提高粉末涂料的易喷涂性石油沥青

提高粉末涂料的易喷涂性

提高粉末涂料的易喷涂性 第一章 粉末的涂装机理 • 常用的涂装方法介绍 1 ．流化床浸涂法 将预热的工件浸入粉末已被流化的容器中，使粉末熔融附着到工件上，然后再将工见置于烘箱或烤炉中烘烤。 工件的预热温度要高于粉末的熔融温度，又要低于分解温度，一次涂装可达 200μm 以上。设备简单，无需回收装置，粉末利用率高，能 100% 加以利用okmart.com。但涂层不太均匀，不能薄涂，难以涂装结构复杂和大型工件，工件须预热，热能损耗大。 适于小型工件，如马达定子 ﹑异型管﹑阀门﹑冰箱货架﹑鸟笼﹑自行车货篮。也有部分较大型工件如金属护栏和护网采用该法涂装。 2．火焰喷涂法 粉末涂料通过高温火焰气体，被熔融后喷涂到工件上，经流平交联固化而成。不需要烤箱或烘道，可现场涂装，可厚涂至500 μm 以上。适用的粉末品种较少，主要用来喷涂热塑性粉末，如乙烯 - 乙酸乙烯共聚物（ EVA ） ﹑聚乙烯﹑聚酰胺等。 3．静电粉末涂装法 利用高压电场效应，使粉末和工件受感应而分别带上彼此相反的电荷，粉末能吸附到工件上去。是当前最主要的粉末涂装加工方法。 几乎能适应所有的粉末品种。有两种带电方式：高压静电和摩擦带电。 4．静电流化床浸涂法 这是一种将流化床浸涂法和静电粉末喷涂法相结合的涂装工艺。工件不用预热，粉末利用率高，易实现自动化生产。 5．真空吸引涂装法 适于喷涂小口径管道。 6．电场云涂装法 最新开发的涂装工艺，也属静电喷涂，它用固定的喷嘴和平行排列的电极代替了通常是活动的喷枪。用压缩空气吹出的粉末送入电极空间，通过电晕针产生的离子而使之带电，这就是电场云。接地工件进入电场云，在电晕针和工件之间形成电场，带电粉末吸附到工件上，然后通过加热固化完成涂装。 该法最大优点是上粉率可达95%，比一般静电喷涂法节省1/3至1/2粉末；涂层致密平整；现已开发用于PCM（预涂钢板）的生产流水线。 第二章 静电喷涂原理 1．高压静电喷涂 主要采用电晕放电式静电粉末喷枪系统来完成粉末喷涂，包括：1）高压静电发生器（由高频变压器和升压回路组成）；2）电晕放电电极（由针状电极和环状电极组成）；3）喷束调节器；4）空气和粉末输送管路等。随着喷涂技术的不断发展创新，已能将高压静发生器装在喷枪内部，接通低压电源，经多段升压器转成高电压，施加到喷枪端部的电晕放电电极或环状电极，使电极周围的空气离子化，并在与接地的工件（一般为阳极，带正电）之间形成电场；粉末涂料由压缩空气输送到喷枪前端，雾化喷出，粉末穿过电场时将带上负电荷，在电场力（静电引力）和压缩空气的作用下飞向工件表面，并吸附在工件上。 2．摩擦静电喷涂 主要原理：两种不同的非导体在相互摩擦时，会产生正电荷和负电荷，使导体带上静电荷。 应用到粉末上，主要采用聚四氟乙烯（ PTFE）作为摩擦材料，置于喷枪内壁，当粉末随着压缩空气进入喷管后，由于快速运动而与PTFE剧烈摩擦，粉末与PTFE性能差别很大，从而使粉末粒子带上正电荷，在气流的推力下飞向工件 （由于接地而作为阴极），吸附在工件表面，然后经烘烤固化。 第三章 影响粉末喷涂效率的因素 固然粉末的喷涂效率要依赖于完善的喷涂设备，“工欲善其事，必先利其器”；先进的设备和良好的管理是完成喷涂的先决条件，这里不做讨论。 有关影响粉末喷涂效率的各项因素可参考下表： 表1 影响粉末喷涂效率的各项因素 影响因素 占百分率 % 影响因素 占百分率 % 粉末品质 16 喷枪吐出量 3 湿度控制 2 压缩空气 3 接地状况 14 输送链设计 2 喷房空气 5 工件吊挂 5 喷枪至工件距离 2 喷枪至喷房距离 2 喷枪设计 26 喷嘴设计 2 笔者曾考察过国内数十家中小型粉末生产厂，它们供应的粉末质量参差不齐，但都有一个突出的问题，即粉末流动性差，喷涂时粉末一次上粉率很低，回收量多， 喷涂效率不易提高。与此相反，一些大企业如杜邦华佳﹑阿克苏 ·诺贝尔﹑PPG等，它们提供的粉末，流动性好，上粉率高，具有明显的优势。 按照粉末生产工艺来分析，国内粉末厂主要在三个方面与这些大企业有差距： 1）设备；2）生产工艺；3）检测手段。 什么是流动性好的粉末？ 流动性好的粉末在使用过程中，易于流化，显得很松，有流水般的效果，从供粉桶至喷枪，粉末传送轻便，且粉末从喷嘴出来雾化好，没有结团或吐粉现象。 我们曾经用激光粒径分析仪和电子显微镜对众多厂家的粉末进行检测和观察，从中发现了一些规律性的现象，简单归纳为下表： 表 2 粉末粒子分析比较表 项目 品种 粉 末 形 状 粉末聚集态 〈 10 μ m含量 % 平均粒径 μ m 外观松散度 杜邦粉 近似椭圆，形状规整 分散，不聚集。 〈 10% 35-38μ m 好，易流动 某厂粉 形状不规则。 颗粒粘连，尤其是细粉 〈 15% 25-32μ m 差，呆板，不松动 根据我们的经验，生产流动性好的粉末必须注重三点： 1）低温粉碎；2）后混流动助剂；3）控制粉末粒径分布；以下将逐一分析。 第四章 提高粉末流动性的措施 第一节 低温粉碎 粉末涂料主要成份是树脂，虽然粉末用树脂分子量较低，一般只有几千，软化点平均低于 120°C，环氧树脂仅95°C左右，而玻璃化温度（Tg）则更低，一般在60°C左右。 现在粉碎粉末涂料绝大多数采用 ACM磨，粉碎与粉末分级同时进行，因有大量空气通过磨腔，物料和磨体升温幅度小，但在实际使用过程中，我们发现，长时间或在炎热的夏季，粉末生产效率明显下降，粉末从筛网出来温度偏高，立即包装后很快就会有松散的结块，影响正常使用。这样的粉在电子显微镜下观察，就会出现上表所说的现象，如粉末形状不规则，许多粒子呈锯齿状。 国产 ACM磨进风口很短，空气没有经过什么处理直接进入磨体，而国外ACM磨 的进风口很长，且空气进入磨体前已经过冷却处理，一般在 15℃以下，能保证磨出来的粉温度不高于25℃，远低于粉末的Tg点。 建议国内制粉设备厂改进进风管，加装冷冻装置。粉末厂则可在 ACM磨进风口处加装冷却空调或专用冷风机。有许多粉末厂已采用这样的方法，效果很好。 粉末厂在条件许可的情况下，挤出半成品应尽量冷透，不要立即粉碎。 • 后混流动助剂 粉末涂料本身很细，通常颗粒以微米（ μ m）为单位来衡量大小，1微米为千分之一毫米。粉末一般在具有正态分布（在下一节详述）的情况下，大都有一定的流动性。但粉末自身的流动性很弱，要提高其流动性应在挤出片粉碎的同时加入气相二氧化硅。 加入一定量气相二氧化硅的粉末涂料在电子显微镜下观察，粉末颗粒之间不粘连，颗粒感强。主要是由于在粉末粒子之间漂浮或者流动着粒径更细，比重更小的胶体状二氧化硅微粒。 常用的气相二氧化硅有美国卡博特 （ＣＡＢＯＴ） 的Ｍ－５，ＥＨ－５和德国迪高莎（ＤＥＧＵＳＳＡ）的 ＡＥＲＯＳＩＬ２００ 和ＡＥＲＯＳＩＬ９７２。它们的具体技术指标见表３和表４： 表３　卡博特气相二氧化硅特性参数 　代号 性能 Ｍ－５ Ｈ－５ ＨＳ－５ ＥＨ－５ 外观 白色微粉 白色微粉 白色微粉 白色微粉 比表面积（ ㎡／ｇ） ２００ ± ２５ ３００ ± ２５ ３２５ ± ２５ ３８０ ± ２５ ＰＨ值（４％水溶液） ３．７－４。３ ３．７－４。３ ３．７－４。３ ３．７－４。３ 加热损失（ １０５ ℃，％ ） < 　１。５ <　１。５ < １。５ <　１。５ 燃烧损失（１０００℃） < 　２ < 　２ < 　２ < 　２ 堆积密度（ｇ／ｌ） ４０ ４０ ４０ ４０ 其中Ｍ－５和ＥＨ－５可用于粉末涂料。 表４　迪高莎气相二氧化硅特性参数 代号 特性 Ａｅｒｏｓｉｌ　２００ Ａｅｒｏｓｉｌ ３００ Ａｅｒｏｓｉｌ Ｒ９７２　 Ａｅｒｏｓｉｌ Ｒ９７４ 外观 白色微粉 白色微粉 白色微粉 白色微粉 比表面积（ ㎡／ｇ） ２００ ± ２５ ３００ ± ３０ １１０ ± ２０ １７０ ± ２０ ＰＨ值（４％水溶液） ３．６－４。３ ３．６－４。３ ３．６－４。３ á ３．４－４。２ á 原生粒子直径ｎｍ １２ ７ １６ １２ 燃烧损失（１０００℃） < 　１ <　２ <　２ <　２ 堆积密度（ｇ／ｌ） 约５０ 约５０ 约５０ 约５０ á 　在水和乙醇比例为１：３下测定。 气相二氧化硅是四氯化硅通过火焰水解而得的极细的无定型二氧化硅，由球状微粒组成，平均粒径在７－４０ｎｍ（纳米）之间。 气相二氧化硅按极性可分为亲水性和疏水性，其中疏水性对改善粉末涂料的工艺应用性很有利。通常在粉碎时添加粉末总量的 ０ . １－０ . ２％ 气相二氧化硅即有理想的效果。如此少的气相二氧化硅对粉末涂料的成膜和固化过程中的流动性几乎没有不利的影响。有时侯还能增加涂膜的边缘包覆能力。 但物极必反，过多加入气相二氧化硅将产生不利的作用。 从气相二氧化硅的一些物理指标看（可参见上面的表３和表４），胶体状的气相二氧化硅非常细微，以纳米来衡量其直径，具有极强的飞散性，比表面积特别大，很容易飘浮。所以如何准确而定量地将气相二氧化硅加入粉碎机，并和粉末一起粉碎过筛，是一件很困难的工作。 针对国内粉末厂的许多实际情况，这里列出三种使用方法供大家参考： • 仅生产少量的粉末，如几十或一二百公斤粉，可将预先计算并称量的气相二氧化硅和粉末半成品机械混合――手工或机器

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