作者：Kevin Biller
引言
为了满足人们对极端工作环境中防护涂层性能的迫切需求，粉末涂料技术正在朝更加精准控制生产过程和确保经济的可持续发展方向努力。功能性涂料将面对更严酷使用条件的挑战，耐受更具侵蚀性的化学品和更高的操作温度。建筑行业期待粉末涂料能够更加耐用，适用不同的环境，二十年至三十年经受住太阳的暴晒、经得起风雨的冲刷。家电行业期待粉末涂料更加耐用，能够适应各种各样表面特征的家用电器和厨房器具。政府法规部门将加强对粉末涂料制造商的指导和监管，特别是粉末涂料生产过程的环境保护。近年来，许多粉末涂料研发和生产企业积极创新，取得了一批新的成果。
功能性涂料
功能性涂料一般用在极端环境条件下，那里需要超强的耐腐蚀特性和耐化学特性。涂装管道和钢筋用的粉末涂料就是典型的功能性涂料。石油工业正在严酷 的环境中开采石油天然气，有的油气藏埋深更深，温度更高，钻井设备和油气输 送管道甚至需要耐受 177℃(350℉)的高温。而目前普遍采用的熔结环氧粉末涂料只能够耐受120℃~135℃(250℉~275℉)的高温。近几年在熔结环氧粉末 配方研发上已经取得了新的突破。
韩国 Kukdo 国都化工有限公司用创新的环氧树脂配方提高了熔结环氧粉末涂料的玻璃化温度(Tg)。其投放市场的牌号 KD-2012H环氧粉末涂料的玻璃化 温度可以超过 160℃(320℉)。固化涂膜玻璃化温度 Tg 的意义在于低于此温度 涂层的热性能依然能够维持涂层的完整性。
美国Olin 欧林化工公司研发的环氧树脂DER 6510HT 能够生成玻璃化温度高达 170℃(338℉)固化粉末涂层。该产品也已经投放市场。
沙特 SABIC 基础工业公司研发的环氧树脂能够生成固化涂膜的玻璃化温度 高达 200℃(392℉)。这种称为 PPPBP-Epoxy 的环氧树脂是 2018 年粉末涂料行业的重大成果。用其能够使常用环氧树脂改性，得到特定的玻璃化温度或者可以 用酚醛或 DICY 双氰胺类固化剂实现交联。
韩国 Kukdo 国都化工有限公司的 KD-9211 是以有长链分子的双酚 F 为基础 研发成的环氧树脂，不仅耐受井下高温，而且耐受油井压裂作业用的化学剂和支 撑剂(如砂和矾土)。可以与多功能环氧酚醛结合使用，并用酚类固化剂固化。生成的涂膜具有很强的耐化学特性，能够耐受一系列井下侵蚀性化学剂。
Kukdo 国都化工有限公司的 KD-420A 固化剂配制成的环氧粉末涂料特别耐 受油井水力压裂作业和强化开采中热水和水蒸气管道的高湿环境。实验室试验表明，这种固化剂配制成的环氧粉末涂层浸泡在 90℃(194℉)热水中 9 天后，依 然维持良好的附着力。
Kukdo 国都化工有限公司研发的 KSR-950 环氧树脂包含环烷侧基，显著增强 了粉末涂料涂层在不锈钢和铝合金、镁合金和钛合金等有色金属材料上的附着力。试验结果表明，未经化学预处理的铝合金底材上，KSR-950 环氧粉末涂层浸泡在 90℃(194℉)热水中 24 小时后，依然维持良好的附着力。
低温固化聚酯
美国 Stepan 斯泰潘特种化学品公司研发了一种新型低温粉末涂料羧基聚酯 树脂 Rucote 9900，设计用 TGIC 异氰尿酸三缩水甘油酯固化。在低至 130℃(266℉) 温度下烘烤，这种树脂呈现极佳的固化特性和外观。目标用途是包括无法耐受很 高烘烤温度的多组分组件，降低生产线的操作温度，提高涂装生产线的运行速度，缩短工件在烘箱里的停留时间。
德国 Allnex 湛新树脂公司研发成功系列低温固化聚酯，采用环氧树脂(混杂 型)、TGIC 异氰尿酸三缩水甘油酯、β-羟基烷基酰胺(HAA)和 Araldite PT-910 固化。据介绍，如果用混杂型环氧树脂和 PT-910，这种聚酯能够在低达 150℃ (302℉)温度下固化，而用 TGIC 异氰尿酸三缩水甘油酯，这种聚酯能够在低 达 140℃(284℉)温度下固化。采用β-羟基烷基酰胺(HAA)的低温固化聚酯 能够在 160℃(320℉)的低温下加工。这种聚酯粉末涂料的目标用途是塑料这 类热敏感性底材和预组装产品。
荷兰 DSM 帝斯曼集团公司已经优化了 Uralac 低温固化聚酯粉末涂料系列。其包括不饱和聚酯和二乙烯醚固化剂，可以在低达 120℃(248℉)温度下固化。目标用途是液体油漆和中密度纤维板。采用红外固化可以提高固化速度，固化时 间只有三分钟。
涂膜厚度测量
利用几十年前开发的磁性和涡流仪器技术可以很容易地评价涂装并固化涂 层部件上的涂膜厚度。涂膜厚度规结构精巧，容易使用，价格不贵。每条粉末涂料涂装生产线和实验室应当配备这样的厚度规。但是，要测量未固化涂膜厚度却很难。有的企业曾经研发成功超声波测厚仪，但是，仪器比较笨重，不方便搬运。为此，最近这类测厚仪有了新的改进。
瑞士 Winterthur 温特图尔仪器公司的旗舰产品 Coatmaster 是一款非接触式涂膜厚度测量仪，不管粉末涂层是固化涂膜还是未固化涂膜，都可以测厚。采用的 ATO 先进热光学技术是基于粉末涂层的热力学以及使粉末受热的光脉冲的响应特征。发出光脉冲后，高速红外传感器检测出这个冷却速率。应用公司独有的算法，Coatmaster 测厚仪就能够将此冷却速率转换成精准的涂膜厚度测量值。测量 读数时间很快，一般只有 100~300毫秒，每隔1.5 秒就能够迅速读出单个测点的读数。Coatmaster 涂膜测厚仪能够安装在运行速度 350 英尺/分的生产线上，在离产品 2 英寸至 48 英寸的距离上就能读出涂膜厚度。控制软件能瞬间捕获和处理 数据，如果涂膜厚度不合格就会发出报警并分析涂膜变化趋势。
高度可靠的颜料
现在对于高性能着色颜料，配方工程师有了更多选择。
美国 Shepherd Color 赛颇颜料公司与俄勒冈州立大学合作研发成用于涂料与相关行业的 YInMn 钇铟锰蓝颜料。这种深蓝色底纹的无机颜料是以混合金属氧化物为基础的，具有很强的阳光反射性，特别适合阳光下降低屋顶和其他建筑物 表面温度。此外，其有极佳的耐受紫外线、耐化学和红外特性。
依据镀银的玻璃鳞片，美国 Shepherd Color 赛颇颜料公司推出微反射镜技术。称为“星光 StarLight”这种特效颜料具有卓越的反射和闪耀特性，专用于运输、 建筑、电子和消费品市场。
美国 Poly Group, LLC 普杜科技园集团公司研发出一种新型杀菌技术 Nouvex，其用带正电荷的混合物攻击和消灭带负电荷的病原菌。与其他季胺混合物不同，其没有化学键联问题，这种新型杀菌剂有巨大的分子结构，毒性非常有限。这种杀菌剂的性能已经通过权威实验室测试，获得美国环境保护局 EPA 的批准可以投入批量生产。这种杀菌剂有望取代银离子、三氯生、铜和其他季胺类化学品， 而工艺几乎不需要任何改动。
加工技术
粉末涂料的制造技术已经取得长足进步。特别是挤出机制造商听取了粉末制造商意见，设计出新的喂料系统，特别适合投喂那些轻质低密度的预混配材料。以往这些轻质粉末配方容易堆积在挤出机喂料口，引发挤出机喘振与可变扭矩。物料堆积严重影响生产效率，降低了制粉生产线的经济效益。
英国 Baker Perkins 贝克珀金斯公司的混合喂料系统根据粉末涂料生产特点重新设计了螺杆和喂料口，确保物料顺畅进入挤出机，试验装置上的生产效率提高了34%。公司现有的 MPX24至MPX80挤出机都可以改用这种新的设计。
激光固化
美国 PhotoFusion Technologies 全景相机科技公司研发成功一种全新的粉末 固化技术。众所周知，利用对流烘箱和红外固化技术能够加热固化热固性粉末涂 料。然而，PhotoFusion 科技公司另辟蹊径，应用他们的激光技术固化粉末涂料。他们将粉末涂料铺在表面上，再用移动的定向激光束熔融固化粉末。仅仅几秒钟 内，粉末涂料就完成了熔融、流淌、固化全过程。这种激光固化技术有望用于航 天工业和汽车工业，特别是热敏感性复合材料和塑料底材的粉末涂装。此外，也有机会开发石油化学工业市场，特别是粉末涂料的现场涂装和固化。
（本文译自美国粉末涂料协会 Powder Coated Tough 杂志 2019 年 11/12 月刊文章源自：粉末涂料在线 翻译：王向农）
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