粉末涂料技術(shù)研發(fā)動向（Emerging Trends in Powder Coating Technology）

為了滿足人們對極端工作環(huán)境中防護涂層性能的迫切需求，粉末涂料技術(shù)正在朝更加精準控制生產(chǎn)過程和確保經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展方向努力。功能性涂料將面對更嚴酷使用條件的挑戰(zhàn)，耐受更具侵蝕性的化學品和更高的操作溫度。建筑行業(yè)期待粉末涂料能夠更加耐用，適用不同的環(huán)境，二十年至三十年經(jīng)受住太陽的暴曬、經(jīng)得起風雨的沖刷。家電行業(yè)期待粉末涂料更加耐用，能夠適應各種各樣表面特征的家用電器和廚房器具。政府法規(guī)部門將加強對粉末涂料制造商的指導和監(jiān)管，特別是粉末涂料生產(chǎn)過程的環(huán)境保護。近年來，許多粉末涂料研發(fā)和生 產(chǎn)企業(yè)積極創(chuàng)新，取得了一批新的成果。

功能性涂料

功能性涂料一般用在極端環(huán)境條件下，那里需要超強的耐腐蝕特性和耐化學特性。涂裝管道和鋼筋用的粉末涂料就是典型的功能性涂料。石油工業(yè)正在嚴酷 的環(huán)境中開采石油天然氣，有的油氣藏埋深更深，溫度更高，鉆井設備和油氣輸 送管道甚至需要耐受 177℃(350℉)的高溫。而目前普遍采用的熔結(jié)環(huán)氧粉末涂料只能夠耐受 120℃~135℃(250℉~275℉)的高溫。近幾年在熔結(jié)環(huán)氧粉末 配方研發(fā)上已經(jīng)取得了新的突破。

韓國 Kukdo 國都化工有限公司用創(chuàng)新的環(huán)氧樹脂配方提高了熔結(jié)環(huán)氧粉末涂料的玻璃化溫度(Tg)。其投放市場的牌號 KD-2012H環(huán)氧粉末涂料的玻璃化 溫度可以超過 160℃(320℉)。固化涂膜玻璃化溫度 Tg 的意義在于低于此溫度 涂層的熱性能依然能夠維持涂層的完整性。

美國Olin 歐林化工公司研發(fā)的環(huán)氧樹脂DER 6510HT 能夠生成玻璃化溫度高達 170℃(338℉)固化粉末涂層。該產(chǎn)品也已經(jīng)投放市場。

沙特 SABIC 基礎工業(yè)公司研發(fā)的環(huán)氧樹脂能夠生成固化涂膜的玻璃化溫度 高達 200℃(392℉)。這種稱為 PPPBP-Epoxy 的環(huán)氧樹脂是 2018 年粉末涂料行業(yè)的重大成果。用其能夠使常用環(huán)氧樹脂改性，得到特定的玻璃化溫度或者可以 用酚醛或 DICY 雙氰胺類固化劑實現(xiàn)交聯(lián)。

韓國 Kukdo 國都化工有限公司的 KD-9211 是以有長鏈分子的雙酚 F 為基礎 研發(fā)成的環(huán)氧樹脂，不僅耐受井下高溫，而且耐受油井壓裂作業(yè)用的化學劑和支 撐劑(如砂和礬土)?？梢耘c多功能環(huán)氧酚醛結(jié)合使用，并用酚類固化劑固化。生成的涂膜具有很強的耐化學特性，能夠耐受一系列井下侵蝕性化學劑。

Kukdo 國都化工有限公司的 KD-420A 固化劑配制成的環(huán)氧粉末涂料特別耐 受油井水力壓裂作業(yè)和強化開采中熱水和水蒸氣管道的高濕環(huán)境。實驗室試驗表明，這種固化劑配制成的環(huán)氧粉末涂層浸泡在 90℃(194℉)熱水中 9 天后，依 然維持良好的附著力。

Kukdo 國都化工有限公司研發(fā)的 KSR-950 環(huán)氧樹脂包含環(huán)烷側(cè)基，顯著增強 了粉末涂料涂層在不銹鋼和鋁合金、鎂合金和鈦合金等有色金屬材料上的附著力。試驗結(jié)果表明，未經(jīng)化學預處理的鋁合金底材上，KSR-950 環(huán)氧粉末涂層浸泡在 90℃(194℉)熱水中 24 小時后，依然維持良好的附著力。

低溫固化聚酯

美國 Stepan 斯泰潘特種化學品公司研發(fā)了一種新型低溫粉末涂料羧基聚酯 樹脂 Rucote 9900，設計用 TGIC 異氰尿酸三縮水甘油酯固化。在低至 130℃(266℉) 溫度下烘烤，這種樹脂呈現(xiàn)極佳的固化特性和外觀。目標用途是包括無法耐受很 高烘烤溫度的多組分組件，降低生產(chǎn)線的操作溫度，提高涂裝生產(chǎn)線的運行速度，縮短工件在烘箱里的停留時間。

荷蘭 DSM 帝斯曼集團公司已經(jīng)優(yōu)化了 Uralac 低溫固化聚酯粉末涂料系列。其包括不飽和聚酯和二乙烯醚固化劑，可以在低達 120℃(248℉)溫度下固化。目標用途是液體油漆和中密度纖維板。采用紅外固化可以提高固化速度，固化時 間只有三分鐘。

涂膜厚度測量

利用幾十年前開發(fā)的磁性和渦流儀器技術(shù)可以很容易地評價涂裝并固化涂 層部件上的涂膜厚度。涂膜厚度規(guī)結(jié)構(gòu)精巧，容易使用，價格不貴。每條粉末涂料涂裝生產(chǎn)線和實驗室應當配備這樣的厚度規(guī)。但是，要測量未固化涂膜厚度卻很難。有的企業(yè)曾經(jīng)研發(fā)成功超聲波測厚儀，但是，儀器比較笨重，不方便搬運。為此，.近這類測厚儀有了新的改進。

瑞士 Winterthur 溫特圖爾儀器公司的旗艦產(chǎn)品 Coatmaster 是一款非接觸式涂膜厚度測量儀，不管粉末涂層是固化涂膜還是未固化涂膜，都可以測厚。采用的 ATO 先進熱光學技術(shù)是基于粉末涂層的熱力學以及使粉末受熱的光脈沖的響應特征。發(fā)出光脈沖后，高速紅外傳感器檢測出這個冷卻速率。應用公司獨有的算法，Coatmaster 測厚儀就能夠?qū)⒋死鋮s速率轉(zhuǎn)換成精準的涂膜厚度測量值。測量 讀數(shù)時間很快，一般只有 100~300毫秒，每隔1.5 秒就能夠迅速讀出單個測點的讀數(shù)。Coatmaster 涂膜測厚儀能夠安裝在運行速度 350 英尺/分的生產(chǎn)線上，在離產(chǎn)品 2 英寸至 48 英寸的距離上就能讀出涂膜厚度?？刂栖浖芩查g捕獲和處理 數(shù)據(jù)，如果涂膜厚度不合格就會發(fā)出報警并分析涂膜變化趨勢。

高度可靠的顏料

現(xiàn)在對于高性能著色顏料，配方工程師有了更多選擇。

美國 Shepherd Color 賽頗顏料公司與俄勒岡州立大學合作研發(fā)成用于涂料與相關行業(yè)的 YInMn 釔銦錳藍顏料。這種深藍色底紋的無機顏料是以混合金屬氧化物為基礎的，具有很強的陽光反射性，特別適合陽光下降低屋頂和其他建筑物 表面溫度。此外，其有極佳的耐受紫外線、耐化學和紅外特性。

依據(jù)鍍銀的玻璃鱗片，美國 Shepherd Color 賽頗顏料公司推出微反射鏡技術(shù)。稱為“星光 StarLight”這種..顏料具有卓越的反射和閃耀特性，專用于運輸、 建筑、電子和消費品市場。

殺菌劑

美國 Poly Group, LLC 普杜科技園集團公司研發(fā)出一種新型殺菌技術(shù) Nouvex，其用帶正電荷的混合物攻擊和消滅帶負電荷的病原菌。與其他季胺混合物不同，其沒有化學鍵聯(lián)問題，這種新型殺菌劑有巨大的分子結(jié)構(gòu)，毒性非常有限。這種殺菌劑的性能已經(jīng)通過權(quán)威實驗室測試，獲得美國環(huán)境保護局 EPA 的批準可以投入批量生產(chǎn)。這種殺菌劑有望取代銀離子、三氯生、銅和其他季胺類化學品， 而工藝幾乎不需要任何改動。

加工技術(shù)

粉末涂料的制造技術(shù)已經(jīng)取得長足進步。特別是擠出機制造商聽取了粉末制造商意見，設計出新的喂料系統(tǒng)，特別適合投喂那些輕質(zhì)低密度的預混配材料。以往這些輕質(zhì)粉末配方容易堆積在擠出機喂料口，引發(fā)擠出機喘振與可變扭矩。物料堆積嚴重影響生產(chǎn)效率，降低了制粉生產(chǎn)線的經(jīng)濟效益。

英國 Baker Perkins 貝克珀金斯公司的混合喂料系統(tǒng)根據(jù)粉末涂料生產(chǎn)特點重新設計了螺桿和喂料口，確保物料順暢進入擠出機，試驗裝置上的生產(chǎn)效率提高了34%。公司現(xiàn)有的 MPX24至MPX80擠出機都可以改用這種新的設計。

激光固化

美國 PhotoFusion Technologies 全景相機科技公司研發(fā)成功一種全新的粉末 固化技術(shù)。眾所周知，利用對流烘箱和紅外固化技術(shù)能夠加熱固化熱固性粉末涂 料。然而，PhotoFusion 科技公司另辟蹊徑，應用他們的激光技術(shù)固化粉末涂料。他們將粉末涂料鋪在表面上，再用移動的定向激光束熔融固化粉末。僅僅幾秒鐘 內(nèi)，粉末涂料就完成了熔融、流淌、固化全過程。這種激光固化技術(shù)有望用于航 天工業(yè)和汽車工業(yè)，特別是熱敏感性復合材料和塑料底材的粉末涂裝。此外，也有機會開發(fā)石油化學工業(yè)市場，特別是粉末涂料的現(xiàn)場涂裝和固化。