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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 , 它是專門用于粉末涂料 ,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：固體 ,最好是熔點或者玻璃化溫度在50度以上的結(jié)晶性細(xì)粉末；良好的穩(wěn)定性 ,便于儲存和使用；與樹脂基料或固化劑不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；應(yīng)為無色或淺色，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防止涂膜缺陷的產(chǎn)生（ 如縮孔 、魚眼等） 并減少桔皮。同時，使用流平劑有助于改善顏料的分散性和固化過程中脫氣效果 ,增加流動性等效果。良好的分散效果促使了顏料在體系中的分散效應(yīng)， 增強了色彩的均勻性及減少加工時間 .

    現(xiàn)在所使用的流平劑一般是通過消除（ 或補償）表面張力之間的差別來改善界面性能的 .通常當(dāng)"額外"加入一種丙烯酸類聚合物添加劑時 ,這種過量的流平劑就會遷移到熔融樹脂的表面（這種遷移一般會因其與涂料體系的不相容性而得到加強），從而補償它在基料表面和主體中的化學(xué)勢能 .當(dāng)這種丙烯酸聚合物到達(dá)表面時 ,其極性主鏈留在熔融樹脂（ 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， 由于整個表面定向排列的分子結(jié)構(gòu)濃度比較高， 使得整個表面張力趨向于平均。從而這種濃度效應(yīng)便消除了原來表面張力的不均一性 .粉末涂料的成膜和流動是由表面張力和熔融黏度這兩個主要的參數(shù)所控制的 .表面張力（ 在給定溫度下） 是導(dǎo)致流動的主要驅(qū)動力，而唯一的流動阻力來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必須有兩個先決條件：

    （1） 高的表面張力 .但是為了保證能充分地潤濕基材 ,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 , 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階段 .差的流動性主要起源于第二個階段 .這些問題通常在涂膜形成的第一個階段（ 熔融階段） 就會產(chǎn)生并且在流動階段得到加強 .表面缺陷是與基材無關(guān)的 , 因此不能被認(rèn)為"基材潤濕性"不好 , 而是由"流動性極差"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 .因此在實際操作中應(yīng)結(jié)合起來考慮 , 來平衡最終性能 .加入適量流平劑是解決問題的最好辦法 .

    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 .為了保證良好的潤濕性能 , 流平劑應(yīng)均勻地分散在粉末體系中 , 生產(chǎn)過程中良好的分散是必要的 .低表面張力的污染物會嚴(yán)重地影響涂料的表面性能 .因此在生產(chǎn)或加工過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 -硅樹脂和純的硅樹脂則被認(rèn)為是"危險的" .在早期的試驗中高活性的或是不相容的硅樹脂（ 如聚硅烷） 曾經(jīng)導(dǎo)致了整個工廠的污染 , 因此人們一直對使用硅樹脂有一種抵觸心理 .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量 ,并易于在粉末涂料的預(yù)混合階段被均勻地分散 .因為二氧化硅容易在透明粉上造成霧影 , 因此當(dāng)透明粉的透明度要求比較高時 ,應(yīng)首選樹脂為載體。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 ,因此很難在擠出時分散到樹脂熔融體中 , 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 , 有足夠長的時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 .但是在過烘烤時由于它可以轉(zhuǎn)化成深色的聯(lián)苯酰 , 因此會導(dǎo)致白色或灰白色的涂膜發(fā)黃 .對于一 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） .對于白色 和灰白色涂料 ,如果要牽涉到過烘烤 , 則其加量不能超過0.2 %.而對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 ,安息香的脫氣性能可以得到加強 .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 ,但是因為它會使體系的玻璃化溫度大大下降 , 因此其使用受到了儲存穩(wěn)定性的限制 ; 氫化蓖麻油的衍生物 ,也會改善涂膜的流動性 ,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使用效果會更好。

    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 , 有著不同的品種。如砂紋型、皺紋型、水紋型等等 ,這一類添加劑比較特殊 .果會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間 , 或兩者結(jié)合起來 ,其缺點是不言而喻的 .既影響性能 ,又給粉末加工帶來困難 .膜厚的不同會影響最終的紋理效果 .現(xiàn)在人們可以通過添加 PTFE 的聚合物或改性 PTFE 聚合物來獲

    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 會降低涂膜的表面產(chǎn)生可控制的"缺陷" ,當(dāng)粉末加熱時 CAB 在熔

    融狀態(tài)下產(chǎn)生極低的表面張力 , 和周圍粉末形成表面張力差產(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 ,在凹點處的涂料沒完全流走 , 使這些縮孔不會延伸到基材而露底。具體的加量依賴于所期望達(dá)到的效果和所使用的粉末的類型。當(dāng) CAB 加量比較高時， 效果會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 : 熔點范圍在 55 到 150 度的苯乙烯 -馬來酸酐共聚物系列產(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 , 同時不會影響機械性能 .其推薦加量為基料總量的2 %-7 %.

    （4） 水紋

    產(chǎn)生水紋或稱為綿綿紋的添加劑可以由一種特殊的有機鋁化合物來獲得 ,它可用于環(huán)氧 、混合型及TGIC 體系中產(chǎn)生水波紋 ,其中有機鋁化合物可以單獨作為環(huán)氧粉末的固化劑 , 加量在 10 %-15 %, 完全固化可得到機械性能良好的無光表面 .當(dāng)加量超過 10 %時 ,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) , 具有很強的立體感。

    5 消光劑

    消光劑定義為一種專門設(shè)計用來降低粉末涂料光澤的產(chǎn)品 , 同時它又不會影響樹脂體系的化學(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 個等級 : 高光[ high] >85 %、標(biāo)準(zhǔn)[ standard] 70 % -85 %、半光[semi -gloss or satin] 40 %-70 %、低光[ low] 15 %-40 %和無光[matt] <15 %.在整個粉末涂料系統(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以下幾種方法來實現(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