吴宗栓，李光，叶永权，周良运，
(1.擎天材料科技有限公司，广东东莞523981；2.中国电器科学研究院股份有限公司，广州510300)
摘要：研究了应用于家电涂装方面的食品级粉末涂料，重点分析了配方中各种原材料以及生产工艺对于涂料性能的影响，研制出一种可运用于家用电热水壶的食品级粉末涂料，产品各项性能满足食品级粉末涂料的技术要求和客户企业标准，产品性能稳定，市场前景广阔。
关键词：食品级；粉末涂料；家电中图分类号：TQ637文献标志码: A 文章编号: 1007-9548(2021)05-0013-04
0引言
随着科学技术的发展，人们对于自身生活环境越来越关注，加之近年来国家对于涂料涂装行业环保要求越来越严格，“漆改粉”、“漆改水”是大趋势；面对这些新的要求，从事涂装行业的企业纷纷选择使用更为绿色环保的涂料来代替传统的溶剂型涂料，尤其以涂装与食品接触的器物的企业对于这方面的需求更为迫切，而粉末涂料以4E(环保、经济、高效和性能卓越)优点，成为溶剂型涂料的主力替代品，目前家用电器正是粉末涂料最大的应用领域。家电用粉末涂料以功能性和装饰性两个特点为主，在传统需求上，家电用粉末涂料以功能性为优先。随着人们生活水平的提高，希望在满足基本性能要求下，家电产品的附加价值更高，家电涂装行业自然希望粉末涂料能提供更多的附加价值，比如绿色环保、对人体健康无害等。
本文旨在研究应用于家电相关领域的一种食品级粉末涂料，制备的涂膜具有水煮后优异的附着力、耐高低温、耐烘烤、耐酸碱性能，同时符合食品级涂料产品国家标准，满足家电涂装企业标准，可以实现对于溶剂型涂料的部分替代。
1、试验部分
1.1主要设备和试验仪器
SLJ-30E型双螺杆挤出机：山东凌宇通用设备有限公司；DFY-500万能中药粉碎机：温岭市林大机械；ACM-02型磨粉系统：烟台东源化工设备有限公司；SURE COAT型小型静电喷涂设备: 诺信静电喷枪；GPH-30高温烘箱：爱斯佩克环境仪器(上海)有限公司；冲击试验仪：昆山市精佳仪器设备有限公司；FT-201粉末涂料测定仪：宁波瑞柯伟业仪器有限公司；DSC差示扫描量热仪：上海和晟仪器科技有限公司；QZW T型弯曲试验机：博科；BDF-40H100卧式冰箱：精科；烧杯、量杯、玻璃棒、胶头滴管等玻璃仪器。
1.2原材料
饱和型聚酯树脂(A、B、D):工业级，进口；饱和型聚酯树脂(C、E、F):工业级，擎天材料科技有限公司；异氰脲酸三缩水甘油酯(TGIC)、羟基酰胺类物质:工业级；粉末涂料通用颜料:工业级；粉末涂料通用助剂(安息香、催化剂、砂纹剂、消泡剂等):工业级；附着力促进剂(A、B、C、D):工业级；金红石型二氧化钛:工业级，进口；硫酸钡:工业级，进口。试验所用原材料均符合食品级涂料标准。
1.3粉末涂料制备及检测
按设计配方称取各组分，用万能中药粉碎机充分预混合完毕后通过双螺杆挤出机在设定温度下进行熔融挤出，挤出片料经冷却、粉碎、过筛、静电喷涂、热固化成膜，最后对涂膜进行性能检测。涂膜性能检测标准见表1，食品级检测标准见表2。
2、结果与讨论
2.1成膜物质体系的选择
食品级粉末涂料分为两类，一类是热塑性粉末涂料，这类涂料涂膜的外观、装饰性、附着力等性能较差，常作为面漆使用，为改善这些问题，通常需要与底漆配合使用，施工过程相对繁琐，同时由于热塑性树脂本身的局限，其使用范围也相对较小。另一类是热固性粉末涂料，这类粉末涂料有环氧、聚酯、丙烯酸等系列产品。根据涂料产品的使用途径和性能需要，本研究选择聚酯型粉末涂料作为研究对象。
目前，饱和聚酯树脂用固化剂有以下几类，分别是三聚氰胺树脂、异氰脲酸三缩水甘油酯(TGIC)、酸酐、封闭型异氰酸酯、羟基酰胺类物质等，其中应用广泛的是TGIC和羟基酰胺类物质。固化剂是粉末涂料的重要组成部分，其对涂料的生产、运输、贮存以及应用性能都有着重要作用，树脂和固化剂反应，交联固化，共同形成了涂料成膜物质的主体，而这个主体也是决定涂料性能、功能的首要影响因素。根据涂膜的目标需求和前期试验研究，选择以下几种聚酯树脂与固化剂进行探究。
试验过程中采用4种国产饱和聚酯树脂，均使用TGIC固化，试验过程中搭配通用型催化剂、安息香、砂纹剂和颜料，添加若干填料，通过附着力(划格法)、中性盐雾、耐烘烤、耐水煮、耐酸、耐碱、耐高低温等性能测试，对比了不同类型聚酯树脂以及固化体系对涂膜性能的影响，结果见表3。
由表3可知，选择的4种聚酯树脂表现有所差异，从整体试验数据来看，树脂A、树脂B、树脂C表现较好，在附着力、耐烘烤、耐酸碱性等方面表现良好，但在耐水煮和耐高低温试验中，测试结果与研究目标还有差距，尚未满足要求；而树脂D的表现较差。为进一步探究，将表现较好的3种树脂相互搭配，检测涂膜性能变化，结果见表4。
表4数据表明，树脂A和树脂B搭配，制得的涂膜性能比单独使用时效果更好，尤其是其耐高低温性能得到改进，而树脂A与树脂C搭配、树脂B与树脂C搭配各自制得的涂膜性能未有较为明显的改进；同时，上面所有配方制得的产品只有部分性能满足研究目标要求，为进一步改进涂膜性能，加入特殊助剂进行试验探究。
2.2附着力促进助剂的选择
为进一步改进涂膜性能，试验以树脂A和树脂B搭配(简称树脂A+B)，搭配TGIC、通用型催化剂、安息香、砂纹剂和颜料等，对比几种附着力促进助剂对涂膜性能的影响(这些附着力促进剂以下简称助剂1、助剂2、助剂3、助剂4)，结果见表5，表中树脂部分为树脂A和树脂B各100份，TGIC为17份，通用型催化剂为1份、安息香为2份、填料和颜料适量。
表5数据表明，这4种附着力促进剂对涂膜性能均有不同程度的影响，其中助剂4对于涂膜附着力提升最好，对于提高涂膜的耐水煮性能和耐高低温性能效果明显，原因在于助剂4是一种含有特殊官能团的小分子物质。众所周知，金属底材由于与空气接触之后，会在表面生成一层氧化物膜，底材的表面自由能下降，会降低涂膜对底材的附着性，而助剂4的特殊结构，能显著提高涂膜对金属底材的附着性，从而提高涂膜的耐水煮性和热稳定性。
2.3颜料、填料的选择
颜料、填料的选择要符合绿色环保的原则，符合食品级粉末涂料的要求，颜料是起装饰作用的主体，要求其遮盖性和着色性好，与食物或水等接触时，不与食物或水中的物质发生反应而进入其中或是产生溶解而渗透入其中，对人体健康无害；填料可以提高涂膜的机械性能，降低成本，要求填料的物理、化学性能稳定，在涂装器物与食品接触时不发生反应或渗透。
2.4粉末涂料的配方确定
综上所述，应用于电热水壶用食品级粉末涂料配方见表6。
3结语
通过配方设计和原材料筛选，研制出一种食品级粉末涂料，符合GB4806.10-2016《食品接触用涂料及涂膜》标准，符合客户企业标准，同时，涂膜基本性能满足涂装产品的保护与装饰作用，该食品级涂料产品可用于涂装与食品接触的器械或接触面。
参考文献：
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【5】程红华，徐明，李健峻．食品级热固性聚酯粉末涂料的研制及应用，宁波化工
本文发表于《现代涂料与涂装》2021年5月4卷第5期第13页
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