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上海矽諾國際貿(mào)易有限公司 2020-07-16 點(diǎn)擊1833次
粉末涂料始于20 世紀(jì)50 年代，是一種固含量為100%，且沒有有機(jī)揮發(fā)物( VOC) 產(chǎn)生的環(huán)保型涂料，具有節(jié)省能源、減少污染、工藝簡單、易實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動化、涂層性能優(yōu)異等特點(diǎn)［1］。粉末涂料是由聚合物、顏填料和助劑組成的粉狀涂料。粉末涂料是成分百分之百為固體粉末狀的涂料，完全可采用全自動噴涂。粉末涂料可一次性形成較厚的涂層，噴涂過程中過量的粉末涂料，可通過回收系統(tǒng)裝置而達(dá)到回收再利用的目的，因此粉末涂料幾乎可達(dá)百分之百的使用率，使得涂裝行業(yè)減少了對廢棄物的處理，同時對環(huán)境污染的程度降至最低。液體涂料中由于含有有機(jī)溶劑，易造成溶劑揮發(fā)至大氣層中污染環(huán)境，而粉末涂料不含毒性，不含溶劑和不含揮發(fā)有毒性的物質(zhì)，具備節(jié)能、對環(huán)境友好的優(yōu)點(diǎn)。
由于粉末涂料從固化成膜過程，可將其分為熱固性粉末涂料和熱塑性粉末涂料［2］。熱塑性粉末涂料含較大分子量和無極性基團(tuán)的熱塑性樹脂為主要成分，需要較高的溫度才能充分地熔融、流平［3］。目前市場常用的熱塑性粉末涂料中具備較特殊的性能，如聚烯烴粉末涂料具備強(qiáng)耐溶劑性，聚偏氟乙烯具備優(yōu)異的耐候性等。而熱固型涂料采用的分子質(zhì)量小的熱固型樹脂，在一定的溫度下，與固化劑進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的大分子涂層［4］。與熱塑性涂料相比，由于熱固型涂料是采用分子量小的樹脂，涂層的流平性較好、具備強(qiáng)耐腐蝕和機(jī)械性能等。目前粉末涂料存在邊角上粉率較低、流動性較差、固化要求較高以及固化后的涂膜存在缺陷等主要缺點(diǎn)。
粉末涂料在靜電噴涂的過程中，由于粉末是通過借助空氣推力等外力均勻分散噴涂到工件表面，因此需要粉末涂料保持較好的流動性，同時產(chǎn)品在儲存過程中需防止出現(xiàn)結(jié)塊現(xiàn)象。同時由于法拉第籠效應(yīng)的存在，噴涂過程中常出現(xiàn)粉末涂料無法有效噴涂到工件表面，影響了粉末涂料的上粉率。流動性和上粉率是粉末涂料施工的重要技術(shù)指標(biāo)，氣相法氧化鋁具有顆粒細(xì)、可分散性好和表面帶正電等特征，可作為粉末涂料的有效填料，添加后有助于改善粉末涂料的流動性、上粉率、耐腐蝕等各方面性能。
2 氣相法氧化鋁簡介
氣相法氧化鋁是由三氯化鋁、氧氣及氫氣經(jīng)高溫燃燒水解而生成的一種納米級的蓬松粉體，其原生粒徑大小在7 ～ 40 nm之間。氣相法氧化鋁具有顆粒細(xì)、純度高、光學(xué)性能好、可分散性好和表面帶正電等特征，目前廣泛地應(yīng)用于涂料、油墨、高光相紙、光電陶瓷、照明產(chǎn)品等領(lǐng)域，是一種重要的無機(jī)納米新材料.
3 氣相法氧化鋁在粉末涂料中應(yīng)用性能研究
3. 1 提升粉末涂料耐腐蝕性
隨著我國工業(yè)發(fā)展迅猛，管道在化工產(chǎn)品輸送、城鎮(zhèn)供水、污水處理等領(lǐng)域的應(yīng)用已十分廣泛。目前輸送油、氣的管道主要安裝在復(fù)雜的土壤環(huán)境中，所輸送的介質(zhì)大部分具有腐蝕性，因此管道內(nèi)、外壁都可能遭到腐蝕［6］。如果管道沒有做好防護(hù)被腐蝕穿孔，容易造成氣、油泄露，不僅中斷其運(yùn)輸過程，還會嚴(yán)重污染環(huán)境，嚴(yán)重的時候甚至可能引起火災(zāi)，造成危害，因此在設(shè)計(jì)管道的時候需要考慮安裝環(huán)境對管道的磨損、腐蝕影響。這些設(shè)備都需要進(jìn)行涂層以防護(hù)，通過在其表面附上的涂層以提升其使用壽命及其安全性，因此在這些領(lǐng)域中的應(yīng)用中對涂料耐腐蝕性的要求很高。
在粉末涂料中加入氣相法氧化鋁作為增硬劑，實(shí)現(xiàn)涂層硬度性能提升。氧化鋁具有較大的比表面積和高表面活性，具備與基體良好的親和能力及較強(qiáng)的化學(xué)穩(wěn)定性。在普通防腐涂層中填料與樹脂間容易被具有腐蝕性的介質(zhì)滲透，出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象。在添加氣相法入氧化鋁后，噴涂后涂膜表面會形成緊密、均勻的氧化膜保護(hù)結(jié)構(gòu)，屏蔽了腐蝕介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)對涂層表面防護(hù)，起到耐腐蝕的作用。同時在粉末涂料中添加的氣相法氧化鋁不會對涂層的透明度和相容性有影響，能保證較好的裝飾效果，還能實(shí)現(xiàn)涂層防護(hù)。經(jīng)研究表明在試驗(yàn)條件下，氧化鋁增強(qiáng)無機(jī)硅酸鋅涂層的耐蝕性提高了6 倍，涂層的滑動摩擦因數(shù)為0. 2 左右耐磨損性能提高了3 倍.
提升粉末涂料的上粉率
在粉末涂料生產(chǎn)和應(yīng)用中，粉末涂料的上粉率一直是困擾著廠家及客戶的主要問題。如果粉末上粉率較低時，在施工過程中會出現(xiàn)大量粉末回落，粉末的利用率降低，噴涂速度也降低，直接影響了工藝的連續(xù)性及大幅度降低其經(jīng)濟(jì)效益。在噴涂過程中，摩擦槍用粉末的顆粒大小控制嚴(yán)格，由于粉末粒子必須以一定速度與槍管內(nèi)壁發(fā)生劇烈摩擦才能帶上足夠正電荷，實(shí)現(xiàn)粉末吸附在工件上，如果粉末帶電量太小，靜電引力低，上粉率就會降低。因此從噴涂機(jī)理可知靜電噴涂的主要吸附力是靜電力，粉末上粉率的高低，主要取決于粉末顆粒帶電的多少。
目前許多行業(yè)在粉末涂料中加入氣相氧化鋁以實(shí)現(xiàn)涂料上粉率的提升。氧化鋁自身是帶大量正電荷，能夠有效改善粉末的摩擦帶電性，并在噴涂過程中有效克服法拉第籠效應(yīng)，適用于靜電噴涂的工藝。在噴涂過程中，氧化鋁顆粒會均勻分布在基質(zhì)表面，有效增強(qiáng)粉末涂料的摩擦帶電性，增強(qiáng)靜電引力粉末能更好地吸附在工件上，提高粉末上粉率，降低粉末回收率，提升了粉末的利用率。
3. 3 提升粉末涂料流動性
粉末涂料的流動性較低時，呈現(xiàn)粉末形狀不規(guī)則、粉末顆粒粘連、顆粒較大、松散度差的現(xiàn)象。在噴涂過程中利用流動性低的粉末涂料，施工過程會出現(xiàn)回收粉量高，利用率降低，噴涂速度緩慢等問題，直接影響了工藝的連續(xù)性及大幅度降低其經(jīng)濟(jì)效益。因此有必要提高粉末涂料的流動性來提高效率，同時保證粉末涂料的產(chǎn)品質(zhì)量及穩(wěn)定性的提升。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)通過加入氣相法氧化鋁納米材料，有效降低粉末之間的粘連，起到提升流動性的效果。在粉末涂料出片粉碎階段通過加入一定量的氣相法氧化鋁并充分?jǐn)嚢?，由于氣相法氧化鋁具有獨(dú)特的納米結(jié)構(gòu)及表面帶正電，使其有序地結(jié)合在基質(zhì)顆粒的表面，形成一層有序外層包覆，與基質(zhì)顆粒整體進(jìn)行有序的運(yùn)動，有效降低顆粒與顆粒之間的靜電引力，同時避免由于范德華力、吸潮、顆粒磨擦等現(xiàn)象產(chǎn)生的粉末間的粘連，有效提升了粉末的流動性，粉末的松散程度也顯著提升，有效防止粉末涂料的結(jié)塊現(xiàn)象。
3. 4 提升粉末涂料的耐磨性能
隨著科技的發(fā)展，機(jī)械在現(xiàn)代工業(yè)中作用越來愈大，但是機(jī)械零件磨損失效對企業(yè)來講也是一種損失，機(jī)械零件磨損主要發(fā)生在材料接觸的表面，目前提高機(jī)械零件使用壽命最前沿的科技就是在金屬材料表面涂覆一層陶瓷膜降低磨損，在金屬基陶瓷涂層的制備中需要添加氣相法納米氧化鋁提高其性能，由于納米氧化鋁的分散性高，其粒度分布非常均勻，并且具有很高的比表面積、硬度和純度，因此氣相納米氧化鋁在涂層骨料中的添加量對于涂層的均勻分散有著至關(guān)重要的影響。當(dāng)納米氧化鋁添加量達(dá)到2%時，涂層表面形貌相對光滑平整，并且涂層與基體結(jié)合非常緊密，涂層內(nèi)部結(jié)構(gòu)也非常的致密均勻，可以大大提高涂層的耐磨性能和強(qiáng)度，提高金屬部件的使用壽命.