1 前言

    粉末涂料除基料和顏料外 ,還有一些明顯影響涂膜外觀及固化程度的重要物質(zhì) ---助劑 , 它是專(zhuān)門(mén)用于粉末涂料 ,使聚合物基料順利生產(chǎn)獲得的應(yīng)用性能而添加到粉末涂料基料中的化學(xué)品。助劑在粉末涂料的配方中起著非常重要的作用， 以致成為不可缺少的部分 .

    理想的助劑應(yīng)該具有以下特點(diǎn)：固體 ,最好是熔點(diǎn)或者玻璃化溫度在50度以上的結(jié)晶性細(xì)粉末；良好的穩(wěn)定性 ,便于儲(chǔ)存和使用；與樹(shù)脂基料或固化劑不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；應(yīng)為無(wú)色或淺色，不能使涂膜著色 ;具有特定的功能；100 %活性 ;在可能的條件下低添加量就能夠起到作用；基本無(wú)刺激性和毒性，符合有關(guān)環(huán)保安全的標(biāo)準(zhǔn)。但是在大多數(shù)情況下， 很多很有用的助劑都是液態(tài)的 ,因此常常將它們加到樹(shù)脂中或者吸附在載體上制成母料。

    2 流平劑

    流平劑的應(yīng)用已有很多年了， 而且還在不斷的發(fā)展中 .一般而言它們最主要的作用是用來(lái)防止涂膜缺陷的產(chǎn)生（ 如縮孔 、魚(yú)眼等） 并減少桔皮。同時(shí)，使用流平劑有助于改善顏料的分散性和固化過(guò)程中脫氣效果 ,增加流動(dòng)性等效果。良好的分散效果促使了顏料在體系中的分散效應(yīng)， 增強(qiáng)了色彩的均勻性及減少加工時(shí)間 .

    現(xiàn)在所使用的流平劑一般是通過(guò)消除（ 或補(bǔ)償）表面張力之間的差別來(lái)改善界面性能的 .通常當(dāng)"額外"加入一種丙烯酸類(lèi)聚合物添加劑時(shí) ,這種過(guò)量的流平劑就會(huì)遷移到熔融樹(shù)脂的表面（這種遷移一般會(huì)因其與涂料體系的不相容性而得到加強(qiáng)），從而補(bǔ)償它在基料表面和主體中的化學(xué)勢(shì)能 .當(dāng)這種丙烯酸聚合物到達(dá)表面時(shí) ,其極性主鏈留在熔融樹(shù)脂（ 或基料） 中，而烷基的側(cè)鏈則傾向于向外部逃逸，并達(dá)到某種穩(wěn)定的平衡狀態(tài)。因此， 由于整個(gè)表面定向排列的分子結(jié)構(gòu)濃度比較高， 使得整個(gè)表面張力趨向于平均。從而這種濃度效應(yīng)便消除了原來(lái)表面張力的不均一性 .粉末涂料的成膜和流動(dòng)是由表面張力和熔融黏度這兩個(gè)主要的參數(shù)所控制的 .表面張力（ 在給定溫度下） 是導(dǎo)致流動(dòng)的主要驅(qū)動(dòng)力，而唯一的流動(dòng)阻力來(lái)自于粉末在烘烤條件下的熔融黏度。因此流平劑可以被更確切的定義為表面張力改善劑 .

    從理論上講 ,要想控制粉末涂料的流動(dòng)必須有兩個(gè)先決條件：

    （1） 高的表面張力 .但是為了保證能充分地潤(rùn)濕基材 ,又不能高于基材的表面張力。

    （2） 在與空氣的交界面上表面張力必須局部均一 .根據(jù)現(xiàn)在的粉末生產(chǎn)工藝 , 粉末一般表現(xiàn)為非均一性 ,因此在不使用流平劑的條件下 ,第二個(gè)條件幾乎是不可能達(dá)到的 .

    不使用流平劑 , 粉末涂料不僅流動(dòng)性差 , 有桔皮產(chǎn)生， 而且涂膜表面傾向于產(chǎn)生針孔 .這都是由于粉末涂料熔融的表面張力之差造成的 , 這種情況下熔膜傾向于向較高表面張力的方向流動(dòng) , 從而導(dǎo)致涂膜表面非常粗糙 .粉末涂料的成膜可以被劃分為熔融階段和緊跟其后的流動(dòng)階段 .差的流動(dòng)性主要起源于第二個(gè)階段 .這些問(wèn)題通常在涂膜形成的第一個(gè)階段（ 熔融階段） 就會(huì)產(chǎn)生并且在流動(dòng)階段得到加強(qiáng) .表面缺陷是與基材無(wú)關(guān)的 , 因此不能被認(rèn)為"基材潤(rùn)濕性"不好 , 而是由"流動(dòng)性極差"所致 .高表面張力促使流平 ,但從另一方面而言 ,低的表面張力也增加潤(rùn)濕性 , 減少缺陷產(chǎn)生 ,而低的融熔黏度也促使更好的流平 .因此在實(shí)際操作中應(yīng)結(jié)合起來(lái)考慮 , 來(lái)平衡最終性能 .加入適量流平劑是解決問(wèn)題的最好辦法 .

    流平劑由于聚合單體不同及聚合方式的差異 ,因此不同的流平劑之間有產(chǎn)生不相容的可能性 .為了保證良好的潤(rùn)濕性能 , 流平劑應(yīng)均勻地分散在粉末體系中 , 生產(chǎn)過(guò)程中良好的分散是必要的 .低表面張力的污染物會(huì)嚴(yán)重地影響涂料的表面性能 .因此在生產(chǎn)或加工過(guò)程中盡量避免低表面張力物質(zhì)導(dǎo)入涂料中 ,如油污 、水汽 、硅油等 .不同的粉末體系有不同的表面張力 ,相互之間也存在干擾的可能性 .在實(shí)際生產(chǎn)安排中應(yīng)用高表面張力的品種到低表面張力品種順序生產(chǎn)以減少交

    叉污染現(xiàn)象的發(fā)生 .目前的流平劑多為丙烯酸酯的均聚或共聚物 ,而有些丙烯酸 -硅樹(shù)脂和純的硅樹(shù)脂則被認(rèn)為是"危險(xiǎn)的" .在早期的試驗(yàn)中高活性的或是不相容的硅樹(shù)脂（ 如聚硅烷） 曾經(jīng)導(dǎo)致了整個(gè)工廠的污染 , 因此人們一直對(duì)使用硅樹(shù)脂有一種抵觸心理 .但是還是有一些改性的聚硅氧烷（ 如聚醚和聚酯改性的聚硅氧烷） 能夠在不污染的情況下改善粉末涂料的流平性 .

    一般的流平劑都是黏稠的液體 , 因此通常情況下他們被以 5 %到 15 %的濃度一次性加入到樹(shù)脂中或者以 60 %到 70 %的濃度被沉淀到氣相二氧化硅上作成母料 .這樣就可以更容易地被計(jì)量 ,并易于在粉末涂料的預(yù)混合階段被均勻地分散 .因?yàn)槎趸枞菀自谕该鞣凵显斐伸F影 , 因此當(dāng)透明粉的透明度要求比較高時(shí) ,應(yīng)首選樹(shù)脂為載體。一些高分子量的熱塑性聚合物在預(yù)防粉末涂料產(chǎn)生縮孔時(shí)也是非常有效的 .例如用作流平劑的聚乙烯醇縮丁醛 ,由于他們具有較高的熔點(diǎn) ,因此很難在擠出時(shí)分散到樹(shù)脂熔融體中 , 因此不久就被液態(tài)

    的聚丙烯酸所取代 .

    3 脫氣劑

    最常用的脫氣劑是安息香 , 它作為一種固體溶劑使涂膜持續(xù)不斷地展開(kāi) , 有足夠長(zhǎng)的時(shí)間讓空氣從涂膜中逃逸出去 .安息香的化學(xué)名又叫二苯乙醇酮 ,是白色或淺黃色結(jié)晶性粉末 .在環(huán)氧體系涂膜中 ,安息香可以降低熔融體的黏度和表面張力 .但是在過(guò)烘烤時(shí)由于它可以轉(zhuǎn)化成深色的聯(lián)苯酰 , 因此會(huì)導(dǎo)致白色或灰白色的涂膜發(fā)黃 .對(duì)于一 般顏色的涂料 , 人們推薦安息香的最低加量為 0. 2 % （ 按配方總量計(jì)） .對(duì)于白色 和灰白色涂料 ,如果要牽涉到過(guò)烘烤 , 則其加量不能超過(guò)0.2 %.而對(duì)于黑色或其他深色體系可以最高加到0.8 %.當(dāng)使用一些輔助助劑（ 如一些不產(chǎn)生氣體 、不黃變的聚合物助劑） 時(shí) ,安息香的脫氣性能可以得到加強(qiáng) .安息香的合適的替代物有 : 硬脂酸 ,它具有很有效的脫氣效果和流平效果 ,但是因?yàn)樗鼤?huì)使體系的玻璃化溫度大大下降 , 因此其使用受到了儲(chǔ)存穩(wěn)定性的限制 ; 氫化蓖麻油的衍生物 ,也會(huì)改善涂膜的流動(dòng)性 ,但降低玻璃化溫度 ; 各種各樣的聚乙烯和聚丙烯臘（ 如果他們不具有消光功能） ; 單或者雙酰胺蠟 .

    為了獲得更好的脫氣效果 , 最好是根據(jù)不同體系的加工特性選擇相適宜的脫氣劑 , 將安息香和其它脫氣劑組合起來(lái)使用效果會(huì)更好。

    4 紋理劑

    這些產(chǎn)品可以為表面提供一種結(jié)構(gòu)效果 ,其特點(diǎn)是具有均一的表面紋理和均一的光澤及顏色 .加入一些不溶的或不相容的添加劑來(lái)控制粉末的粒徑、熔融黏度、熔融表面的表面張力，從而能達(dá)到所需的紋理效果。

    紋理型粉末涂料是一種統(tǒng)稱(chēng) , 有著不同的品種。如砂紋型、皺紋型、水紋型等等 ,這一類(lèi)添加劑比較特殊 .果會(huì)不明顯甚至使涂膜變得平滑 .

    （ 1） 砂紋

    早期制備砂紋型粉末涂料常用添加大量填料 ,或縮短粉末的膠化時(shí)間 , 或兩者結(jié)合起來(lái) ,其缺點(diǎn)是不言而喻的 .既影響性能 ,又給粉末加工帶來(lái)困難 .膜厚的不同會(huì)影響最終的紋理效果 .現(xiàn)在人們可以通過(guò)添加 PTFE 的聚合物或改性 PTFE 聚合物來(lái)獲

    得不同的紋理效果而且非常穩(wěn)定。

    （2） 皺紋

    皺紋型粉末涂料中 ,粉末體系中局部表面張力的突然改變將會(huì)導(dǎo)致紊亂度增加從而產(chǎn)生凹陷 , 這是我們做皺紋粉的最基本原理之一 .CAB（ 醋丁纖維素） 即是其添加劑之一。CAB 會(huì)降低涂膜的表面產(chǎn)生可控制的"缺陷" ,當(dāng)粉末加熱時(shí) CAB 在熔

    融狀態(tài)下產(chǎn)生極低的表面張力 , 和周?chē)勰┬纬杀砻鎻埩Σ町a(chǎn)生凹陷 .CAB 的最大好處在于可以和粉末其它組份一起共擠而不易產(chǎn)生露底現(xiàn)象 ,其用量一般在 0. 005 %-0. 5 %之間 ,在凹點(diǎn)處的涂料沒(méi)完全流走 , 使這些縮孔不會(huì)延伸到基材而露底。具體的加量依賴(lài)于所期望達(dá)到的效果和所使用的粉末的類(lèi)型。當(dāng) CAB 加量比較高時(shí)， 效果會(huì)不明顯甚至使涂膜變得平滑。

    （3） 皮紋

    可以使用能降低涂膜流動(dòng)性或者在基料中不熔的聚合物添加劑制作花紋粉末涂料 .比如 : 熔點(diǎn)范圍在 55 到 150 度的苯乙烯 -馬來(lái)酸酐共聚物系列產(chǎn)品（ SMA） 可以在環(huán)氧和混合型粉末中產(chǎn)生細(xì)紋和粗紋的仿皮效果 , 同時(shí)不會(huì)影響機(jī)械性能 .其推薦加量為基料總量的2 %-7 %.

    （4） 水紋

    產(chǎn)生水紋或稱(chēng)為綿綿紋的添加劑可以由一種特殊的有機(jī)鋁化合物來(lái)獲得 ,它可用于環(huán)氧 、混合型及TGIC 體系中產(chǎn)生水波紋 ,其中有機(jī)鋁化合物可以單獨(dú)作為環(huán)氧粉末的固化劑 , 加量在 10 %-15 %, 完全固化可得到機(jī)械性能良好的無(wú)光表面 .當(dāng)加量超過(guò) 10 %時(shí) ,可以得到非常漂亮的細(xì)小而均勻的皺紋涂層 .調(diào)節(jié)填料量及添加劑量可獲得不同表面光澤和紋理大小的水波紋 .通過(guò)適當(dāng)?shù)呐浞秸{(diào)整還可獲得特殊的表面紋理結(jié)構(gòu) , 具有很強(qiáng)的立體感。

    5 消光劑

    消光劑定義為一種專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)用來(lái)降低粉末涂料光澤的產(chǎn)品 , 同時(shí)它又不會(huì)影響樹(shù)脂體系的化學(xué)定量關(guān)系 .和液體涂料相比 , 粉末涂料的消光更加困難 ,采用同樣的方法往往難以奏效 .在液體涂料中涂膜干燥時(shí)顏填料向表面遷移 , 由于顏填料聚集導(dǎo)致粗糙度增加而產(chǎn)生了既定的消光效果 ; 然而粉末涂料由于不含溶劑在固化過(guò)程中黏度相當(dāng)大 , 那種從低黏度向固態(tài)相的遷移并不容易發(fā)生 , 顏填料無(wú)法在涂膜表面的大量聚積 , 因此粉末涂料的消光具有一定的特殊性 .

    粉末涂料的光澤可以大致劃分為 5 個(gè)等級(jí) : 高光[ high] >85 %、標(biāo)準(zhǔn)[ standard] 70 % -85 %、半光[semi -gloss or satin] 40 %-70 %、低光[ low] 15 %-40 %和無(wú)光[matt] <15 %.在整個(gè)粉末涂料系統(tǒng)中消光的品種占有相當(dāng)大的比重 .一般而言粉末涂料的消光可通過(guò)以下幾種方法來(lái)實(shí)現(xiàn) .

    （1） 填料添加法（2） 添加不相容的物質(zhì)（3） 干混法（4） 一次擠出法