近年來，粉末涂料以其固含量高、無揮發(fā)性有機(jī)物、生產(chǎn)過程能耗低、涂飾質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)深受市場(chǎng)青睞。本文聚焦粉末涂料的生產(chǎn)和應(yīng)用過程，探究粒度及粒度分布對(duì)產(chǎn)品性能的影響。

粉末涂料生產(chǎn)過程的第一步是填料和樹脂的熔融與混合，要求填料和樹脂混和均勻又不發(fā)生局部固化反應(yīng)。要實(shí)現(xiàn)這個(gè)要求，填料的粒徑和粒度分布很重要。圖1是兩種不同粒度的二氧化鈦填料。

圖1 二氧化鈦A（x 50K）

圖1 二氧化鈦B（x 200K）

從圖1看，填料A 的粒徑明顯大于B的粒徑。理論上粒徑小的填料B更容易混合均勻。然而，事實(shí)恰恰相反，是粒徑大的填料A更容易混合均勻。為了探究出現(xiàn)這種反常現(xiàn)象的原因，本文利用丹東百特儀器公司的Bettersize2600 激光粒度分析儀來測(cè)試填料A和B的粒度分布。

圖2 Bettersize2600激光粒度分析儀

圖3 二氧化鈦A和二氧化鈦B的粒度分布

如圖3所示，填料B 的粒度分布很寬，既有少量微米甚至10微米級(jí)顆粒，又有大量亞微米甚至納米級(jí)顆粒。這些亞微米和納米顆粒導(dǎo)致填料B的比表面積很大，顆粒間相互作用力很強(qiáng)，導(dǎo)致內(nèi)部團(tuán)聚現(xiàn)象加劇。從圖4的SEM圖像可以看出，填料B的這些大顆粒是由小顆粒團(tuán)聚而形成，樹脂很難進(jìn)到團(tuán)聚的大顆粒中，這就是填料B反而更難混合均勻的原因。而填料A的粒徑大部分在0.4-1微米之間，分布很窄且不團(tuán)聚，樹脂很容易分散在顆粒之間，所以更容易混合均勻。

圖4 二氧化鈦A（x 5K）、二氧化鈦B（x 50K）的SEM圖像

填料和樹脂熔融混合之后，下一道工序是粉碎和分級(jí)。粉末涂料的粒徑受到磨機(jī)、進(jìn)料速度、氣流條件和分級(jí)等影響。圖5顯示了不同的粉碎分級(jí)工藝（A和B）對(duì)產(chǎn)品粒度分布的影響。

圖5 工藝A（上）和工藝B（下）制得的樣品的質(zhì)量分?jǐn)?shù)

在圖5中，工藝A為一次分級(jí)效果，粉末涂料主要由0 - 20 μm和20 - 80 μm的顆粒組成；工藝B為二次分級(jí)效果，粉末涂料幾乎全部由20 – 80 μm的顆粒組成。說明二次分級(jí)能夠有效降低粗端顆粒（> 80 μm）和細(xì)端顆粒（< 20 μm）的占比，得到粒度分布更窄的粉末涂料產(chǎn)品。為什么粉末涂料要求窄的粒度分布？因?yàn)樵趪娡窟^程中，較大的顆粒速度快，率先落到工件表面，較小的顆粒運(yùn)動(dòng)速度慢，后落在涂層縫隙，兩者恰到好處會(huì)形成優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，兩者差距太大將影響噴涂質(zhì)量，并且，粒徑過細(xì)還容易吸濕成團(tuán)，堵住噴槍，也容易漂浮在涂膜上產(chǎn)生氣泡和針孔，影響成膜效果。

結(jié)論

高質(zhì)量的粉末涂料與填料粒度分布密切相關(guān)，通過激光粒度分析儀能有效監(jiān)測(cè)和控制填料的粒度分布，從而保證粉末涂料的性能和質(zhì)量。