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浅谈粉末涂料助剂性能与其在行业的应用

很多生产型企业、工厂里，产品的生产少不了添加助剂，使生产出来的产品具有更高品质，外表更加美观。粉末涂料选用添加助剂，更是必不可少。

1.助剂在粉末中起到四两拨千斤的作用

2.丰富了粉末的种类的功能

3.解决粉末生产进程中困难、降低生产成本、提高粉末质量

4.改善粉末功能、拓展粉末的应用领域

粉末涂料助剂性能与应用

粉末涂料流动助剂，在粉末涂料的生产中可以提高加工流动性、提高产能，适用于粉末涂料应用的环氧树脂、聚酯树脂、硅树脂等树脂材料。

1.添加了助剂的产品，改善二氧化硅对无机物的浸润性，同时和有机物的活性基团有效结合;提高熔融态树脂的内外润滑性，提高色粉的分散均匀度。

2.有效改善粉末涂料加工流动性，提高粉末涂料的产能(添加0.3%即可起作用)。

3.削除涂层上出现的粉团、失光等现象。

一.固化剂

能与树脂在粉末熔融过程中起交联反应，成不溶不熔三向网状结构，相对稳定，具有一定机械性能的高聚物。固化剂对高聚物的聚集状态起着决定性作用，对粉贮存期成膜条件起至关重要的作用。

1环氧固化剂

热固性粉末涂料固化剂，环氧固化剂最为复杂，主要分为三大类胺类、酸酐类和酚类。

1.1双氰胺

双氰胺：白色晶体，熔点207-207℃，在150℃以上活化与环氧树脂反应。添加量为树脂的3%-4%。

优点：

对涂膜不易泛黄，价廉易得。

缺点：

熔点高且环氧树脂混溶性差，反应活性低，200℃熔烤30分钟。

改进：

1、微粉化

2、加固化促进剂、唑唑、季胺盐，形成加速双氰胺

3、引入与树脂相溶性好的基团，形成取代双氰胺

推荐配方：

1.2己二酸二酰肼

白色结晶粉末，熔点185-190℃。与树脂有一定的相溶性，添加量为树脂的7-8%。

优点：

涂膜柔韧性、耐水性、防腐性、绝缘性好，涂层致密度高、无针孔

缺点：

固化浓度高，操作条件相对严格

改进：

与咪唑类促进剂配合，已广泛用于防腐管道中应用

推荐配方：

1.3咪唑及其衍生物

咪唑是一种杂环化合物，白色结晶，沸点在260-280℃，活化温度82-87℃，添加量为树脂的0.3-0.5%。

主要有：2-卯基咪唑、2-乙基咪唑、2-苯基咪唑啉

优点：

固化温度低、热稳定性好、用量少、涂膜性能好

缺点：

粉末贮存期短，易结块

改进：

1、将咪唑与醋酸、乳酸、磷酸生成咪唑盐

2、将咪唑与铜、镍、钴等金属盐生成配位化合物

作用：延长粉末贮存期，咪唑盐的添加量为树脂的0.6-1%，也可作为固化促进剂使用。

2.1三缩水甘油酯异氰尿酸

白色结晶粉末，熔点90-110℃，环氧值90-110。与树脂相容性好，多环氧基三嗪杂环化合物，用量为树脂的7-8%。

优点：

1、环氧基数多，活性高、交联密度大，三嗪杂环为母体，耐热、耐燃，硬度高。

2、不含苯环和醚，耐紫外性能、保光、保色性好。

推荐配方

2.2羟烷基酰胺（HAA）

含羟烷基酰胺基团的化合物,是粉末涂料耐候性聚酯优良的固化剂。相对于目前国内外广泛使用的TGIC固化剂，具有毒性低、不刺激皮肤、固化速度快等特点，采用本产品制得的粉末涂料具有杰出的户外使用性能，是真正的绿色环保型优质产品。

应用

1、由于HAA的活化能低，因此不能采用传统的TGIC用羧基聚酯，而要选择HAA专用聚酯，如DSM的P855、P865，氰特公司的CC7630、CC7618、CCE37498，杭州中法的9337-T105，浙江天松的3099等。

2、对酸值在30~35mgKOH/g的聚酯。F125的用量为聚酯量的5%,F125B的用量为聚酯量的6%。

3、HAA体系与其它体系的粉末的制造加工方法基本是一样的，但为了加强HAA的分散性,挤出温度需略高些,约为115-120℃之间。

4、固化条件为：180℃/15min或190℃/10～12min。

两种固化剂比较：

HAA的典型品种是四(N-β羟乙基)己二酰胺(βHEDA)，HAA的熔点在120℃以上，其用于羧端基纯聚酯粉末涂料的性能可与TGIC体系相比，相对于TGIC有其自身的特点。

(1)β-HEDA的当量为82-86g/eq，比TGIC的略低，因此，在以质量计的粉末涂料配配制中，固化速度更快，用量可更少。

(2)由于其用量比TGIC降低，因而对粉末的增塑效应较低，所得粉末涂料的Tg较TGIC要高，因此粉末贮存稳定性好，且化学稳定性、耐碱性较好，耐水解性也较好。

(3)β-HEDA的含氮结构，无需外加含氮化合物添加剂，本身具有内在的摩擦充电性，适于摩擦喷枪施工。

(4)β-HEDA毒性相对较低，遗传致畸性及致癌性试验为阴性，急剧毒性和对皮肤及眼睛的刺激性很低。

聚酯/HAA体系粉末涂料的缺点是固化交联过程中有小分子物质释出，故不能厚涂，否则易产生针孔等弊病，耐热性较聚酯/TGIC体系较差;另外，用羟烷基酰胺配制的高光平面粉末涂料成膜后因表面不够致密而影响其装饰性，适于生产砂纹、锤纹等不要求平整外观的粉末涂料。

2.3 HAA与TGIC的性能比较

推荐配方

二．流平剂

2.1原理

通过调节表面张力和粘性改变界面张力及通过促使固化中表面张力均匀化来消除涂膜表面的缺陷。

高档流平剂：

降低体系的熔融粘度，助于熔融混合和颜料分散提高时底材的温润性，改善涂层的流动、流平，有助于去除表面的缺陷和有利于空气的释放。

粉末成膜三个过程：

聚结、流平、固化，在第二、第三阶段，体系的粘度不断发生变化，尤其是第三阶段;

2.2流平剂的主要作用

消除橘皮和缩孔

橘皮：外观类似橘子皮的表面缺陷，它是涂料成膜过程中液体流动的一种局部涡流效应。粘度变化类似表面强力变化及重力变化，形成不同的推动力。当体系粘度还允许流动时这种下沉上浮运动剧烈地进行着，逐渐形成高低不平的小漩涡。

缩孔：由一小粒末被充分润湿于周围不相容的树脂所形成的圆涡。

2.3流平剂的品种

流平剂的主要有效成分是丙烯酸丁酯共聚物。

丙烯酸丁酯共聚物常温下是粘稠状液体，又叫液体流平剂，以环氧树脂、聚酯树脂、气相二氧化硅及其它填料为载体的丙烯酸丁酯共聚物的固体流平剂。

通用型的液体流平剂或以气相二氧化硅为载体的通用型流平剂(其中有效成分为60~65%)，例志华的PV99、南海的588等。

2.4流平剂的用量

2.5功能性流平剂

活性液流：

1、配伍性好，如高级有机脂肪基具有对树脂、颜料及聚丙烯丁酯有一定的相溶性，其另一极性基团对填料有强大的亲和作用。

2、高度润滑系数。在粉末成膜过程中，迁移到涂膜表面形成单分子层，降低涂膜表面张力和表面摩擦系数并提高其抗划伤性能。

3、抗静电性。表面活性剂由亲水基吸附空气中的水分使表面活性剂产生极化，形成一种极薄的亲电层，产生静电泄漏的通道。

4、抗干扰性。不同厂家品牌的流平剂会产生一定的干扰，经过实践，本品具有较好的抗干扰性。

5、促流平。降低体系的粘度，同时促使整个粉末体系的表面张力，相对均一恒定。

改性聚丙烯酸丁酯具有更均一的分子量，更低的低挥发物。

表：活性液体流平剂与通用液体流平剂比较

经过大量的实践，由上表可知，活性液体流平剂在同等条件下比普通液体流平剂具备更大的优势，尤其在羟烷基体系和消光体系中对膜表现出来的作用更加明显，活性液体流平剂中二种有效成分良好协同作用，使它具有更好的性价比。

活性液体流平剂在平光粉中，能提高光泽，在消光粉中对涂膜性能更大帮助。但不提高光泽，可解释为它对消光树脂固化速率不同产生的凹凸面和它的漫反射，但其迁移的单分子层对膜起到像涂了一层油脂似的，且封闭性好。

PV99流平剂：

PV99流平剂中的酯基通过物理作用可降低颜料凝聚体间的化学作用和物理作用，减少颜料团聚体的形成和存在，降低颜料颗粒的表面张力，有助于颜料分散体系的稳定，保证颜料颗粒在粉末涂料中的着色作用。尤其在深色颜料的粉末体系中，涂层表面更能显示色泽鲜艳、清晰的目视感觉。在粉末涂料中，单独使用PV99就不需要添加或少添加其它润湿剂。

由于活性基团的引入，充分发挥了聚丙烯酯类共聚物中酯的效果，酯基在涂膜表面形成单分子层，赋予涂层特别良好的平整度和光滑性，并通过光学作用，产生较强的光反射作用，使其具有油脂般的光亮感，可以达到类似溶液涂料的效果。

PV99流平剂在分子迁移过程中，对于水分子的迁移有特别明显效果。它能使颜填料中的水份或树脂固化交联过程中产生的水分子迅速迁移到涂膜表面挥发，并因此获得良好的涂膜。尤其在羟烷基酰胺体系中，粉末涂料固化时存在着羟烷基酰胺中羟基与聚酯中羟基发生聚合反应产生水的现象，在涂膜100um以上，往往会产生针孔，使涂膜性能降低。加入PV99流平剂就能很好得到改善，也能达到TGIC聚酯体系一样的涂膜效果。

PV99与通用流平剂及偶联剂综合降低树脂成分比较配方

备注：

1、*F125B即羟烷基酰胺，相当于T105M.

2、试样1、试样2主要比较pv99、偶联剂在混合型粉末中效果。

3、试样3、试样4主要比较pv99、偶联剂在羟烷基酰胺中法树脂体系中效果。

4、试样5、试样6主要比较pv99、偶联剂在羟烷基酰胺天松树脂体系中效果。

5、试样3、试样5主要比较pv99在羟烷基酰胺体系中效果。

三．消光剂

3.1原理

通过物理或化学方法，造成粉末涂料膜的某些不相容性，形成微观上表面粗糙的对光的漫散射，从而达到消光涂膜。主要有物理消光剂和化学消光剂。

3.2物理消光剂

消光填料：消光钡、消光粉(合成二氧化硅)、硅藻等

硬脂酸盐：硬脂酸铝、硬脂酸镁、硬脂酸锌

消光蜡：聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、酰胺蜡

锌盐：以上任一种物理消光剂都很难达到光泽小于70o的粉末，于是出现二种物理消光剂的复配。一种是锌盐于聚乙烯消光蜡的复配，添加5%，可以消光到30o;一种是锌盐于合成酰胺蜡复配，添加5%，可以消光到25~35°。

现在市面上所推荐的一些物理消光剂，其本质上是类化学消光剂，添加4~5%，可以消光到7°，成本也较低，主要原理也一样。通过与树脂成分的反应，生成一些不与体系相容的物质，达到消光目的。

主要优点是能降低一些成本;主要缺点是粉末贮存稳定性差，存在一些未反应基团在贮存过程中继续反应现象。

3.3化学消光剂

D68消光固化剂：环脒与均苯四甲酸洛合成盐的一种化合物，主要应用在环氧及其混合型粉末，添加10%wt的用量，可以将光泽下降到5°以下，在一定范围，D68型消光固化剂可以调节涂层的光泽。

用量过少：体系平整度不能打破，影响消光且影响固化效果，使物理机械性能及化学性能下降;

用量过多：体系混乱度又不相对减少。

合理调节光泽有二种途径：

a.加入适量羧基聚酯，减少消光剂用量;

b.在现有配方中加入少量环脒，可提高光泽及机械强度。

缺点：胺的耐光、耐热性差，有菱变的倾向。

影响因素：

1、固化多种

2、树脂质量

3、填料品种

推荐配方

项 目	来 源	D68
		纯环氧	混合型
E12	南海	110	95
CC340	氰特		40
消光固化剂	志华	9	7
Pv99	志华	8	8
增光剂	志华	1	1
安息香	志华	1	0.5
R902	杜邦		30
超细钡		65	20
ZnO		5
碳黑		0.8	0.8
光泽	60°	＜5	＜28
外观	目测	平整光洁	平整光洁
冲击	正冲/反冲	50/40	50/50
附着力	划格法	100%通过	100%通过

丙烯酸缩水甘油酯共聚物(AR607)

丙烯酸缩水甘油酯、苯乙烯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯等物质共聚而成。

树脂量的25~30%消光可以达到5°以下：共聚物中甘油酯的环氧键参与树脂反应，起到固化消光作用。

优点：耐候性强、耐黄变。

缺点：机械强度差、抗擦伤性不强。

AR607配方参考

3.4一种新型的消光填料

突破消光剂的消光理论，具有高效的消光功能：特别是在户外耐候消光剂粉末上，最低消光30°以下。可以与其他填料按一定比例混合达到25~90°的提高粉末硬度和机械强度。操作简单，消光稳定，长期贮存不变质。

推荐配方：

四．表面调节剂

机理：通过加入一些低粒度物质来降低体系粒度，同时具有温润、润滑、分散等多种作用，从而改善如墨表面。

市场上比较的有志华化学活性偶联剂、南海的W-1等。

活性偶联剂：多元羟基高级脂肪酸及酯复合物

活性偶联剂是一种复合性有机化合物，高效的螯合剂，含有丰富的羟基，羧基，胺基等极性活性基团，专用于粉末涂料的特种表面调节剂.是目前市场上最有性价比的流变助剂。

应用：

1、提供活性成分，促进颜料、填料间的螯合，提高颜料、填料的分散性。降低树脂、颜料、金属粉的用量。

2、促进流平，增加涂膜流动性和涂膜表面丰满度.

3、消除由于原料间相容性不好，树脂分子量分布不均匀以及挤出机螺杆分散效果不好等所形成涂膜表面的小缩孔.

4、很好耐候性，有利于提高涂膜的耐盐雾性和耐水性.

5、提高粉末的上粉率，抗静电

6、能降低消光剂、流平剂、增光剂、安息香等助剂配方量的10%-20%。不必加抗静电剂、润滑剂等表面调节剂。

活性偶联剂的配方及应用结果

五．粉末涂料其他助剂

1、增电剂

能有有效提高静电粉末喷粉时粉末粒子的带电量，从而提高一次上性、上粉率。同时将喷粉工件表面电荷及时泄漏掉，克服静电屏蔽效应，使棱角和凹凸部分上粉。

宁波志华ED300 308是一种脂肪酸化合物

广州天珑有机类铵盐：添加量一般在3-5%

2、脱气剂

当粉末涂料熔融流平成膜时，粉末涂料中含有空气和水分，会引起粉末涂料交联固化反应时产生小分子等低挥发物，在成膜过程中，容易脱逸出来，并使涂膜产生的针孔。脱气剂的作用是，能使涂膜产生的针孔及时弥合，避免涂膜产生猪孔、针孔问题。

安息香：0.3%，易黄变

EBS：0.8%以下，易消光

由两者结合：抗黄变安息香

3、光亮剂（增光剂）

流平促进剂：使粉末涂料在过程中，颜料和涂膜在树脂和固化剂中润湿性好，分散性好，在粉末熔融过程中，更好地降低表面张力，使涂膜不易产生缩孔。

丙烯酸丁酯与甲基丙烯酸甲酯共聚物：添加量0.5-1%以下，市场上多有无机物和有机填料掺多，一般为1%。

4、防结块剂

粉末在环境强度较高的条件下，使粉末涂料在制造、贮存和使用过程中不结块，保持松散或疏松。

外加气相二氧化硅、氧化铝C。

5、防流挂剂边角覆盖力改性剂

增加粉末涂料的熔融粘度或者触变作用，使被涂物各个部位涂膜厚度均匀。

内加气相二氧化硅1%-3%。

6、固化促进剂

加快树脂与固化剂之间的固化反应，或降低固化反应的温度。

D31:2苯基咪唑啉

7、花纹剂

皱纹剂：醋酸丁酸纤维素用量0.02%-0.2%

乳花剂：丙烯酸酯共聚物用量0.2%-1%

砂纹剂：聚四氟乙烯蜡、改性蜡用量0.05%-0.2%

8、抗氧化剂

防止在过烘烤过程中涂层黄变，一种抑制聚合物氧化降解的物质。

AT-10：金海雅宝四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯;白色粉末，无嗅无味。熔点110℃-125℃，性质稳定。易溶于苯、丙酮和酯等溶剂，不溶于水，微溶于乙醇。本品无污染，耐热和耐水抽出性好、相容性好。与抗氧剂AT-168、DLTDP等并用能发挥协同效应，提高抗氧化效果。用量：0.03-0.08%。

AT215：金海雅宝（复合抗氧剂是主抗氧剂AT-10与辅助抗氧剂AT-168或AT-626按一定比例，经特种工艺调配而成。)用量：0.03-0.08%。