新型粉末涂料的研究进展

几种新型粉末涂料的最新研究进展
（文章作者于国玲等，摘自《现代涂料与涂装》2020年10月第23卷第10期）
0 引言
目前，受法规的限制和政策的约束，溶剂型涂料市场逐渐萎缩，水性涂料和粉末涂料作为环境友好型涂料进入快速发展时期，特别是粉末涂料具有无溶剂、100%成膜、零VOC、能耗低、原料利用率高、无“三废”排放等优点，属于绿色环保产品，因此，近年来很多科研机构与生产厂家加大了对粉末涂料的研究并取得了一定的进展。本文着重介绍几种新型粉末涂料的最新研究进展。
1 新型粉末涂料的最新研究进展
1.1 自行车用低温固化粉末涂料
梁泳田等以环氧树脂E-12为基体树脂，选用酚类作固化剂，以2，4-二甲基咪唑为固含促进剂，以气相二氧化硅为抗结团助剂，制备出一种自行车用低温固化粉末涂料。当m(2,4-二甲基咪唑)=0.4%、m(气相氧化硅)=0.2%、m(固化剂)：m(E-12)=1:25时，固化条件130℃*20mi，附着力0级，铅笔硬度2H，耐冲击性50cm,耐中性盐雾500h,可用作自行车底漆的涂装。
1.2 PVDF氟碳粉末涂料
纪志勇等先制备出环氧改性丙烯酸树脂，然后与聚偏二氟乙烯(PVDF)树脂制备出PVDF氟碳粉末涂料。研究结果表明，环氧树脂改性后提高了丙烯酸脂与PVDF树脂的相容性，涂膜与基材的附着力显提高。当环氧树脂的用量为丙烯酸树脂质量的1.5%时，涂膜的光泽、附着力等综合性能较好，三级粉碎技术可使粉末涂料的粒径降至30μm。在公共场馆、高档幕墙、海洋工程、核电工业、石化和电子等领域都有阔的应用前景。
1.3 不锈钢粉重防熔结环氧粉末涂料
邓富康等以E-12为成膜物，以双氰胺(DICY)为固化剂，以云母粉和不锈钢粉SUS 444为复合填料，选用聚丙烯酸酯流平剂GLP588,以安息香为消泡剂，添加聚酯树脂和乙烯树脂改性树脂制备出一种海底石油天然气管道用不锈钢粉重防熔结环氧粉末料。当m(聚酯树脂)：m(乙烯树脂)=6:4、m(聚酯树脂+乙烯树脂)=5%、m(DICY)=7%m(sus444)：m云母粉)=6:4、m(SUS 444+云母粉)=35%时，涂层附着力1级，耐化学品性和耐阴级剥离性好，可满足海底石油天然气管道20年的防腐蚀要求。
1.4 聚酯/TGIC热转印粉末涂料
林锡恩等以聚酯树脂NH3295为成膜物，以三（环氧丙基)异氰脲酸酯(TGIC)为固化剂，GLP588为流平剂，安息香为消泡剂，添加不同的固化促进剂制备出热转印粉末涂料，并研究了胺类鎓盐、叔胺和膦类固化促进剂对涂料性能及转印效果的影响。结果表明，膦类促进剂转印效果较好，叔胺类促进剂2-甲基咪唑固化促进作用最强，胶化时间225s;鎓盐促进剂可使涂层具有较好的耐热性；胺盐对涂层的耐候性影响较大，当m(苄基三乙基氯化铵)=0.08%时，UVA加速老化1000h保光率只有65%；固化促进剂加入后提高了贮存试验后的固化程度，综合考量，乙基三苯基溴化磷和2-甲基咪唑最优。
1.5 高耐候易清洁粉末涂料
欧阳建群等以高羟值聚酯树脂搭配中羟值聚酯树脂为主要成膜物，以异氰酸酯为固化剂，添加纳米二氧化硅、氟碳树脂与氨基改性低聚物，制备出一种高耐候易清洁粉末涂料。结果显示，氟碳树脂的加入降低了涂层的表面能，提高了涂膜的耐候性和耐化学品性；纳米二氧化硅的适量添加可提高涂层对水的接触角；氨基改性低聚物降低了涂层的表面张力；当m(纳米二氧化硅)=3%、m(高羟值聚酯树脂)：m(中羟值聚酯树脂)=1：1、m(端羟基聚酯树脂)：m(氟碳树脂)=4:1~1:1时，涂层对水的接触角大于120°，耐沾污性1级，耐中性盐雾1000h,可用于户外空调、交通通讯设施等。
1.6 低温固化透明罩光粉末涂料
李光等以高环氧当量丙烯酸树脂为主搭配自制GMA树脂，选用十二烷二酸(DDDA)为体系的固化剂，以双酚A环氧聚酯为固化促进剂，制备出一种低温固化透明粉末涂料。结果表明，当m(高环氧当量丙烯酸脂)：m(自制GMA树脂)=7:3、m(高环氧当量丙烯酸树脂+自制GMA树脂)=77%、m(DDDA)=22%、m(双酚A环氧聚酯)=1%~5%、m(二氧化硅)=1%时，涂料155℃x20min固化，弯曲试验0.31cm,耐水24h,耐中性盐雾1000h,作为低温固化罩光涂料，在高档五金、汽车配件、建筑装饰等领域有广阔的应用前景。
1.7 低温固化疏水/石墨烯防腐粉末涂料
卜庆朋等以环氧树脂E-12为基体树脂，以K-7318为固化促进剂，以SA-186为粗糙剂，选用改性酚类为固化剂，加入氟蜡、氟树脂改性的纳米SiO2和石墨烯功能填料，制备出一种低温固化疏水/石墨烯防腐粉末涂料。对涂层性能的测试与表征结果表明，K318降低了涂料的固化温度，氟蜡和氟树脂改性的纳米SiO2的加入显著提高了涂层的疏水性能，石墨烯的加入提高了涂层的防腐蚀性能。
1.8 聚苯胺环氧树脂防腐粉末涂料
宋哲等先将苯胺溶于浓盐酸溶液中，得到物质的量比为1:1苯胺盐酸溶液。将苯胺与过硫酸铵配制成物质的量比为4:5的苯胺过硫酸盐溶液，然后将苯胺过硫酸盐溶液缓慢滴加入苯胺盐酸溶液中得到聚苯胺(PANI)溶液，洗涤、烘干制得盐酸掺杂PANI粉体。以此为功能填料，制备出聚苯胺/环氧树脂防腐粉末涂料。表征结果显示，PANI苯环结构上的活泼氢，对环氧树脂的固化有促进作用。固化条件165℃x15min,涂膜的耐中性盐雾性能比无PANI及以磷酸盐为防腐填料的涂层更好。
1.9 高耐候双组分消光粉末涂料
何涛等用多元酸单体（间苯二甲酸）与新戊二醇、三羟甲基丙烷，以有机锡为催化剂在250℃的温度条件下进行酯化反应后，加入酸解剂再真空缩聚，得到酸值为51.0 mgKOH/g的高酸值树脂A以及酸值为21.4 mgKOH/g的低酸值树脂B。以这两种树脂为基体树脂，以三(环氧丙基)异氰脲酸酯(TGIC)为固化剂，分别与颜填料、助剂配制成两种粉末涂料，即为双组分消光粉末涂料的两个组分，使用前1:1混匀喷涂，固化条件200℃×10min。对涂层性能的测试结果显示，双组分涂膜光泽度23%，水煮24h后保光率50%以上。用NH3307聚酯制备的常规消光粉末涂层的光泽度为32%，水煮6h后保光率低于50%，双组分消光粉末涂层的耐人工老化500h后保光率为70%，耐老化时间是常规消光粉末涂层的两倍以上。
1.10 家电用耐温聚氨酯粉末涂料
家电的表面温度通常低于100℃，如果用有机硅耐高温粉末涂料会造成质量过剩，而且耐油性不能满足要求。东莞艾仕得华佳涂料有限公司的程坚以中羟值聚酯树脂为主体树脂，配以少量低羟值聚酯树脂和环氧树脂作为成膜物，固化剂选用封闭型异氰酸,添加适量助剂和耐温颜料制备出一种家电用耐温聚氨酯粉末涂料。通过对配方的优化调整后涂层的性能如下：60°光泽90%，耐冲击性50cm,铅笔硬度3H,耐热(71℃)168h,耐划痕9N,柔韧性、耐洗涤剂和耐油性好，可用于空调、冰箱、灶具、烟机等家电的涂装。
1.11 新型防静电粉末涂料
王闻天介绍了一种新型防静电粉末涂料的制备工艺—外加法,把导电填料的添加与涂料生产彻底分开。外加导电填料可以改变传统内加法导电填料利用效率低、上粉率低、无法保证喷涂厚度和涂层电阻无法控制等弊端，无需改变涂料原有性能，操作简单、便捷，提高了批次间的稳定性。选择不同的导电填料和喷涂厚度即可控制涂层的导电效果，涂膜越薄，导电性越好；涂膜越厚，导电性越差。在膜厚相同的情况下，导电填料越多电阻值越低，导电越稳定。在石化防腐、电力设备、化工安全、电子信息等领域都有广阔的应用前景。
1.12 新能源汽车电池用薄涂绝缘粉末涂料
尹臣等选用有机氯含量低、电击穿强度优良的两步法环氧树脂E-12为主体树脂，以潜伏性双氰胺为固化剂，硅微粉作绝缘填料，添加咪唑类固化促进剂制备出一种新能源汽车电池用绝缘性能优异的薄涂粉末涂料。对涂层性能的测试结果显示：潜伏性双氰胺的用量对涂层的耐压、耐冲击和耐电解液性能影响较大；咪唑类固化促进促进剂的最佳用量为0.3%~0.6%；配方优化后喷涂膜厚0.10~0.15mm,固化条件为200℃×10min,涂层的耐电解液(60℃)24h,耐压(2kV)60s,耐热(85℃)1000h,耐冲击和耐腐蚀性合格，可应用于新能源汽车动力电池等。
2 结语
虽然对粉末涂料的研究取得了一定的进展，但这些研究大多集中在对热固性粉末涂料的研究。提高现有粉末涂料的性能、拓展其应用领域、开发高性能新型功能型粉末涂料、研发高性能粉末涂料用助剂、粉末涂料用树脂的复合改性、功能填料在粉末涂料中的分散及应用以及与水性涂料的配套等是今后的研究方向。