国外汽车粉末涂料制备取得进展

上一篇 / 下一篇  2011-07-25 21:53:00

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传统的粉末涂料制备方法分为干法和湿法,占主导地位的干法又分为干混合法和熔融混合法:湿法分为蒸发法、喷雾干燥法和沉淀法。近来国内外业界以汽车发展为契机加快新的制备技术开发,先进的超临界流体法(VAMP)、OEM涂装等先后问世,既以优异的性能满足了制造业的需求,又形成了自身发展的平台。
   
      目前粉末涂料的生产大多使用熔融混合法,缺点是换品种和换颜色比较困难,粒径分布较宽,难以生产低温固化及超细粒径的粉末涂料。为此人们对粉末涂料制备工艺进行改进,取得了一定进展。介绍说,超临界流体法的开发利用被称为粉末涂料制备方法的革命,对21世纪汽车粉末涂料的发展将起重要作用。其工作原理为:二氧化碳在达到临界点时被液化,液态二氧化碳与气态二氧化碳两者之间界面清晰,倘若压力略降或温度稍高就会超过临界点,这一界面即刻消失成为一片混沌,称为超临界点。继续升高温度或降低压力,二氧化碳变成气体。利用此原理将粉末原材料加入到带有搅拌装置的超临界液体加工设备中,超临界二氧化碳使涂料的各成分流体化,这样在低温下就达到熔融挤出效果。物料经喷雾并在分级釜中造粒制得产品,整个生产过程可以用计算机控制。
   
      美国Ferro公司开发的VAMP新工艺适用于加工汽车粉末涂料,它具有以下优点:一是全封闭的VAMP体系避免了周围环境中粉尘和纤维的污染而影响粉末涂料的洁净度;二是粒子的形状可以控制;三是制得的粉末涂料具有优良的摩擦带电性能,使粉末在喷涂过程中能够渗透到难以到达的部位,涂膜厚度均匀;四是能获得较薄的涂膜;五是加工温度低,防止GMA丙烯酸树脂的氧化,进而防止涂膜黄变;六是该新工艺可以使预反应减到最小,有利于粉末的流动和流平,重现性好;七是有利于低温固化粉末涂料的加工;八是采用结晶聚合物配制粉末涂料,提高贮存稳定性,降低熔融粘度,对透明涂层的流动性和流平性影响很大。
   
      汽车OEM涂装是现代技术下的发展产物。BASF公司开发的一种ECOCLEAR粉末浆,特别是受人们关注,它属于新型的零VOC清漆体系,即将粉末涂料稳定地分散于水中,采用传统的液体涂装设备进行施工。据专家介绍,它与普通粉末涂料相比具有6大优点:一是减少膜厚,浆状清漆的膜厚约45um,相当于溶剂型涂料,而粉末涂料一般膜厚需60~70微米才能确保充分流平;二是可使用传统的汽车涂装设备施工,首先客户可继续使用其可靠的涂装系统,倘若采用普通粉末涂料,客户必须放弃原先的施工设备和施工经验,并且涂装系统一旦出现污染可快速清洁,易于更换产品;三是涂料配方的适应性更广,粉末涂料一旦研磨粉碎就很难再修改配方,而粉末浆虽然基本性能由粉末涂料自身决定,但许多参数可通过水相中的助剂加以改进;四是粉末浆更均匀,生产批量较大,制成的粉末粒径更细;五是过滤更有效,粉末浆比普通粉末涂料使用的过滤筛孔更小,汽车循环线上过滤器的筛孔一般为25~50微米,这样更容易除去灰尘和凝聚物,减少污染;六是流平性更佳,除了原料性质及配方设计因素外,流平还取决于粒径、成膜厚度和湿膜粘度,对于粉末浆而言水相和小粒径有利于流平,交联反应时的粘度影响不大。因此使用粉末浆涂覆要比用普通粉末涂料获得的流平效果更好。
   
      粉末浆的制备以酸/环氧交联的透明粉为基础,用传统的制粉工艺得到粉末涂料并粉碎至30微米,将其悬浮于水中湿法研磨至3微米,加入助剂并过滤得到一种乳白色悬浮液,pH值为6.0~6.5、溶剂含量<2%。溶剂因助剂及制浆过程带入,只需要少量助剂即可将粉末稳定地分散在水中,所用助剂不会影响涂料性能。ECOCLEAR的固体分为35~38%,粉末浆的流变行为是假塑性,在1000s-1的剪切速率下,其粘度为150~200mPa.s (23℃)。粉末浆的密度为1.1g/cm3,与水相似,沉淀物易搅起。这种粉末浆可作为清漆用于汽车工业。粉末浆可用传统的液体涂料涂装工艺(如喷涂工艺)施工.用在底漆上的粉末浆一般先闪干再烘烤,烘烤温度可降低130℃,涂膜厚度可降低至35~45微米。
   
      汽车用粉未涂料业还新研发了其它一些制备工艺。Nippon Paint公司开发了一种用于制备粉末汽车罩光清漆的悬浮工艺,解决了粉末涂料的贮存稳定性和运输问题,以及与粉末微粒有关的上粉率问题。中国环氧树脂行业协会专家说该工艺主要包括以下工序:环氧丙烯酸(酯)在溶剂或水中的聚合反应;将环氧固化剂及其他添加剂分散于上述溶液中;加入悬浮稳定剂,使混合物悬浮于水中,形成粒径和形状都十分均匀的粒子团聚体;蒸馏脱溶剂;干燥。该工艺生产的粉末粒径为12~13微米,粒径分布窄,可大大减少细粉含量,提高粉末的贮存稳定性和上粉率。Ruhr大学的一个试验小组发明了一种粒子的气体饱和溶液。该项技术是将粉末涂料的基料和固化剂在两个混合器中分别熔融,然后将它们在一定的压力下加入静态混合器中,通入二氧化碳使其混合均匀,将这种混合溶液通过喷嘴雾化,熔体随气体膨胀分散成为微粒。这种粉末的粒径是可以调节的。


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