粉末涂料的组成:树脂

时间：2024-11-15

树脂是粉末涂料的主要成膜物质,是决定粉末涂料性质和涂膜性能的较主要成分。树脂品种选择的好坏,决定粉末涂料的产品质量,粉末涂料用树脂的性质和性能决定粉末涂料的配方组成和用途,例如选择的是热塑性树脂,那么在配方中不需要固化剂，树脂在一定烘烤温度和时间的条件下，熔融流平成为具有一定的物理力学性能和机械强度的涂膜，这种变化是可逆的；选择的是热固性树脂,那么必须跟固化剂配套，树脂和固化剂在一定烘烤温度和时间条件下进行化学的固化反应，成为具有一定物理力学性能和机械强度的涂膜，这种变化是不可逆的。另外选择的是热固性树脂中的环氧树脂,那么这种粉末涂料只能用在防腐和户内用产品，不能用在户外；选择的若是聚酯树脂,那么这种粉末涂料户内和户外都可以使用，树脂的品种决定了粉末涂料的用途。一般粉末涂料中使用的树脂应该具备如下条件。

(1)树脂的熔融温度和分解温度　粉末涂料一般以粉末状态涂覆到被涂物上面,然后必须加热烘烤,使粉末涂料中的树脂熔融流平成膜,或者熔融流平固化交联成膜。如果树脂的熔融温度和分解温度很接近时,一旦烘烤温度控制过高,很容易使涂料中的树脂发生分解,很难得到外观和性能良好的涂膜。因此，树脂熔融温度和分解温度之间的温差要大，例如环氧树脂、聚酯树脂、聚氨酯树脂、树脂等热固性树脂和相当一部分热塑性树脂也能满足这种条件，然而有少部分热塑性树脂，例如聚氯乙烯树脂的熔融温度与分解温度之间的温差小，在涂装过程中控制烘烤温度的精度要高。正因为聚氯乙烯粉末涂料在涂装中控制温度方面的难度，在我国聚氯乙烯粉末涂料发展得很慢，生产量少，应用面窄。

(2)树脂的熔融黏度　粉末涂料是靠静电引力把粉末涂料吸附到被涂物上面去，然后在加热烘烤的条件下工件表面的粉末涂料熔融流平。由于熔融粉末涂料粒子之间存在着表面张力，对于熔融黏度高的树脂的涂膜就不容易流平；对于熔融黏度较低树脂的粉末涂料就容易流平，从而得到平整均匀的涂膜。因此，从粉末涂料的熔融流平性考虑，树脂的熔融黏度越低越好。一般树脂的熔融黏度与树脂的分子量和结构有密切关系，尤其是分子量的影响更大。如果树脂的分子量小，相应的树脂熔融黏度也低，但是树脂的分子量过小时，树脂的熔融温度和玻璃化温度都会显得太低，使粉末涂料的贮存稳定性和涂膜的某些性能降低。因此，在满足粉末涂料和涂膜性能的前提下，树脂的熔融黏度低是比较好的。因为一般热固性粉末涂料用树脂的分子量小，在烘烤固化条件下的熔融黏度低；而热塑性粉末涂料用树脂的分子量大，熔融黏度相应比较高，所以热固性粉末涂料比热塑性粉末涂料的涂膜流平性好。另外，还要求当加热温度**树脂熔融温度以上时，树脂的熔融黏度迅速下降，这样有利于粉末涂料的低温下的涂装，有利于涂膜的流平。

(3)树脂的稳定性　在粉末涂装中喷逸的粉末涂料要回收再用，如果粉末涂料的稳定性不好，在回收过程中与空气、湿气较长时间接触中或受环境温度的影响时，会发生物理(例如吸潮结团或干粉流动性变差)或化学变化而使粉末涂料的质量发生变化，造成回收粉末涂料不能使用，这样达不到喷逸的粉末涂料能够回收再用的目的，失去了粉末涂料的优点。树脂的稳定性是决定粉末涂料稳定性的关键因素，如果树脂的稳定性不好，会对粉末涂料的贮存稳定性和使用稳定性带来一定的影响和问题。因此，粉末涂料用树脂的稳定性一定要好，才能保证粉末涂料的使用稳定性。

(4)树脂的机械粉碎性　在粉末涂料制造过程中，一般树脂与涂料的其他组成成分一起要进行熔融挤出混合，然后冷却、破碎和细粉碎达到粉末涂料所要求的粒度。这就要求树脂在常温条件下容易机械粉碎。所有热固性粉末涂料用树脂和部分热塑性粉末涂料用树脂是能够满足这种条件；而部分热塑性粉末涂料用树脂在常温下比较坚韧，不能常温下机械粉碎，必须在低温冷冻条件下进行粉碎才能达到要求。这种冷冻粉碎工艺将增加粉末涂料的制造成本，推广应用带来一定困难。为了避免热塑性树脂机械粉碎的困难，相当一部分热塑性树脂是以化学方法制造粉末状树脂。

(5)树脂对被涂物(工件)的附着力　粉末涂料对被涂物(工件)的附着力主要取决于树脂对被涂物的附着力。如果树脂对被涂物的附着力好，那么就不需要涂底漆；如果树脂对被涂物的附着力不好，那么必须涂底漆才能保证对被涂物的附着力。因为热固性粉末涂料用树脂都带有极性基团，所以对金属等底材的附着力好；然而大多数热塑性粉末涂料用树脂没有带极性基团或极性基团的极性很小，对被涂物的附着力弱，附着性不好，需要用带极性基团的树脂进行改性或者涂底漆才能满足附着力的要求。

(6)树脂的电性能　在粉末涂料的涂装方法中，静电粉末喷涂是较主要的涂装方法。粉末涂料的带电性能，主要是决定于粉末涂料组成中的树脂，树脂的带静电性能对粉末涂料的静电喷涂时的涂着效率有重要意义。在静电粉末涂装中，粉末涂料粒子在电场的作用下带静电以后，在风力的输送下接近被涂物，借助于库仑力被吸附到被涂物上面，库仑力越大静电吸附效果越好，库仑力F可用下式表示：

F=q/16πεh2

式中　q——粉末涂料粒子带的电荷；

ε——真空界电常数；

h——粉末涂料粒子和被涂物之间的距离。

当q值越大，库仑力也就越大。一般粉末涂料用树脂的电阻比较大，粉末涂料粒子所带电荷不易流失，但容易放电；然而有的树脂品种，例如聚氯乙烯树脂的电阻较小，静电容易流失，电位下降迅速，较易导致附着上去的粉末涂料重新脱落。因此，粉末涂料用树脂的带静电性能对粉末涂料的静电涂装性能有重要的影响，在选择粉末涂料树脂品种时一定要考虑好这些问题。

另外，用摩擦静电喷枪进行喷涂时，由粉末涂料中的树脂与喷枪内壁摩擦所产生的静电电荷的正负极性及电荷量，因树脂品种的不同而有所不同。实践证明，有些树脂适用于用摩擦静电喷枪涂装，有些树脂不适用于摩擦静电喷枪涂装，例如环氧粉末涂料就容易摩擦带电，不加摩擦带电剂也可以进行摩擦静电喷枪涂装；有些树脂例如环氧-聚酯和聚酯树脂粉末涂料则不太适用于摩擦静电喷枪涂装，这种树脂必须添加摩擦静电剂改性才能用摩擦静电喷枪进行涂装。

(7)树脂中的分散性　在粉末涂料组成中，除树脂以外还有固化剂、颜料、填料和助剂等成分，为了使粉末涂料中的各种成分混合均匀，这些固化剂、颜料和填料在树脂中的分散性好，助剂与树脂之间的混溶性也好。也就是说，这些组成相互之间的混溶性好、分散性好，这样才能充分发挥各种组成成分的作用。一般热塑性树脂的分子量大，极性基团少，对颜料和填料的润湿性差，相互之间的分散性差一些；而热固性树脂都有极性基团，对颜料和填料的润湿性好，分散性也好。

(8)树脂的固化反应温度　热固性粉末涂料的固化温度决定于粉末涂料中热固性树脂的固化反应温度。一般粉末涂料的固化温度比较高，大多数的粉末涂料的固化温度是在150℃以上，要想降低粉末涂料的固化温度，必须选择树脂的固化反应温度低的反应活性大的品种，树脂的固化反应温度低有利于降低能耗和节约能源。

(9)树脂与固化剂反应副产物　在热固性粉末涂料中，树脂与固化剂必须进行固化反应，在固化反应过程中较好不产生反应副产物。这是因为，一方面有些副产物造成环境污染；另一方面容易使涂膜产生针孔、缩孔和猪毛孔等弊病。环氧、环氧-聚酯、聚酯-TGIC和-多元酸粉末涂料在固化成膜过程中产生很少的副产物，而聚酯-HAA粉末涂料在固化成膜过程中产生水，聚氨酯粉末涂料在固化成膜过程中释放封闭剂，若涂膜厚度过厚时容易产生针孔、猪毛孔等弊病。

(10)树脂的颜色和毒性　粉末涂料用树脂从粉末涂料的质量和配色的稳定性考虑，较好是无色或颜色很浅；另外，从粉末涂料制造和涂装人员的健康考虑，树脂较好是没有气味和毒性。

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