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粉末涂料的流平與那些因素有關

粉末涂料的流平性是指粉末涂料噴涂后涂膜呈現的平整光滑狀態,流平性好的表面應不存在桔皮、刷痕、波紋、縮孔等不規整形態。通常人們用肉眼直接觀察的方法是將試樣與標準樣進行平行比較來評判涂膜流平性的優劣,這種方法因人而異,主觀性較強。應用于汽車工業中的波長掃描法用于表征涂膜的表面狀態則具有半定量的效果,采用長波(10~0.6 mm)和短波(0.6-0.1mm)進行掃描,測量值在0~100之間,數值越低,表明涂膜表面越平整,流平性越好。

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影響粉末涂料流平性的因素主要包括3個方面。

一是流平助劑,在粉末涂料的配方中添加適當的流平助劑,如有機硅樹脂、聚丙烯酸酯樹脂和氟樹脂等,當粉末涂料熔融后,這些助劑能迅速降低涂料的表面張力,促進涂料在固化成膜之前快速流動,消除或減少桔皮、刷痕、波紋、縮孔等表面缺陷;

二是粉末涂料的熔體粘度,在一定的剪切速率(750r/min;200r/min)下,隨著溫度的升高分子間吸引力減弱,熔體粘度明顯下降;但在一定的溫度范圍內,當固定溫度而改變剪切速率時,剪切應力也相應改變,剪切應力與剪切速率的比值(即粘度)變化甚微,這說明對牛頓流體或粘度變化對剪切速率不敏感的流體來說,這種方法能大體區分涂料流平性的好壞。但對于熱固性粉末涂料而言,在熔融流動過程中,伴隨著交聯固化反應,溫度越高,固化反應越快,體系粘度上升越快,流動時間縮短,流平性受到制約。因此粉末涂料的熔體粘度不能準確反映涂膜最終的流平性,必須同時考慮烘烤工藝、升溫速率、交聯固化溫度等對涂膜流平性的影響。

是烘烤工藝。粉末涂料涂布后烘烤時存在一個升溫過程,升溫速率的快慢對涂料的流平有相當的影響;況且粉末涂料在涂布后不會受到很大的剪切力,在漆膜形成過程中僅存在很小的剪切速率,這是由于漆膜的流動或由于粉末涂料粒子的相對運動或熔融造成的。有科研人員利用Bohin VOR錐板流變儀對環氧樹脂/雙氰胺體系粉末涂料的粘度進行了動態測量,即對流體施加振蕩的應變或應力,測量流體響應的應力或應變,從而測量其動態粘度。結果表明不同升溫速率下,動態粘度隨溫度變化的趨勢基本一致,即開始時粘度隨溫度的升高而變小,并達到最小值,而后粘度隨溫度的升高而變大,這是由于交聯反應產生而造成的。更為重要的是升溫速率越快,粘度的最小值越小,而對應的溫度越高更有利于涂膜的固化、涂膜的流平性越好。 

與普通粉末涂料的成膜機理不同,紫外光固化粉末涂料的成膜過程是:用紅外線或熱風加熱使粉末涂料熔融流平,然后在紫外光的照射下進行光聚合反應,固化成膜。在此過程中粉末涂料的熔融流動過程與固化過程截然分開,容易控制、涂膜外觀平整。業界對一種由非結晶性甲基丙烯酸樹脂和另外2種結晶性化合物組成的粉末涂料體系,分別進行熱空氣固化和UV固化試驗,結果表明:熱空氣固化流平難于控制,而UV固化涂膜外觀更為平整、流平性好。UV固化粉末涂料在較低的溫度下熔融粘度小,其成膜的流平性就越好。采用不同結構復合體系的方法制備了UV固化粉末涂料,即樹脂及其他化合物構成結晶/非結晶或半結晶,非結晶結構復合體系,結晶成分可降低熔融粘度,保證其貯存穩定性,而非結晶成分可調節粘度降低的程度,以避免粘度過低出現流掛現象。此外由于星形支化大分子分子內和分子間不發生纏結,其熔融粘度比組成及相對分子質量相同的線形聚合物低,是更為理想的光固化粉末涂料用樹脂,已成為UV固化研究的一個熱點。 

粉末涂料的流平性受流平助劑、成膜樹脂的結構和固化機理制約。采用適當的流平助劑、選用低熔融粘度的樹脂體系并輔以匹配的固化工藝(UV固化),能獲得流平性能優異的涂膜;


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