功能性粉末涂料助剂的应用现状

功能性粉末涂料助剂的应用现状叶凡、袁峰（湖北来斯化工新材料有限公司湖北鄂州436070）摘要：粉末涂料作为新型环保产品在涂料份额中逐年递增，随着应用领域的扩展，特殊助剂品种孕育而生，以满足不同粉末涂料的各种用途需求。在市场激烈竞争中，很多功能性助剂在运用中存在被误解，本文通过对粉末涂料助剂的运用案例，汇叙这类产品在行业中的应用现状，正确引导行业健康发展。关键词：粉末涂料助剂、抗氧剂、阻燃剂、抗菌剂、干粉流动剂中图分类号：TQ638文献标识码：D0粉末涂料助剂综述粉末涂料是一种高效无污染的绿色环保型装饰材料，助剂是粉末涂料中的重要组成部分，它是用来改善涂膜弊病或辅助涂膜特殊功能的一类材料，虽然其添加量和树脂、固化剂以及颜填料相比要少得多，一般只占配方总量的千分之一到百分之五，但是它对粉末涂料性能的影响是极其重要的。根据业内习惯的划分方法，粉末涂料助剂可大致分为纹理型、消泡型、常规型、消光型、功能型等几大类。本文将着重介绍功能性助剂。1抗氧剂的应用粉末涂料用抗氧剂应用越来越广泛，当其在聚合物体系中仅少量存在时，就可延缓或抑制聚合物氧化过程的进行，从而阻止聚合物的老化并延长其使用寿命，在高分子材料加工过程中的热稳定保护作用。在粉末涂料热固化中，抗氧剂适用于保护粉末涂料在加工、固化、过热和其它过程中的热氧化降解，其主要成分是高效亚磷酸酯和酚类抗氧剂的混合物,应用范围包括聚酯/环氧、封闭型异氰酸、TGIC、TGIC替代物和线性环氧化合物及热固型丙烯酸树脂。添加量为树脂固含量0.2%～0.8%,一般推荐用量0.5%。在含有特殊颜料的粉末涂料配方中，为防止珠光颜料和荧光颜料被氧化而导致失光失色，这类颜料的耐温性能在技术指标上可以通过，在实际运用中，存在被氧化缺陷。在抗氧剂复配的产物中，汽巴公司的抗氧剂和国产抗氧剂效果区别不大，经反复验证加量0.5%的抗氧剂B215对其有明显改善。正因为抗氧剂能赋予粉末涂料涂膜优异的抗黄变性能，有的粉末生产企业对抗氧剂走进误区，过分依赖抗氧剂的功能而忽视主材树脂的质量，在激烈的市场竞争环境下，企业节约成本的同时认为抗氧剂是否添加对粉末并不影响。2阻燃剂的应用高分子聚合物一般阻燃性很差，在许多领域受到限制。阻燃型粉末涂料具有防燃、阻燃、2.31.81.600.511.522.5无抗氧剂抗氧剂1010抗氧剂B215黄变指数抗氧剂浓度：树脂的0.5%抗氧剂在白色聚酯TGIC粉末涂料200°C固化下的黄变190°C*15min固化190°C*45min过热无抗氧剂0.81.6抗氧剂B2150.510.81.60.5100.20.40.60.811.21.41.61.8色差值抗氧剂浓度：树脂量的1%抗氧剂在190°C白色聚酯环氧(6:4)粉末涂料中的黄变效应无抗氧剂抗氧剂B215隔热的功能。随着工业的迅速发展，对阻燃的要求越来越迫切。能起到阻燃作用的物质主要事元素周期表中的N族、卤族元素，常用的有N、P、Cl、Br、Mg、Al等元素组成的化合物，最经济的阻燃产品像氯化石蜡等化合物，类似这一类产品我们称之为阻燃剂。有人会对阻燃剂的定义产生误解，认为阻燃剂是添加以后粉末烧不着。然而粉末涂料像大多数高分子材料都是可以燃烧的，添加阻燃剂只是能减缓或延迟燃烧，或燃烧后会自动熄灭的过程。在粉末涂料行业这类产品的标准很少，常用做法是取挤出机压片的物料进行直接燃烧测定氧指数，参照GB2406-1993进行评定并参照GB14907-2002测定耐火性能。氧指数（OI）是指在规定的条件下，材料在氧氮混合气流中进行有焰燃烧所需的最低氧浓度。以氧所占的体积百分数的数值来表示。氧指数高表示材料不易燃烧，氧指数低表示材料容易燃烧，一般认为氧指数＜22属于易燃材料，氧指数在22---27之间属可燃材料，氧指数＞27属难燃材料。在阻燃剂的运用过程中，也存在各种缺陷。就市场上粉末涂料行业阻燃产品少，阻燃机理各不相同，为了达到更好的阻燃效果，阻燃剂的加量一般要超过2%以上，同时给涂膜造成一定的破坏，在粉末涂料加工的工程中也会受很大的影响，比如市场上用十溴二苯醚和三氧化二锑复配物的749加量2.5%，阻燃级别能达到V0级但涂膜平整度很差。粉末涂料产品阻燃测试中，由于所选的材料各不相同，其燃烧产物中有黑烟或刺激性气味产生，对环境污染比较大。阻燃产品的价格昂贵，生产成本高，在粉末涂料行业运用极大程度被限制，大多阻燃产品无法通过欧盟毒性检测。要想解决阻燃问题，光靠阻燃剂的添加无法满足需求，有人曾研究用溴化环氧树脂研制的粉末涂料具有优异的阻燃效果。该树脂具有优良的熔融速率、较高的阻燃效率、优异的热稳定性，又能使阻燃材料具有良好的物理力学性能、不起霜，按相对分子质量可分为低、中、高3大类型，按端基结构又可分为EP型和EC型2种，可分别应用于不同的高分子制品中。生产企业可根据阻燃标准，选择相匹配的溴化环氧树脂，生产耐热性好、耐光性佳，同时又具有较好抗冲击强度的阻燃材料，然而这类树脂在市场上很少见。3抗菌剂的应用和发展抗菌粉末涂料是最近年来发展起来的粉末涂料特殊品种。这种粉末涂料是由树脂、固化剂、抗菌剂、颜料、填料、助剂等组成，一般由熔融挤出混合法制造，静电粉末涂装施工。这种粉末涂料的主要成分跟一般粉末涂料一样，最大的差别是添加了抗菌剂。抗菌性评价的代表性试验方法中最常用的是滴液法。在试验片表面地下含有活菌的细菌液，在放置35℃5℃放置24小时后测定活菌数目。使用菌种为大肠菌、绿脓菌以及金黄色葡萄球菌。对于任何抗菌用涂料涂膜上，开始有710个活菌，经24小时后变为1-10个，活菌数目大量减少。于此相比较，普通粉末涂料涂膜经24小时后活菌数目几乎不变。参照《卫生部消毒技术规范》中抑制试验，测试涂膜抗菌性能，同普通粉末涂料相比，抗菌粉末涂料有着明显的抗菌效果。粉末涂料类型大肠杆菌金黄色葡萄球菌平均菌落数)/10/(*3mLcuf抗菌率/%平均菌落数抗菌率/%抗菌粉末涂料2069921599一般粉末涂料2-2-受检测标准和检测环境限制，大多粉末涂料生产企业无法测试这类粉末涂料性能指标，由于抗菌粉末涂料的制作工艺、成分组成和普通粉末涂料几乎相同，很多用户对该类助剂始终是半信半疑的态度，抗菌粉末涂料的发展极大程度受到限制。这类粉末涂料主要运用在公用电话、商品陈列柜、医疗设施、钢制家具等方面，同时对于涂膜的持续抗菌效果是行业内需要共同解决的问题。4干粉流动剂的运用在粉末涂料静电喷涂过程中，流动性好的粉末，象水沸腾一样，显得很蓬松，有流水般的效果，从供粉桶至喷枪，粉末传送轻便，粉末从喷嘴出来雾化好，克服粉末涂料结团而造成喷涂堵枪或“吐粉”等生产异常现象。流动性差的粉末在粉桶内则相反，从而导致涂装上粉差效率低。粉末涂料的流动性直接影响到产品的贮存稳定性，在产品生产打包过程中，粉末就开始结团。随着时间的推长和仓储过程中的挤压，粉末开始变硬结块。纹理类粉末喷涂后丧失纹理效果，平光类粉末还出现过变质现象。粉末涂料树脂的玻璃化温度决定着粉末涂料的流动性能与储存稳定性。T高聚物的玻璃化温度提高，粉末的稳定性提高，结块性降低，粉末涂料的流动性提高。玻璃化温度随分子量的增加而提高，当分子量增加到一定程度时聚合物的玻璃化温度变化不明显。玻璃化温度)/10/(*3mLcuf太高，树脂的数均分子量大，熔融粘度大，流动性差，粉末涂料涂膜的机械性能下降。生产中一般选择树脂的分子量在2000～5000，玻璃化温度控制在50～65℃范围内较适宜。在保证涂膜外观的情况下，尽量选择玻璃化温度高的树脂和固化剂。其次才是这类功能助剂的使用。常用的改善方法有两种：4.1内加方式添加改进粉末涂料松散性的疏松剂，降低粉末涂料的安息角，使粉末不易结团，添加以后调节粉末涂料中成膜物之间的亲和力和凝聚力，可以提高粉末涂料的防结块温度，改进粉末涂料贮存稳定性，改善干粉流动性能；另外在静电粉末喷涂时，使粉末涂料不容易堵塞喷枪，避免结团和粘壁现象。4.2以外加的方式添加比表面积大，吸湿能力强的气相白炭黑和氧化铝等助剂，使粉末涂料粒子间形成隔层，减少粉末涂料粒子碰撞和凝聚的机会，降低粉末涂料颗粒之间的相互吸引和摩擦，防止颗粒间的相互接触，使粉末涂料不容易结团。气相二氧化硅是多孔的吸湿性很强的物质，可以防止粉末涂料吸潮，改善粉末涂料的流动性、防结块性及粉管的输送性，常常在粉末涂料生产过程中的细粉碎阶段添加，通常加入量是粉末涂料总质量的0.1%～0.4%，添加量过多，影响涂膜外观及机械性能，加量过少，流化作用效果不明显。干粉流动性类助剂在粉末生产企业中很常见，其操作方便效果理想普遍被客户接受。5结语粉末涂料助剂在实际生产中运用比较广泛，不同类型的粉末涂料所表现的特征各不相同，然而受行业标准的匮乏和检测手段的空白，很多功能性助剂在运用粉末配方中无法直观体现产品价值。功能性助剂对涂膜性能有起到辅助作用，想获得更多的功能性特征主要还是依靠树脂行业的研发发展。参考文献：【1】庄爱玉；中国粉末涂料信息与运用手册；北京：化学工业出版社【2】南仁植；粉末涂料与涂装技术（第三版）；北京：化学工业出版社【3】王德中；环氧树脂生产与运用；北京：化学工业出版社【4】钱逢麟、郭淑静；国内外涂料助剂品种手册；北京：化学工业出版社【5】欧育湘、李建军；阻燃剂性能、制造及应用；北京：化学工业出版社