粉末涂料、涂装的历史动向

由于工业发展和人类活动产生严重的大气污染而引起的臭氧层破坏、地球变暖、酸雨等全球性的环境破坏问题，造成气候反常、各种灾害不断，近一、二十年来人类的生存环境条件越来越恶化。全世界呼吁保护环境，多次举行国际环保专业会议，签定条约或协议。例如1992年联合国签订“防止VOC环境污染”协议书，“防止地球温暖化条约”；同年国际标准化组织通过IsO 一14000 系列环境管理法“EMS”；1997年12月日本京都国际环保会议提出“削减CO2排放量的数值目标值”。各国政府制定了环保法规。例如，美国的CAA法(Clean Air Act，大气净化法)，按其挥发性有机化合物(voc—Volatile Organic Compounds)法规，大幅度限制有机
溶剂的排放。德国1992年实施的大气清洁法(TA— Lufi)是世界上限制溶剂排放最严的法规。有机溶剂的大气排放是其中最大的问题之一，促使各产业界实现无溶剂化的革新，使工业涂装进入净化工程时代。

粉末涂料作为无溶剂涂料的代表与水性涂料一样在涂料涂装产业界， l起世界的注目。使粉末涂料及其涂装技术在其自获得工业应用的近30年历史的近1O年中市场十分活跃，得到持续高速增长(增长率在涂料中是最高的)，在制造和涂装技术上有了突破性进展。全世界的粉末涂料的生产量增长了3倍(1986年17万t。1996年达51 7万t)，尤其欧洲和美国的涂料制造厂是以环境保护为优先的产品开发作为主要目标，低VOC的涂料(水性涂料和粉末涂料)保持高增长率。日本还是以品质和经济为优先，故其工业涂装在环保方面比欧洲落后些。专家们预测1995-2010年世界各种工业用沫料生产的发展趋势列于表1中_1 。粉末涂料仅次于水性涂料，约占总生产量的20％，取代溶剂型涂料有逐步增大之势。

本文主要介绍粉末涂料及其涂装技术的国外现状和发展动向，以促进我国工业粉末涂装的技术进步。
2 粉末涂料的技术进步
自1960年采用流动浸渍法和热固性粉末涂料进行电气绝缘粉末涂装以后．相继开发了电晕带电的静电粉末涂装、摩擦带电的静电涂装机、粉末涂装室和室外用的粉末涂料等．可是在60-70年代粉末涂料的市场发展缓慢，粉末涂装工艺也没有象同期开发的电泳涂装工艺那样普及 陕，仅较多地应用于电气绝缘、中小金属件等涂装，发展缓慢的原因有以下几点：
· 当初粉末涂膜的外观装饰性(桔皮、平滑度等)较有机溶剂型涂料差，一次喷涂的膜厚较厚(40um以上)，且薄膜化和表面平滑化困难。
·通常的粉末涂料的固化温度高，一般需在180℃ 以上(被涂物温度)20min。能耗高，使粉末涂装的应用面受限。
机械性能和耐腐蚀性能非常优良，可是耐候性差，不能适用于户外使用产品的涂装。能取代装饰性和耐候性优良的轿车用面漆或罩光清漆的丙烯酸系或聚酯、聚氨酯系粉末涂料近几年才问世。
产业的VOC排放限期达标，促使无溶剂的粉末涂料市场活跃，开发出很多粉末涂料新品种，如低温固化型粉末涂料、紫外线固化型粉末涂料、小粒径粉末涂料、高耐候性粉末涂料、涂膜外观和耐光性优良的低温固化的汽车面漆用的丙烯酸系粉末涂料、抗菌性粉末涂料、氟树脂粉末涂料、使用小粒径粉末涂料的料浆(Slurrg)等等，以适应市场的需要；发明了制粉末涂料用的原材料，如各种结构的新型树脂和固化剂，又如紫外线吸收剂和能使粉末涂料在未固化的湿的阴极电泳漆膜上不产生缩孔，且附着力优良的流平剂等添加剂。

传统的粉末涂料的制造方法是使用熔融混炼粉碎法(俗称于法)。这种方法的工艺流程长，且分散不充分，调色也困难，制成后若不合格，无法修正。
美国Ferm 公司开发了新的粉末涂料造成法，称为VAMP法(The Vede Advanced ManufacturingProcess)⋯ ，它是使用超临界液体二氧化碳的湿式制造法。所谓超临界液(流)体是临界状态的蒸汽，即不是气相，也不是液相，显示出特异的性状和性质。超临界流体具有与通常的有机溶剂同样的溶剂能力；二氧化碳临界温度为31 1℃ ，临界压为74．8×1O Pa。不需特别的高压设备就能制成超临界液体二氧化碳，它能溶解涂料用树脂，其溶剂能力与庚烷类似，近似于溶媒稀释剂。VAMP法的制造工艺简单。将粉末涂料用的全部原料投入料箱中，加超临界液体二氧化碳混合搅拌，使树脂软化，制成膨润的液
状涂料。作业条件由55℃ 165 2×10 Pa至86℃
206．7×10 Pa。充分搅拌后，向常压的容器中排出，得到粉碎的粉末涂料。小粒径的粉末涂料就用此法制造。下面重点介绍一下低温固化型粉末涂料和高耐候性粉末涂料的品种和性能。

低温固化型粉末涂料
粉末涂料的烘干温度低温化后带来 下效果。(1)节能，降低烘干室的运转成本。省能效果
180℃ — 150℃ 为18％ ，150℃ — 13O℃ 为23％。一般为烘温每降低1O℃ ，省能1O％左右。

(2)适用于粉末涂料的底材增加。
● 耐热性不足的，原来不能粉末涂装的材料(例如FRP、ABS、木材等)有可能采用粉末涂装。
● 钢材、铝合金材等，在高温烘烤场合产生金属特性变化的材料也可有效地来用粉末涂装。例如弹簧、铝车轮、精密部件、计量器等
● 复合材料采用粉末涂装成为可能。例如储气瓶、汽车部件等。
(3)因烘干室的负荷
减轻，烘干室的寿命延长，且可使维修费用减少。另外可使向室内散发的热量减少，可抑制室温的上升。
(4)在老涂装线改造场合，使用原有的溶剂型涂料用烘干室成为可能。
(5)随烘干室的升温时间缩短，还有烘干后的冷却时间也缩短，可期望缩短生产线长度

为达到上述效果，解决推广应用粉末涂装的问题，各涂料厂努力开发低温烘干型粉末涂料。就环氧系粉末涂料而言，扩大粉末涂料中的固化剂、固化促进剂的选择幅度．实现低温化的可能性是最强的。

实际上也是这样，多添加反应性高胺系固化促进剂。在120℃ ／20rain下能充分固化。可是这种涂料的贮存稳定性明显变差，还有耐腐蚀性也比环氧本来的性能差。为此，需要拎藏保管、运输，并且制约了回收粉的利用。日本东亚公司 】针对这一点作了改良．开发出实用性高的120℃／20mln固化型环氧系粉末涂料“阿龙粉末E203”。E203有以下特点(开发的指导想法)：
· 在120℃ 附近有良好的流动性。且不发生结块，能达到的T官不下降。· 考虑贮存稳定性，在接近室温的低温域内不反应．而在120"C以上反应加速· 耐腐蚀性应达到与标准环氧粉末涂料同一水平以上。
东亚合成公司通过种种技术努力，新开发的l30℃ ／20rain固化型环氧聚酯系的粉末涂料．商品名为“阿龙粉E301”_2J。E203和E301低温固化型粉末涂料与老产品(El00和E300)的性能比较结构列于表2中。E203、El00老产品的初期和贮存后的喷涂所得涂膜的外观表面质量(粗糙度)对比结果如图1所示。

，低温固化型与标准型的初
期物性和二次物性、耐水性、耐湿性、耐碱性、耐酸性都良好，表面平整性、贮存稳定性、耐蚀性也有了大幅度地改善。而添加多量固化剂、固化促进剂的老产品，在120"C,／20min固化初期和二次物性都良好，可是经720h盐雾试验结果扩蚀4mm(漆膜剥落)。
从图1所示，203的表面平整性达到标准品的水平，而老产品的表面平整性不好，粗糙、桔皮严重+贮存后更恶化。