涂料助剂作业.doc

课题:粉末涂料助剂一粉末涂料助剂的概念和发展粉末涂料是一种以树脂为基料，配以固化剂、颜料、填料和一些粉末涂料助剂，而得到的配方材料，赋予被涂金属底材良好的外观和耐久性。装饰性和保护性是粉末涂料的主要功能。由于粉末涂料本身有着各种各样的缺陷，人们想充分发挥粉末涂料的优点而又要消除它的缺点，这就需要用粉末涂料助剂来帮助实现。粉末涂料助剂是专门用于粉末涂料而使聚合物基料顺利生产，获得应用性能而添加到粉末涂料基料中的化学品。一般，粉末涂料产品质量和新品种的开发，很大程度上取决于粉末涂料助剂的开发应用。随着粉末涂料的快速发展，我国粉末涂料助剂的普及及应用水平比过去有了很大提高，近几年来，一大批国际著名品牌助剂进入了我国粉末涂料市场，国产粉末涂料助剂应用也呈蓬勃发展之势，随着国家对涂料环保性的要求越来越高，具有环保优势的粉末涂料的快速发展是不容置疑的，相关的粉末涂料助剂的发展应用也空前繁荣，新产品、新技术层出不穷。我国的粉末涂料助剂开发起源于上世纪80年代，经过20多年来的发展，国内专业生产粉末涂料助剂的企业已达十几家，品种也由单一的品种逐渐走向系统化，有些粉末涂料助剂品种已出口并进入国际粉末涂料市场。二 粉末涂料助剂的分类划分粉末涂料助剂的方法有多种，一般有两种分类：一种是只改变聚合物的物理性能而不使聚合物的化学结构发生变化，如消泡剂、润湿剂；另一种是聚合物的化学结构发生了或多或少的变化，如68型的消光剂。具体更细一点的分类如表1。表1 粉末涂料助剂分类 助 剂提高涂膜稳定性能抗氧剂、光稳定剂、热稳定剂、防霉剂、杀菌剂、防污剂、金属钝化剂提高涂膜力学性能交联剂、固化剂、润湿剂、偶联剂改善涂膜表面性能及状态抗静电剂、表面改性剂、流平剂、消泡剂、花纹助剂改变涂膜色光荧光增白剂、消光剂、增光剂抑制涂膜燃烧性阻燃剂、抑烟剂其它脱漆剂、增香剂、分散剂、增泡剂、 增滑剂、耐磨剂、防结块剂 据我国粉末涂料行业的现状，按涂膜外观分类粉末涂料用助剂有以下几类:1.平纹有光和高光粉末涂料用助剂 如上所述，在粉末涂料配方中，对于平纹有光和高光（包括金属闪光和金属光泽）粉末涂料，必须要添加流平剂、光亮剂和脱气剂，尤其是流平剂是绝对不可能缺少的助剂。一般粉末涂料必须在较高温度条件下熔融流平成膜。因为粉末涂料的熔融粘度比较高，表面张力大而不均匀，所以在成膜时容易形成有许多缩孔的涂膜。 流平剂的作用是粉末涂料熔融流平时，在熔融涂料表面形成极薄的单分子层，以提供均匀的和较低的表面张力，使涂膜容易均匀地流平；同时使涂料与被涂物工件之间具有良好的湿润性，从而克服涂料表面由于局部表面张力不均而形成的针孔、缩孔等涂膜弊病。粉末涂料用流平剂主要是丙烯酸酯的均聚物和共聚物，还有用有机硅改性丙烯酸酯均聚物和共聚物。因为这些聚合物是粘稠状的液体，为了在配方中分散方便，往往分散在环氧树脂、聚酯树脂、气相二氧化硅等载体上，制作成固体颗粒或粉末状态后使用。流平剂在粉末涂料中的用量，以流平剂有效成分计算，按成膜物质的0.5%1.5%（质量）范围内使用，随颜填料用量的增加适当可以增加，添加量与流平剂品种和配方组成有关系，添加量过多时会影响粉末涂料的贮存稳定性。 光亮剂在粉末涂料配方中，使颜料和填料在粉末涂料树脂和固化剂中的润湿性得到改进，使颜料和填料的分散性好，同时也使粉末涂料在熔融流平过程中更好地降低表面张力和表面张力均匀，也起到助流平剂的作用，使涂膜产生缩孔等弊病的几率更少。光亮剂是丙烯酸酯和甲基丙烯酸的共聚物，软化点在95125的固体树脂，在使用丙烯酸均聚物流平剂的粉末涂料体系中必须添加，对于丙烯酸共聚物多功能流平剂体系中可以不加。光亮剂在粉末涂料中的添加量是成膜物总量的1%2%，添加量多时降低涂膜耐冲击等性能。光亮剂有的也叫增光剂或者701助剂，在某些粉末涂料配方中起到增光作用，但并不完全这样。 脱气剂的作用是粉末涂料熔融流平时，粉末涂料中含有的水分、气体、粉末涂料固化反应产生的小分子化合物容易脱逸出来，避免涂膜产生小针孔或猪毛孔之类弊病的助剂。常用的脱气剂有苯偶姻，又称二苯乙醇酮（俗称安息香），是白色或淡黄色无气味晶体，熔点133137，缺点是高温下容易变色，在粉末涂料配方中的用量为成膜物的0.3%0.5%（质量）。2.平纹半光、亚光和无光粉末涂料用助剂 在平纹半光、亚光和无光（含金属闪光和金属光泽）粉末涂料中，除添加上面叙述的流平剂、光亮剂和脱气剂外，还必须添加消光剂或消光固化剂。 消光剂是添加到粉末涂料配方中，能够降低涂膜光泽的助剂。常用的消光剂有蜡型和树脂型，主要是通过消光剂与成膜物之间相容性不好而产生消光效果。在溶剂型涂料中常用的硬脂酸盐类气相二氧化硅等产品，在粉末涂料中不适用。消光固化剂是粉末涂料的特殊固化剂，参加化学反应。消光固化剂的消光原理是，消光固化剂与粉末涂料之间形成两种不同固化反应速度的反应体系，由于两种固化反应体系反应物之间的相容性不好，使涂膜的微观流平性不好表面粗糙，产生消光效果。这种体系的涂膜光泽比消光剂体系容易控制，光泽稳定，光泽的控制范围也比较宽。 3.美术型的纹理型粉末涂料用助剂 在美术型的纹理型粉末涂料中，一般不需要添加流平剂，但必须添加相对应的纹理助剂。在纹理剂中包括皱纹剂（桔纹剂）、砂纹剂、锤纹剂、花纹剂等助剂，根据涂膜外观要求，在配方中添加相对应的纹理剂。三 粉末涂料助剂的性能和使用范围1. 粉末涂料助剂与树脂的相容性 这是选用助剂时应优先注意的问题，助剂必须长期稳定存留在粉末涂料中，才能发挥其应有的效能。所以一般使用的助剂要与环氧、聚酯、丙烯酸等树脂有良好的相容性。那么通常比较粉末涂料助剂与树脂的相容性，所使用的方法是根据它们的结构的相似性。例如，选用流平剂就分为一种是有载体的，一种是无载体的。有载体的如有E-12为载体就不可以应用于纯聚酯体系的配方中。再如通常所用的B68型化学消光剂仅适用于有环氧的体系下，用于其它体系，不但失去应有的效果，还会给涂膜带来消极影响.2. 粉末涂料助剂对生产工艺的适应性 某些粉末涂料助剂在配方设计时，由于生产工艺条件比较苛刻，可能是高温、低温、高速剪切等情况，从而引起粉末涂料助剂的分解、挥发而失效，导致配方失败。如有些花纹粉末涂料助剂，不可以与基料一同由挤出机挤出，而是后加入到成品粉中，只有这样才能显现出它应有的花纹，因为在挤出熔融过程中，花纹助剂已经预先反应完成，致使在成膜时无花纹出现。3. 粉末涂料助剂在粉末涂料中的多功能性 一些粉末涂料助剂除了起主要作用外，同时还兼有双重或多重作用。由此，在设计配方时就必须综合考虑，如调配用量或简化配方。比如，氧化锌是一种常见的化学物品，它可以替代一部分的钛白粉作白色颜料，同时具有一定的导电性，应用于需要抗静电或导电性的场合，还具有屏蔽紫外线的功能，特别是对(240380)m范围的UV光有较好的防护能力，当然它还具有防霉、杀菌功效、改善含羧基基团树脂的涂料性能等。可见，选择一种有效助剂是要充分理解它的各种功能。4 充分利用粉末涂料助剂之间的相互效应 粉末涂料助剂的协同效应是指两种或多种助剂适当配合使用，相互间会相互影响而产生增效的作用。当然，协同效应的反面是拮抗作用。例如，炭黑与硫代酚类抗氧剂配合在纯聚酯户外粉末涂料中，有优良的协同抗氧作用，但在与胺类或阻酚类抗氧剂一道使用时，则应发生拮抗作用而削弱涂膜储存的稳定效果。5. 粉末涂料助剂对粉末涂料的性能影响 我们知道，一些粉末涂料助剂在发挥其正常作用的同时，也可能对粉末涂料的性能产生不良的影响，这是与粉末涂料助剂的品种和用量有密切关系的。目前，市场上有一种低温固化剂，它能使粉末涂料涂膜在12030min内固化成膜，这当然是我们所需求的，因为如此的低温固化条件会给客户带来巨大的经济效益，也给一些不能在高温下烘烤的材料提供可静电喷涂条件，大大拓展了粉末涂料的应用领域，但就我们所做试验得知，加入此种低温固化剂，对涂膜的附着力会有较大的影响。还例如，有种纯聚酯户外型粉末涂料中可使用一种低光泽固化剂，我们所用的这种产品为英国进口的，户外型光泽可以降至10左右(60视角)，就是为了得到此种效果，而不得不损害涂膜的流平性，而且在做白色粉末涂料产品时，黄变还比较严重。 以上这些都是我们在设计配方时，选用粉末涂料助剂前应充分了解的。四 粉末涂料助剂在粉末涂料中添加的程序及工艺条件 在两种或两种以上的粉末涂料助剂与基料配合过程中，为了使各个粉末涂料助剂充分发挥其效能，必须使它们在基料中充分分散，而且可按不同的层次与基料结合。例如，两种助剂A、B添加到粉末涂料中有以下四种方法： (1)基料+A预混合挤出、粉碎+B过筛、成品、包装； (2)基料+B预混合挤出、粉碎+A过筛、成品、包装； (3)基料+A+B预混合挤出、粉碎过筛、成品、包装； (4)基料预混合挤出、粉碎+A+B过筛、成品、包装。 如果是三种或者更多种，那么搭配也就更多。实验充分证明，各种粉末涂料助剂与基料混合后加入到成品过程中，其先后次序和每一步的工艺条件是非常重要的，它直接影响到混合效果和涂膜的性能。五制约粉末涂料助剂发展和使用的因素1. 粉末涂料的用途对粉末涂料助剂的制约 粉末涂料助剂的应用常受到粉末涂料涂膜的最终用途的制约，不同的粉末涂料品种对粉末涂料助剂的颜色、气味、耐污染性、耐久性、电气性、耐热、耐寒性等性能都有不同的要求.2 粉末涂料助剂的价格 熟悉粉末涂料的同仁都知道，一般粉末涂料助剂在粉末涂料的配方体系中所占比重很小，但价格很昂贵，所以有的时候，价格也是衡量其使用的一个重要因素。通常，我们可以选几个不同供应商相同类型的产品作对比试验，在效果相同的情况下，选择价格低廉的产品。据目前的市场情况看，国内的许多厂家生产的粉末涂料助剂，一般都能和国外生产的同类产品相媲美，所以尽可能的购买国产助剂，既有价格上的优势，又能支持民族工业的发展壮大。3. 其它 在满足上述条件外，有时候还可考虑一些其它的因素。例如，同为TGIC系列产品，如果条件允许，应尽可能多用TGIC-free而少用TGIC，因为TGIC含有一定量的毒性. 六 粉末涂料助剂的发展1.抓住时机，拓展应用 近年来，国外粉末涂料助剂通过每一届的中国国际涂料及油墨展、粉末涂料年会以及各种专题讲座等方式推广，粉末涂料助剂已进人大部分粉末涂料企业，使我国粉末涂料助剂应用更加普及化，粉末涂料助剂的应用水平已日趋成熟，一些粉末涂料的质量更接近国际先进水平。特别近年来，粉末涂料进口助剂的空前繁荣，有力地推进了国产粉末涂料助剂的开发和应用。 目前进口粉末涂料助剂大量涌人国内粉末涂料市场，是利用的有利时机，应当进一步拓展对粉末涂料助剂的应用。(如透气剂、低温固化剂等)，不断提高粉末涂料产品的性能，加快粉末涂料产品更新换代的步伐。2. 实施联合，增强创新能力 目前，国外粉末涂料助剂公司已经基本上全面进入我国粉末涂料市场，粉末涂料工业集中的几个地区几乎都有国外粉末涂料助剂的销售代理商，一些大的国外粉末涂料助剂企业在我国也形成了系统的市场销售网络，在长三角、珠三角、环北京地区，粉末涂料助剂市场的竞争非常激烈，经过数年的发展经营，国产粉末涂料助剂也有很大的发展，如流平剂、消光剂等。粉末涂料助剂的重要性已被粉末涂料界同仁共同认可，所以加强有关开发研究、生产、使用粉末涂料助剂企业的联合，推进粉末涂料助剂的发展，现在的时机比较成熟。虽然粉末涂料助剂总生产量不大，但品种多、涉及面广、效果显著，利润空间也大。如何使粉末涂料助剂发展壮大，培养优势产品、建立竞争优势，都取决于企业的研发创新能力，所以，只有加强合作，才能促进国内粉末涂料助剂工业的进一步发展3. 适应市场，开发系列产品 据统计，中国粉末涂料企业大概有1500家以上，大多数都是年生产量在几百吨，甚至几十吨的小厂或者家庭作坊式的小企业。统计的数据表明，2002年中国粉末涂料主要供应商是阿克苏、杜邦等，这类企业占中国粉末涂料企业总数不到1，他们比较注重企业产品技术开发，为保证粉末涂料的产品的品质，对粉末涂料助剂质量要求较高。而中国粉末涂料市场上大量的小企业(占中国粉末涂料生产企业总数的63左右)为了生存，以很低的价格出售粉末涂料产品，以获取产品利润。当然，其对粉末涂料助剂的要求也略低。对于夹在此两种企业之间的很多中型企业(占中国粉末涂料生产企业总数的33左右)来说，求发展显得比较困难，一方面要与大型企业抢夺高端市场，不惜高价买进高质量粉末涂料助剂，另一方面又要与小企业争取下游产品，还要维护企业品牌形象，所以需重新选择合适的粉末涂料助剂。 粉末涂料助剂生产企业应根据自身特点不断开拓新产品，开发系列产品，以适应市场的不同档次、不同类型及各种性能产品的要求，粉末涂料助剂以其低廉的成本和优秀的性能而备受人们的青睐，具有广阔的发展空间。而且随着人们对环保意识的提高，粉末涂料助剂将朝着更加多元，更加绿色，更加环保的方向发展下去！七结语 由于粉末涂料助剂本身所具有独特的性能，也正因为这种特殊性的存在，从而增强了粉末涂料成膜后某些特殊性能，或者是减小了一些涂膜弊病的出现，所以粉末涂料助剂的品质对粉末涂料的应用来说，是极为重要的。随着我