱气剂

常用安息香，能使涂膜保持足够长的时间的开通，使气泡有充足的时间从涂膜中释放出来，通常加量为0. 5%。

4．光亮剂

事实上是一种帮助颜料分散的润湿分散剂，通常为聚羧酸盐，通常加量为l%。

5．光稳定剂

常用于户外粉中超抗氧化作用，常用的光稳定剂包括紫外线吸收剂和抗氧剂。

6．纹理剂

粉末涂料可以一次性形成各种纹理表面的效果，因而促进了不同纹理剂的发展。常用的纹理剂包括砂纹剂、皱纹剂、锤纹剂、绵绵剂。

三、粉末涂料配方设计原则

1．各国法律、法规、标准的约束

近年来，各国对涂料中重金属的限制的法规、标准越来越多，特别是粉末涂料常用的家电行业、IT行业、婴童制品、玩具行业等要求越来越高（如RoHS指令、EN71、AM963等标准），因此原来在粉末涂料中常用的铅、铬、镉等颜料基本上已经禁用。

2．涂层表面性能要求的约束

对涂层表面性能的要求基本上决定了应选择什么样的体系的问题。如对于户外用的产品，一般选用耐候性较好的聚酯+TGIC、聚酯+HAA、丙烯酸+IPDI体系。对于户内用的产品，选用聚酯十环氧混合型体系。对于耐腐蚀性要求高的，通常选用环氧体系。

3．涂层成膜温度的约束

由于粉末涂料的成膜温度基本为180～200℃之间，因此对树脂、颜料在高温下的稳定性有很高的要求，颜料的耐热、耐过度烘烤性能基本上应达到最高的5级。