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气相法氧化铝在粉末涂料中应用性能的研究
2020年03月12日    阅读量:16309    新闻来源:中网信息 ChinaNews360.com  |  投稿

文/李政法, 邱钦标, 刘莉, 杨晓春, 张瞳

广州吉必盛科技实业有限公司


摘要: 介绍了粉末涂料的主要特点及其分类, 简述了影响粉末涂料工艺的主要技术指标。还介绍了气相法氧化铝的特性及技术指标, 针对粉末涂料的实际应用情况, 描述了气相法氧化铝在提升粉末涂料耐腐蚀性、上粉率、流动性及耐磨性能的应用性能研究, 为粉末涂料行业使用气相法氧化铝提出了指导性的建议, 简述了气相法氧化铝的发展现状和前景。


1 粉末涂料简介

粉末涂料始于20世纪50年代, 是一种固含量为100%,且没有有机挥发物(VOC) 产生的环保型涂料, 具有节省能源、减少污染、工艺简单、易实现工业自动化、涂层性能优异等特点涂料在线coatingol.com。粉末涂料是由聚合物、颜填料和助剂组成的粉状涂料。粉末涂料是成分百分之百为固体粉末状的涂料, 完全可采用全自动喷涂。粉末涂料可一次性形成较厚的涂层, 喷涂过程中过量的粉末涂料, 可通过回收系统装置而达到回收再利用的目的, 因此粉末涂料几乎可达百分之百的使用率, 使得涂装行业减少了对废弃物的处理, 同时对环境污染的程度降至最低。液体涂料中由于含有有机溶剂, 易造成溶剂挥发至大气层中污染环境, 而粉末涂料不含毒性, 不含溶剂和不含挥发有毒性的物质, 具备节能、对环境友好的优点。

由于粉末涂料从固化成膜过程, 可将其分为热固性粉末涂料和热塑性粉末涂料。热塑性粉末涂料含较大分子量和无极性基团的热塑性树脂为主要成分, 需要较高的温度才能充分地熔融、流平。目前市场常用的热塑性粉末涂料中具备较特殊的性能, 如聚烯烃粉末涂料具备强耐溶剂性, 聚偏氟乙烯具备优异的耐候性等。而热固型涂料采用的分子质量小的热固型树脂, 在一定的温度下, 与固化剂进行交联反应, 形成网状结构的大分子涂层。与热塑性涂料相比, 由于热固型涂料是采用分子量小的树脂, 涂层的流平性较好、具备强耐腐蚀和机械性能等。目前粉末涂料存在边角上粉率较低、流动性较差、固化要求较高以及固化后的涂膜存在缺陷等主要缺点。

粉末涂料在静电喷涂的过程中, 由于粉末是通过借助空气推力等外力均匀分散喷涂到工件表面, 因此需要粉末涂料保持较好的流动性, 同时产品在储存过程中需防止出现结块现象。同时由于法拉第笼效应的存在, 喷涂过程中常出现粉末涂料无法有效喷涂到工件表面, 影响了粉末涂料的上粉率。流动性和上粉率是粉末涂料施工的重要技术指标, 气相法氧化铝具有颗粒细、可分散性好和表面带正电等特征, 可作为粉末涂料的有效填料, 添加后有助于改善粉末涂料的流动性、上粉率、耐腐蚀等各方面性能。


2 气相法氧化铝简介

气相法氧化铝在粉末涂料中应用性能的研究   中网信息,ChinaNews360.com

气相法氧化铝是由三氯化铝、氧气及氢气经高温燃烧水解而生成的一种纳米级的蓬松粉体, 其原生粒径大小在7~40nm之间。气相法氧化铝具有颗粒细、纯度高、光学性能好、可分散性好和表面带正电等特征, 目前广泛地应用于涂料、油墨、高光相纸、光电陶瓷、照明产品等领域, 是一种重要的无机纳米新材料。

气相法氧化铝在粉末涂料中应用性能的研究   中网信息,ChinaNews360.com

3 气相法氧化铝在粉末涂料中应用性能研究

3.1 提升粉末涂料耐腐蚀性

随着我国工业发展迅猛, 管道在化工产品输送、城镇供水、污水处理等领域的应用已十分广泛。目前输送油、气的管道主要安装在复杂的土壤环境中, 所输送的介质大部分具有腐蚀性, 因此管道内、外壁都可能遭到腐蚀。如果管道没有做好防护被腐蚀穿孔, 容易造成气、油泄露, 不仅中断其运输过程, 还会严重污染环境, 严重的时候甚至可能引起火灾, 造成危害, 因此在设计管道的时候需要考虑安装环境对管道的磨损、腐蚀影响。这些设备都需要进行涂层以防护, 通过在其表面附上的涂层以提升其使用寿命及其安全性, 因此在这些领域中的应用中对涂料耐腐蚀性的要求很高。

在粉末涂料中加入气相法氧化铝作为增硬剂, 实现涂层硬度性能提升。氧化铝具有较大的比表面积和高表面活性, 具备与基体良好的亲和能力及较强的化学稳定性。在普通防腐涂层中填料与树脂间容易被具有腐蚀性的介质渗透, 出现腐蚀现象。在添加气相法入氧化铝后, 喷涂后涂膜表面会形成紧密、均匀的氧化膜保护结构, 屏蔽了腐蚀介质, 实现对涂层表面防护, 起到耐腐蚀的作用。同时在粉末涂料中添加的气相法氧化铝不会对涂层的透明度和相容性有影响, 能保证较好的装饰效果, 还能实现涂层防护。经研究表明在试验条件下, 氧化铝增强无机硅酸锌涂层的耐蚀性提高了6倍, 涂层的滑动摩擦因数为0.2左右,耐磨损性能提高了3倍。


3.2 提升粉末涂料的上粉率

在粉末涂料生产和应用中, 粉末涂料的上粉率一直是困扰着厂家及客户的主要问题。如果粉末上粉率较低时, 在施工过程中会出现大量粉末回落, 粉末的利用率降低, 喷涂速度也降低, 直接影响了工艺的连续性及大幅度降低其经济效益。

在喷涂过程中, 摩擦枪用粉末的颗粒大小控制严格, 由于粉末粒子必须以一定速度与枪管内壁发生剧烈摩擦才能带上足够正电荷, 实现粉末吸附在工件上, 如果粉末带电量太小, 静电引力低, 上粉率就会降低。因此从喷涂机理可知静电喷涂的主要吸附力是静电力, 粉末上粉率的高低, 主要取决于粉末颗粒带电的多少。

目前许多行业在粉末涂料中加入气相氧化铝以实现涂料上粉率的提升。氧化铝自身是带大量正电荷, 能够有效改善粉末的摩擦带电性, 并在喷涂过程中有效克服法拉第笼效应, 适用于静电喷涂的工艺。在喷涂过程中, 氧化铝颗粒会均匀分布在基质表面, 有效增强粉末涂料的摩擦带电性, 增强静电引力,粉末能更好地吸附在工件上, 提高粉末上粉率, 降低粉末回收率, 提升了粉末的利用率。


3.3 提升粉末涂料流动性

粉末涂料的流动性较低时, 呈现粉末形状不规则、粉末颗粒粘连、颗粒较大、松散度差的现象。在喷涂过程中利用流动性低的粉末涂料, 施工过程会出现回收粉量高, 利用率降低,喷涂速度缓慢等问题, 直接影响了工艺的连续性及大幅度降低其经济效益。因此有必要提高粉末涂料的流动性来提高效率,同时保证粉末涂料的产品质量及稳定性的提升。

经研究发现通过加入气相法氧化铝纳米材料, 有效降低粉末之间的粘连, 起到提升流动性的效果。在粉末涂料出片粉碎阶段通过加入一定量的气相法氧化铝并充分搅拌, 由于气相法氧化铝具有独特的纳米结构及表面带正电, 使其有序地结合在基质颗粒的表面, 形成一层有序外层包覆, 与基质颗粒整体进行有序的运动, 有效降低颗粒与颗粒之间的静电引力, 同时避免由于范德华力、吸潮、颗粒磨擦等现象产生的粉末间的粘连, 有效提升了粉末的流动性, 粉末的松散程度也显著提升,有效防止粉末涂料的结块现象。


3.4 提升粉末涂料的耐磨性能

随着科技的发展, 机械在现代工业中作用越来愈大, 但是机械零件磨损失效对企业来讲也是一种损失, 机械零件磨损主要发生在材料接触的表面, 目前提高机械零件使用寿命最前沿的科技就是在金属材料表面涂覆一层陶瓷膜降低磨损, 在金属基陶瓷涂层的制备中需要添加气相法纳米氧化铝提高其性能,由于纳米氧化铝的分散性高, 其粒度分布非常均匀, 并且具有很高的比表面积、硬度和纯度, 因此气相纳米氧化铝在涂层骨料中的添加量对于涂层的均匀分散有着至关重要的影响。当纳米氧化铝添加量达到2%时, 涂层表面形貌相对光滑平整, 并且涂层与基体结合非常紧密, 涂层内部结构也非常的致密均匀, 可以大大提高涂层的耐磨性能和强度, 提高金属部件的使用寿命。


4 结语

气相法氧化铝作为一种性能优越的无机纳米材料, 在提升粉末涂料性能方面起到关键作用。目前广州吉必盛已掌握气相法氧化铝的核心生产技术, 并拥有该项生产技术的自主知识产权, 产能已达到300吨/年, 未来还将开展技术改造实现产值更高、品质更高的气相法氧化铝生产线。目前已经将气相法氧化铝推向国内市场, 提升了国产气相法氧化铝在国内市场的占有率, 从而降低该类产品的成本, 有利于推动国内粉末涂料行业往更环保、更高端的方向高速发展。今后将继续开展气相法氧化铝在其他领域的应用, 开拓国际市场, 使国产气相法氧化铝产品走向国际, 气相法氧化铝具备不错发展前景。



标签:工业涂料涂装应用技术中心粉末涂料
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