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為了研究制造低溫固化環(huán)氧粉末涂料 , 使粉末涂料涂裝溫度下降 ,使其能在熱敏材料表面涂裝。對(duì)合成樹(shù)脂、固化劑、顏料、填料、助劑的選擇進(jìn)行了討論 , 用試驗(yàn)篩選配方組成。
確定了低溫固化環(huán)氧粉末涂料配方， 確定了工藝路線 , 并對(duì)其性能進(jìn)行了分析檢測(cè)。結(jié)果表明 : 低溫固化環(huán)氧粉末涂料 , 固化溫度可降至 110 ℃。使粉末涂裝在熱敏材料表面涂裝成為可能。
引言
粉末涂料與涂裝以其省資源、省能源、無(wú)公害、效率高和易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)受到人們青睞 , 產(chǎn)量迅速增長(zhǎng) , 成為涂料工業(yè)的發(fā)展方向之一。
一般粉末涂料的固化條件大多是溫度 150 ～ 180 ℃ , 個(gè)別高達(dá) 200 ℃ , 時(shí)間 20 ～ 30min, 存在烘烤溫度較高 , 時(shí)間較長(zhǎng)的缺點(diǎn)。
烘烤溫度較高對(duì)于塑料、木材、焊錫金屬件等不耐熱被涂物的涂裝帶來(lái)相當(dāng)大的困難 , 制約了粉末涂料的應(yīng)用范圍的擴(kuò)展。烘烤時(shí)間較長(zhǎng) , 產(chǎn)品的生產(chǎn)周期長(zhǎng) , 生產(chǎn)效率低。
如何有效降低粉末涂料的固化溫度 , 減少固化時(shí)間 , 一直是粉末涂料行業(yè)所關(guān)注的問(wèn)題。從節(jié)約能源、降低成本、提高效率、擴(kuò)大粉末涂料的應(yīng)用范圍考慮 , 低溫固化粉末涂料的開(kāi)發(fā)具有十分重要的意義。
1、涂料配方研究
粉末涂料的低溫固化 , 是通過(guò)提高樹(shù)脂與固化劑的反應(yīng)活性來(lái)達(dá)到的。本試驗(yàn)選用適宜的促進(jìn)劑實(shí)現(xiàn)粉末涂料的低溫固化。
1. 1 合成樹(shù)脂的選擇
環(huán)氧樹(shù)脂帶有反應(yīng)性環(huán)氧基團(tuán) , 其基團(tuán)的反應(yīng)活性隨樹(shù)脂分子量的大小和樹(shù)脂結(jié)構(gòu)而有差別 , 粉末涂料用樹(shù)脂有如下特點(diǎn) :
1) 樹(shù)脂的分子量小 , 但玻璃化溫度高于 50 ℃ , 樹(shù)脂發(fā)脆 , 在常溫下容易機(jī)械粉碎得到所要求的粒度 , 而且粉末在常溫下不易結(jié)塊。
2) 樹(shù)脂在粉末涂料固化溫度下 , 熔融黏度低 , 容易流平得到比較薄而平整的涂膜。
3) 樹(shù)脂的品種很多 , 混合不同融化點(diǎn)、黏度和環(huán)氧值的樹(shù)脂 , 可以調(diào)節(jié)得到所需要技術(shù)指標(biāo)的樹(shù)脂 , 并制成不同需要的粉末涂料。
4) 樹(shù)脂對(duì)顏色和填料的分散性好 , 對(duì)不同固化劑 ( 或交合樹(shù)脂 ) 的配粉性好 , 可以配置不同性質(zhì)的涂料品種。
5) 樹(shù)脂的帶靜電性能和熔融流平性好 , 對(duì)不同施工方法的適應(yīng)性好。
環(huán)氧酚醛型樹(shù)脂是一種樹(shù)脂分子結(jié)構(gòu)中既有雙酚 A 型酚醛成分 , 又有苯酚型酚醛成分的復(fù)合酚醛環(huán)氧樹(shù)脂。從化學(xué)結(jié)構(gòu)看 , 這種樹(shù)脂具有較高的密度 , 耐腐蝕能力強(qiáng) , 涂膜硬度好 , 耐磨性好等特點(diǎn) , 選作低溫固化粉末涂料的主要原料。
1. 2 固化劑的選擇
熱固性粉末涂料必須加入固化劑。固化劑與樹(shù)脂反應(yīng)成膜 , 因此 , 低溫粉末涂料的固化劑應(yīng)有良好反應(yīng)性。聚酯與陰離子催化固化劑復(fù)配的復(fù)合固化劑 , 能保證粉末涂料有較快的反應(yīng)速度 , 可作為低溫固化粉末涂料環(huán)氧樹(shù)脂的固化劑。
1. 3 顏料和填料的選擇
粉末涂料使用的顏料和填料要求化學(xué)性質(zhì)不活潑 , 在粉末涂料的制造和貯存過(guò)程中不與其他成分起化學(xué)反應(yīng) , 對(duì)熱和光的穩(wěn)定性好 , 能夠滿足上述條件的一般溶劑型涂料中使用的顏料和填料都可使用。
在低溫固化粉末涂料中可采用的顏料有鈦白、鐵紅、云母氧化鐵、鎘紅、鎘黃、炭黑、酞菁藍(lán)、酞菁綠和群青等。可采用的填料有沉淀硫酸鋇、輕體碳酸鈣、滑石粉、高嶺土、沉淀二氧化硅、云母粉和石英粉等。本試驗(yàn)采用輕體碳酸鈣。
1. 4 助劑的選擇
為了改進(jìn)涂膜的流平性和邊角覆蓋力 , 還要添加一些助劑。在低溫固化粉末涂料中加入少量石油樹(shù)脂和石蠟為佳。
1. 5 涂料配方調(diào)試和篩選
選取不同配比的樹(shù)脂和固化劑按 GB /T 2 6554 測(cè)定膠化時(shí)間 , 用漆膜沖擊試驗(yàn)器測(cè)試其室溫下的抗沖擊強(qiáng)度結(jié)果見(jiàn)表 1
隨固化劑用量增加 , 膠化時(shí)間縮短 , 但固化劑用量過(guò)高過(guò)低 , 都使沖擊強(qiáng)度下降 , 原因在于固化劑過(guò)少 , 固化不完全 , 反應(yīng)慢 ; 固化劑過(guò)多 , 將使加成聚合反應(yīng)的鏈增長(zhǎng)受阻 , 分子量下降 ,從而使沖擊強(qiáng)度下降。
為了保證粉末涂料的強(qiáng)度性能 , 選定樹(shù)脂 100 份 , 固化劑 30 份的基本組成 ; 顏料、填料、助劑用量根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和試驗(yàn)確定 , 得到低溫固化粉末涂料樣品。低溫固化粉末涂料的最佳配方見(jiàn)表 2 。
2、涂料制備工藝
在試驗(yàn)過(guò)程中采用的試制工藝如下 ：環(huán)氧樹(shù)脂、復(fù)合固化劑、顏料、填料、助劑 →混合 →擠出 →壓片 →粉碎 →產(chǎn)品。
3、涂料性能測(cè)試
對(duì)篩選出的最佳配方 , 進(jìn)行了系列性能測(cè)試。
3. 1 涂料主要質(zhì)量指標(biāo)
低溫固化粉末涂料主要質(zhì)量指標(biāo)見(jiàn)表 3 。
3. 2 涂膜機(jī)械性能
涂膜機(jī)械性能見(jiàn)表 4 。
4 、結(jié)語(yǔ)
試驗(yàn)表明 , 采用環(huán)氧樹(shù)脂、復(fù)合固化劑 , 一般顏料和填料、適當(dāng)?shù)闹鷦?, 通過(guò)合理配比 , 可生產(chǎn)低溫固化環(huán)氧粉末涂料 , 固化溫度可降至 110 ℃。使粉末涂裝在熱敏材料表面涂裝成為可能 , 并且節(jié)約能源、降低成本、提高效率。
