Ningbo Paint and Coating Industry Association
摘要:中國材料工業發展迅猛,涂料是一種較為常用的保護及裝飾性材料,涂料研發符合當前中國環保及各領域性能需求,功能性粉末結合到涂料科研工作中可以有效提升涂料研發產品的性能,文章分析了當前功能性粉末涂料的發展現狀,并積極展望了其未來。
引言 功能性粉末是具有抗菌能力、耐腐蝕性能等特殊功能的粉末,將其與材料復合可以有效提升材料的功能性,涂料的使用環境較為特殊,其功能性需求較高。 在涂料研發過程中積極結合功能性粉末材料技術可以有效提升涂料涂裝作業的整體效果,尤其針對鋼材料、醫用材料等的涂料應用工作非常有益。 1 功能性粉末涂料及發展概況
不同的場合對涂料的應用要求不一樣。功能性粉末涂料針對的是一些特定場合,可以很好的起到保護裝飾的作用,同時還具有防輻射、防水、絕緣、耐高溫、防腐蝕等非常多的特殊性能。
實際應用中功能性粉末涂料可以分為抗菌型、耐熱型、防腐蝕型、疏水型以及耐候型等多種類型,另外還有新興的涂鴉型和防蚊型。
隨著時代的發展,粉末涂料的發展也得到了很大程度的推進,在生產工作中要讓粉末涂料實現功能,就需要做好涂料的配方。
根據實際狀況來添加所需要的物質,根據配方內容來做好物質的規劃,通過實際狀況來改變物質的分子結構,使功能性粉末涂料能夠真正發揮出自己的作用,涵蓋人們生活的方方面面。
比如可以用在軍工設備、公路交通、管道設施、海洋設施以及能源設施等多項領域。
技術的發展必然會讓功能性粉末有更廣闊的應用市場,而相關方面的法律法規也會日趨完善,粉末涂料會成為未來的應用趨勢。
從歷史上來看,粉末涂料最早是從20世紀50年代起就開始生產并投入使用。普遍來說,國際上每一個國家都是本國生產粉末涂料、本國消費,以至于國際貿易量很小。
我國是在1965年開始粉末涂料產業的發展和規劃。該產業是在和家電、家具、建筑行業等一系列行業同步發展中逐漸完善成熟,并取得了很大的市場認可。
同時,我國的粉末涂料產量和銷量都進入了高速增長時期,其中2017年增長率13%。
我國粉末涂料主要包含環氧聚酯粉末涂料,相對應的比較高檔的氟碳、丙烯酸類涂料則比較少,在市場上占有比例不到1%。
隨著時間的推移,我國的粉末涂料市場出現了供大于求的局面,并且功能性涂料的發展處于一個緩慢的階段,在實際應用中沒有取得很好的效果。
與之相對應的是,外資企業在高端粉末涂料上有80%份額,這代表著我國行業創新力不足,高端技術水平落后,還需要繼續發展[1]。
2 功能性粉末涂料的種類及現狀
2.1 重防腐粉末涂料
數據顯示,每年各國都會因為腐蝕的問題出現很嚴重的損失,這部分損失占到了國民生產總值的2%~4%,實際危害性大于自然災害以及其他事故損失總和。
要想降低腐蝕造成的損失,可以從實際情況出發來做好零部件的防腐工作,及時的涂防腐涂層,根據實際狀況來做好隔離工作。
要注意結合具體情況來做好調整,從各個層面出發來確保涂層可以長期使用。通常來說防火涂料有不同的等級區分,分別是一般防腐和重度防腐。
其中,一般防腐的年限是5~10年,重度防腐有更好的附著力,實際應用上可以有更好地抵抗腐蝕介質滲透性的作用,并且也有化學抗性,耐久性較強,有很高的防腐價值,使用年限為30年,并且使用時防腐效果提升4~5倍。
從業人員從各個施工條件的限制出發,主要將液體涂料用作重防腐涂料,應用在了建筑鋼筋、石油天然氣輸送管、精密儀器、飲用水輸送管以及鑄鐵閥門等種種位置,使其能夠真正發揮對應的作用。
2.2 耐候性粉末涂料
實際應用時耐候性粉末涂料可以很好地經受環境的考驗,即使在戶外也可以很好地發揮功能效果。
很多粉末涂料在應用時會因為污染、暴曬、溫度等一系列的環境變化而出現老化降解,尤其是日曬暴曬是最常見的自然作用力,可以長期持續地破壞涂層。
涂層樹脂中含有可以吸收太陽紫外光的基團能夠進一步導致聚合物鏈光化學降解反應,并出現聚酯涂層分子鏈斷裂,最后導致黃變和褪色以及粉化。
另外如果一個區域出現了酸雨,那么這些酸性物質可以和涂層的高分子成膜物等堿性物質以及金屬化合物反應,然后出現降解,讓涂層本身變色失光。同時也會出現銹蝕的情況。
要讓戶外裝飾能夠持續發揮出對應的效果,就要重視耐候型粉末涂料的升級和應用。
無論是在工程機械、交通運輸還是室外裝飾上,都要注意粉末涂料耐候性的控制,結合實際情況讓耐候性粉末涂料能夠更好地發揮出對應的作用。在業界學者研究中,通過無機復合粉末材料的配合能夠提升耐候性涂料的效果。
2.2.1 實驗配方
聚酯樹脂P6600,600g;TGIC,45g;潤濕劑P588,10g;安息香,3g;蠟粉PE520,2g;光亮劑701,5g;硫酸鋇,257g;消光劑DT3329,15g;鈦白粉TR33,60g。這一涂料在檢測中表現的耐沖擊性為50F。
2.2.2 實驗過程
(1)依據配料表將各種原料按照相應的比例放入袋中,并充分搖勻,然后將配制好的原料倒入料斗中,將主電機打開后,緩緩擠出原料,雙棍上接通冷卻水以后,把擠出的物料導入棍筒上,緩慢拉出,收集約500~600g的樣品放入袋中,并將其敲碎。
(2)取出約200g敲碎后的物料,放入電磨中充分研磨粉碎,再使用180目的篩網過篩。過篩后倒入帶有噴槍的噴壺,將噴槍電壓設置為50~70kV,將充分研磨好的物料噴涂在去油污鐵板基材上,厚度保持在100~200μm之間,噴涂完畢后在200℃的溫度下烘烤10min左右。
(3)每個樣品都噴涂三塊樣板,10min后取出,在常溫環境下冷卻,冷卻完畢后,使用相應的設備檢測涂膜的實際厚度、光澤感以及顏色等。
2.2.3 實驗結果
銳鈦鈦白粉是一種相對不太穩定的材料,在實驗室操作1000h時會出現難以控制的色差變化,會給涂料整體涂抹效果造成影響,且導致漆膜整體光澤感降低。
這主要是因為銳鈦鈦白粉材料表面離子具有一定的化學活性,隨著試驗推進會出現化學變化從而影響色澤,這也就會導致涂料出現老化問題;
所以根據這一實驗成果分析,在具體涂料生產中為了保證耐候性,鈦白粉應盡量避免選用有化學活性的銳鈦鈦白粉,而盡量選擇金紅石鈦白粉。
2.3 抗菌粉末涂料
實際應用中,抗菌性粉末涂料能阻止微生物生長繁衍,在使用過程中殺死微生物。很多公交車、醫院等公共場合都會使用抗菌粉末涂料,以此來避免病菌污染及傳播。
相關的設計人員需要能夠從實際情況著手,合理地使用有抗菌性能的涂層,根據實際情況來做好清潔工作,提升建筑物墻面的抗菌效果。
目前來說,全世界對抗菌涂層的需求量越來越大,很多公司也都相繼作出有抗菌性能的產品。
然而實際應用中,這些抗菌涂層材料沒有取得很好的效果,一些活性成分測試分析不夠徹底,導致實際應用很容易出現耐久性減弱、以及抗菌劑流失的情況,最后喪失了抗菌的效果。
而且在進行抗菌涂層設計的時候,存在著一些銀離子等重金屬,這些金屬會對兒童產生危害。
市面上依舊需要一款能夠有很好的耐久性的、并且毒性低的抗菌涂層投入使用。相關企業以及從業者還需要持續的研發。
2.4 耐高溫粉末涂料
不同產業有不同的環境。有一些行業和環節非常重視耐高溫性。于是耐高溫粉末涂料應運而生。
這種類型的粉末量有比較好的耐熱性能,同時投入實際使用時還有好的耐腐蝕性以及耐候性。
涂料可以很好地應用在烹飪、大功率燈飾、高溫爐、汽車零件等不同的領域,可以體現出比較好的應用效果。
尤其是200℃以上的高溫的時候,很多涂層會出現變黃褪色,這時候,如果粉末涂料可以耐高溫,就可以更好地投入生產應用。
2.5 超疏水粉末涂料
超疏水性涂料是一種特殊的新型涂料,水滴接觸角超過150°,與此同時滑動角小于10°,這導致水滴幾乎可以呈球形,并且很順利地通過滾動來清除帶走整個涂層表面存在的塵土。
這使得涂層具有很好的自我清潔能力,起到應用效果。除了自我清潔能力,疏水涂層還有很好的防腐蝕性,應用前景非常廣闊。
但是這其中有一個問題,那就是耐久性上達不到要求。要想使疏水涂層得到更好的發展,行業就需要從三個方向來做好技術層面的改進。
首先就是要做好超疏水涂層的設計優化,使其更具備耐久性,可以很好地延長應用壽命。
第二個方面是,可以選擇降低疏水性的效果,但提高耐久性,從綜合層面上讓疏水性材料更好地發揮對應的作用。
第三個方面是制備多功能粉末涂料,將不同的功能組合在一起,使粉末涂料同時具有疏水性、耐候性、防腐蝕性等等。這些思考方向實踐起來非常困難,還需要持續努力、投入精力在研發和安排上[2]。
3 功能性粉末涂料未來發展
當前還有一種較為常見的新型功能性材料,就是自愈性粉末涂料,這種涂料材料的應用可以有效提升自愈功能粉末與涂料材料的節能效果,保證粉末土層整體自愈效果。
當涂料結構發生的機械性破損時涂料中的功能性粉末可以釋放出自愈合成成分對結構進行作用,從而保證涂層結構的穩定性,自愈性粉末涂料是未來功能涂料研究的重要方向。
未來我國功能性粉末涂料研發還會向著更加環保以及功能性方向發展,汽車及船舶制造等行業的涂料應用中應積極應用功能性涂料,保證結構防護效果。
4 結語
總之,功能性粉末與涂料研發的結合可以有效提升涂料功能性以及應用的整體效果,為各領域發展提供更大的技術保障,而在未來的研發過程中還應積極投入資金提升納米粉末以及涂料的研發,同時還應積極優化粉末涂料的結合效果,為涂料技術有效發展提供更大助力。
來源:粉末登場