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國外汽車粉末涂料制備技術取得進展

 

  傳統的粉末涂料制備方法分為干法和濕法,占主導地位的干法又分為干混合法和熔融混合法:濕法分為蒸發法、噴霧干燥法和沉淀法。近來國內外業界以汽車發展為契機加快新的制備技術開發,先進的超臨界流體法(VAMP)、OEM涂裝等先后問世,既以優異的性能滿足了制造業的需求,又形成了自身發展的平臺。
目前粉末涂料的生產大多使用熔融混合法,缺點是換品種和換顏色比較困難,粒徑分布較寬,難以生產低溫固化及超細粒徑的粉末涂料。為此人們對粉末涂料制備工藝進行改進,取得了一定進展。介紹說,超臨界流體法的開發利用被稱為粉末涂料制備方法的革命,對21世紀汽車粉末涂料的發展將起重要作用。其工作原理為:二氧化碳在達到臨界點時被液化,液態二氧化碳與氣態二氧化碳兩者之間界面清晰,倘若壓力略降或溫度稍高就會超過臨界點,這一界面即刻消失成為一片混沌,稱為超臨界點。繼續升高溫度或降低壓力,二氧化碳變成氣體。利用此原理將粉末原材料加入到帶有攪拌裝置的超臨界液體加工設備中,超臨界二氧化碳使涂料的各成分流體化,這樣在低溫下就達到熔融擠出效果。物料經噴霧并在分級釜中造粒制得產品,整個生產過程可以用計算機控制。
  美國Ferro公司開發的VAMP新工藝適用于加工汽車粉末涂料,它具有以下優點:一是全封閉的VAMP體系避免了周圍環境中粉塵和纖維的污染而影響粉末涂料的潔凈度;二是粒子的形狀可以控制;三是制得的粉末涂料具有優良的摩擦帶電性能,使粉末在噴涂過程中能夠滲透到難以到達的部位,涂膜厚度均勻;四是能獲得較薄的涂膜;五是加工溫度低,防止GMA丙烯酸樹脂的氧化,進而防止涂膜黃變;六是該新工藝可以使預反應減到最小,有利于粉末的流動和流平,重現性好;七是有利于低溫固化粉末涂料的加工;八是采用結晶聚合物配制粉末涂料,提高貯存穩定性,降低熔融粘度,對透明涂層的流動性和流平性影響很大。
  汽車OEM涂裝是現代技術下的發展產物。BASF公司開發的一種ECOCLEAR粉末漿,特別是受人們關注,它屬于新型的零VOC清漆體系,即將粉末涂料穩定地分散于水中,采用傳統的液體涂裝設備進行施工。據專家介紹,它與普通粉末涂料相比具有6大優點:一是減少膜厚,漿狀清漆的膜厚約45um,相當于溶劑型涂料,而粉末涂料一般膜厚需60~70微米才能確保充分流平;二是可使用傳統的汽車涂裝設備施工,首先客戶可繼續使用其可靠的涂裝系統,倘若采用普通粉末涂料,客戶必須放棄原先的施工設備和施工經驗,并且涂裝系統一旦出現污染可快速清潔,易于更換產品;三是涂料配方的適應性更廣,粉末涂料一旦研磨粉碎就很難再修改配方,而粉末漿雖然基本性能由粉末涂料自身決定,但許多參數可通過水相中的助劑加以改進;四是粉末漿更均勻,生產批量較大,制成的粉末粒徑更細;五是過濾更有效,粉末漿比普通粉末涂料使用的過濾篩孔更小,汽車循環線上過濾器的篩孔一般為25~50微米,這樣更容易除去灰塵和凝聚物,減少污染;六是流平性更佳,除了原料性質及配方設計因素外,流平還取決于粒徑、成膜厚度和濕膜粘度,對于粉末漿而言水相和小粒徑有利于流平,交聯反應時的粘度影響不大。因此使用粉末漿涂覆要比用普通粉末涂料獲得的流平效果更好。
  粉末漿的制備以酸/環氧交聯的透明粉為基礎,用傳統的制粉工藝得到粉末涂料并粉碎至30微米,將其懸浮于水中濕法研磨至3微米,加入助劑并過濾得到一種乳白色懸浮液,pH值為6.0~6.5、溶劑含量<2%。溶劑因助劑及制漿過程帶入,只需要少量助劑即可將粉末穩定地分散在水中,所用助劑不會影響涂料性能。ECOCLEAR的固體分為35~38%,粉末漿的流變行為是假塑性,在1000s-1的剪切速率下,其粘度為150~200mPa.s(23℃)。粉末漿的密度為1.1g/cm3,與水相似,沉淀物易攪起。這種粉末漿可作為清漆用于汽車工業。粉末漿可用傳統的液體涂料涂裝工藝(如噴涂工藝)施工.用在底漆上的粉末漿一般先閃干再烘烤,烘烤溫度可降低130℃,涂膜厚度可降低至35~45微米。
  汽車用粉未涂料業還新研發了其它一些制備工藝。Nippon Paint公司開發了一種用于制備粉末汽車罩光清漆的懸浮工藝,解決了粉末涂料的貯存穩定性和運輸問題,以及與粉末微粒有關的上粉率問題。中國環氧樹脂行業協會專家說該工藝主要包括以下工序:環氧丙烯酸(酯)在溶劑或水中的聚合反應;將環氧固化劑及其他添加劑分散于上述溶液中;加入懸浮穩定劑,使混合物懸浮于水中,形成粒徑和形狀都十分均勻的粒子團聚體;蒸餾脫溶劑;干燥。該工藝生產的粉末粒徑為12~13微米,粒徑分布窄,可大大減少細粉含量,提高粉末的貯存穩定性和上粉率。Ruhr大學的一個試驗小組發明了一種粒子的氣體飽和溶液。該項技術是將粉末涂料的基料和固化劑在兩個混合器中分別熔融,然后將它們在一定的壓力下加入靜態混合器中,通入二氧化碳使其混合均勻,將這種混合溶液通過噴嘴霧化,熔體隨氣體膨脹分散成為微粒。這種粉末的粒徑是可以調節的。


來源:中國涂裝網

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