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温度是如何影响粉末涂料的流动和流平性

粉末涂料要求生产时基本不交联,贮存时不结块、稳定性好;在尽可能低的烘温下聚结、脱气和流平,有综合平衡的流动和流平性﹔在尽可能低的温度和尽可能短的时间内交联,在要求的膜厚范围达到可接受的外观和保护性能。交联前容易流动的涂料能形成平整的漆膜,但是由边角加热较快造成的表面引力差异驱动的流动,会使它们从边角流掉。

流动和流平,要防止粉末涂料结块,就要Tg足够高,而要在尽可能低的温度聚结和流平,就要Tg足够低。如果一个粉末涂料树脂的反应性高,并且烘温比漆膜的Tg高得多,就可以低温短时间烘烤,但这种组成在生产粉末涂料时会发生早期交联,并且在粉末涂料的熔融时,黏度迅速增加,使涂料不能很好地聚结和流平,因此粉末涂料需要有一个适当的Tg和反应性。

一个粗略的经验法则是:最低的烘烤温度要高出生产粉末涂料时的熔融挤出温度50℃,高出来固化粉末Tg约70~80℃。这样,Tg为55℃的粉末最低烘温约125~135℃。靠改变树脂的化学组成和分子量来控制树脂的T,。在T相同时,应选用分子量较高、链的柔韧较大的树脂,因为分子量较高就有足够的贮存稳定性,链的柔韧较大在烘烤时具有更好的流动性。使用超临界CO₂作瘠剂,可以在较低温度生产粉末涂料,从而使用更有反应性的配方。

粉末熔融后,黏度立即升到很高,但随着温度升高,黏度急剧下降。交联反应开始后树脂分子量增加,黏度趋于稳定,然后随着涂料接近胶化,又快速增加。漆膜的流动性取决于达到的最低黏度和在这一黏度停留的时间,这叫做流动窗口。

黏度对温度的关系不遵循Arrhenius关系式,而是取决于漆膜的自由体积,而控制自由体积的最重要因素是T一Tg动态机械分析(DMA)表明,目前广泛应用的装饰性粉末涂料(环氧/聚酯混合型涂料、TGIC聚酯涂料和封闭异氰酸酯-聚酯)涂膜的Tg值89~92℃,固化后漆膜交联间的平均相对分子量M。在2500~3000的狭窄范围内。用改性双胺交联的保护性环氧粉末涂料固化膜的T为117℃,Mc为2200。粉末涂料比相同用途的液体涂料Tg高,但交联密度低。DMA研究显示,TiO₂对Tg基本上没有影响,与液体涂料相比,粉末涂料的颜料-基料相互作用较弱。

低熔融黏度促进流平。表面张力是较薄的和/或液体涂膜流平的主要骡动力,但较厚的和/或稍较黏稠的涂膜流平比用表面张力预期的要好。表面张力有差异的流动能引起粉末涂料的缩孔,需要添加少量助剂如聚丙烯酸辛酯衍生物以消除缩孔。

许多粉末涂料含有0.1%~1%的苯偶姻(熔点133~134℃),起抗针孔剂和脱气助剂的作用。苯偶姻能增塑熔融物并增加聚酯-甘脲配方的流动窗口,即在粉末熔融时它熔化,降低Tg促进聚结和脱气,改善流平。其他固体增塑剂,例如硬脂酸铝和一个分散在固体二氧化硅载体上的固体乙块二醇表面活性剂具有和苯偶姻类似的效果。

安息香起着一个固态游剂的作用,能使涂膜保持足够长时间的开通,使空气能有充裕的时间从涂膜中释故出去,但有黄变倾向。

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