侯家树 刘飞 蔡劲树
（广东华江粉末科技有限公司，广东·肇庆 526238）
摘要：本文通过对比不同树脂份、不同底粉粒径、不同邦定工艺对金属闪光粉末涂料金属效果以及颜色稳定性的影响，探索在金属闪光粉末涂料配方体系中，树脂份、底粉粒径、邦定工艺等与金属效果、颜色稳定性之间的联系，从而为生产金属闪光粉末涂料提供理论基础和实验依据。
关键词：粉末涂料 金属邦定 铝银粉 稳定性
0引言
近年来，由于新冠疫情的持续影响，原材料方面将不可避免地面临断供的风险。对于金属闪光粉末涂料，其配方组成不仅包括普通粉末涂料所需原材料，还包括金属颜料，如铝银粉、珠光粉、铜金粉和锌粉等，而金属闪光粉末涂料，其配方设计中金属颜料的添加比例一般可达3%-10%。随着后疫情时代接踵而来,粉末涂料金属颜料制造商对行业未来的恢复和发展多持谨慎态度，其产量也或多或少地受到限制，所以要想在如此严峻的大环境中生存和发展，粉末涂料厂家在生产金属闪光粉末涂料时必须优化生产底粉配方和邦定生产工艺，保证产品质量以及批次间的稳定性，以谋发展。
1实验部分
1.1 实验原材料
羧基聚酯树脂A（擎天材料）、羧基聚酯树脂B（擎天材料）、TGIC （黄山华惠）、消光硫酸钡（甬辉）、流平剂（宁波南海）、光亮剂（宁波南海）、聚乙烯蜡（天诗蜡粉）、增电剂（东莞索是）、颜料、金属颜料（爱卡）等；以上原材料均为工业级。
1.2 实验设备
电子分析天平，双螺杆挤出机，ACM磨粉机，激光粒度分析仪，邦定机，标准筛网，静电喷枪，恒温干燥箱，涂层膜厚仪、光泽仪。
表1 实验设备及其测试标准
1.3实验方法
按配方各组分称量原材料，混合均匀后经双螺杆挤出机熔融混炼挤出，冷却压片、破碎后将其片料利用ACM磨粉机粉碎，过120目标准筛，去除较大颗粒，获得粒径分布均匀的粉末涂料。外加金属颜料手混及邦定，邦定后外加流动助剂后再次过120目筛，去除结团颗粒，而后采用电压一致，高低气压检验颜色稳定性，即电压55-65kV，气压1.0×105 Pa、3.0×105 Pa，然后目视其板面金属效果，对比1、3气压色差。
1.4基础配方
此次探索实验所选用底粉配方体系为双组份高低酸值干混消光体系，配方如下表。
表2基础配方结构
2结果分析与讨论
2.1 不同树脂份对金属效果以及颜色稳定性的影响
聚酯树脂是粉末涂料配方中最重要的组成部分，是涂膜烘烤固化后主要的成膜物质[1]，本实验选用的聚酯树脂为端羧基聚酯树脂，且为高低酸值双组份干混消光树脂。这两种高低酸值聚酯树脂各项性能指标见表3。
表3聚酯树脂性能指标
2.1.1不同树脂份干混金属效果
在粉末涂料配方中，聚酯树脂是主要的成膜物质，其与固化剂反应交联固化成膜，树脂与固化剂在整个配方体系所占的比例俗称树脂份。填料也称体质颜料，其着色力和遮盖力较小，一般为白色或无色的超细粉粒[2]，在大部分粉末涂料配方组成中也是不可缺少的组成部分，除了特殊功能粉末涂料配方中用量一定外，一般的粉末涂料配方中填料的用量都是在树脂份、助剂、颜料等组分确定后再作为填充物质，这样可以降低成本以及提高粉末涂料的硬度、刚性、松散性等。表4为不同树脂份干混3%铝银粉金属效果。
表4不同树脂份干混金属效果
注：本实验选用的铝银粉为爱卡PCS5000，粒径D50为50um左右。
从表4可知，随着树脂份的降低，填料量的增加，板面金属闪烁感略有下降，但干混喷涂时外混金属颜料易受气压、电压、喷涂手法的影响，其上银效果或多或少，还需进行邦定确认。
2.1.2不同树脂份邦定金属效果以及颜色稳定性
制备金属粉末涂料的方法有挤出法、干混法和邦定法，由于挤出机螺杆的熔融高剪切力，挤出法只适用于制备锤纹粉末涂料，而干混法在喷涂时底粉与金属颜料易分离，故只适用于制备低含量的金属粉末涂料。自1977年金属粉末粘结技术有记载以来，其技术和工艺已获得了广泛的应用，由干混法和热粘结法所构成[3]。热粘结法也称邦定技术，就是将金属颜料与粉末基料加入混料釜中，通过摩擦生热或往夹套中通入热水对釜体加热，在一定温度下，粉末基料到达软化点后与金属颜料产生粘结，随后冷却过筛得到成品[4]。表5为不同树脂份邦定金属效果以及颜色稳定性。
表5不同树脂份邦定金属效果以及颜色稳定性
注：邦定工艺均为600r/min的搅拌转速预分散1分钟，再以1200r/min转速预分散30秒，1500r/min转速升温至56℃，最后降低转速，以1200r/min至62℃，以62℃保温200秒进行邦定，邦定转速600r/min。
由表5可知，邦定后，10组实验板面银粉变细，在相同的邦定工艺下，60%树脂份以上的实验组板面金属闪烁感较好，且1、3气压稳定性较好；而低于60%树脂份的实验组板面金属闪烁感较差，且1、3气压稳定性有所下降。这是因为随着树脂份的降低，体系黏度下降，同等邦定温度条件下，粉末物料的软化点变高，邦定效果下降；再者，邦定过程中粉末物料达到软化点后，金属颜料需尽可能地粘结在粉末颗粒表面，而随着树脂份的降低，金属颜料可粘结的高弹态物料减少，只有少部分的物料与金属颜料进行有效粘结，故稳定性相对变差；而未参与有效邦定的游离铝银粉因为邦定机搅拌桨的高速剪切力而破碎，故金属闪烁感变差。
2.2不同底粉粒径D50对金属效果以及颜色稳定性的影响
在上述实验基础上，选择65%树脂份底粉配方继续探索不同底粉粒径D50对金属效果以及颜色稳定性的影响。金属闪光粉末涂料的制备包括底粉的制备及后续的邦定，底粉的粒径直接影响邦定的颜色稳定性，不同金属闪光粉末涂料，对底粉粒径的要求都不同。对于粉末涂料，其颗粒并没有规则的物理形态，一般粉末涂料，其粒径D50控制在30-35um，小型实验ACM磨粉机并不能做到精确地分级研磨过筛，粒径分布较宽，邦定之前还需手动过120目标准筛，以去掉粗颗粒。表6为不同底粉粒径D50对金属效果以及颜色稳定性的影响。
表6 不同底粉粒径D50对金属效果以及颜色稳定性的影响
注：本实验选用的铝银粉为爱卡PCS5000，粒径D50为50um左右。
由表6可知，底粉D50在40um以下的实验组，其金属闪烁感均较差，且1、3气压稳定性均较差，而40um以上的实验组，其金属闪烁感均较强，1、3气压稳定性较好，但46um以上的两组实验，其板面金属闪烁感有所下降，而1、3气压稳定性也有所变差。这是因为对于金属闪光粉末涂料，其所选用的金属颜料的D50均在30um以上，有些金属颜料D50甚至更粗，其粒径分布也更广，如珠光粉，所以底粉的D50必须相应地研磨分级的更粗，这样在邦定过程中，粒径较粗的粉末颗粒软化后，才能更好地与粗的金属颜料进行邦定粘结。为了后续探索不同邦定工艺对金属闪光粉末涂料金属效果以及颜色稳定性的影响，将底粉粒径D50控制在40-45um之间。
2.3不同邦定工艺对金属效果以及颜色稳定性的影响。
目前制备金属闪光粉末涂料方法有干混法与邦定法，而邦定法因其底粉与金属颜料在喷涂时不易发生分离，且回收粉还可以重复利用，故应用广泛。金属闪光粉末涂料生产邦定制备过程中易受邦定设备和邦定工艺的影响，升温过快、搅拌桨转速过快、邦定温度过高、保温时间较短等因素，都会直接或间接影响金属闪光粉末涂料的金属闪光效果与颜色稳定性，本实验只探索邦定温度与邦定转速对金属效果及稳定性的影响，其它邦定工艺在此不另行赘述。表7为不同邦定工艺对金属闪光粉末涂料金属效果以及邦定稳定性的影响。
表7 不同邦定工艺对金属效果以及颜色稳定性的影响
由表7可知，在邦定过程中，随着邦定温度的提高，金属闪烁感有所提高，颜色稳定性也越来越好，说明邦定温度与体系的软化点越接近，对于颜色稳定性就越有利，但邦定温度也并不是说越高越好，如果为了追求邦定稳定性而一味地增加邦定温度有可能使物料局部升温明显从而固化产生过多的胶化颗粒，即使后续过筛也无法逆转，进而会影响最终成品质量。另一个方面，邦定转速也是影响颜色稳定性的一个重要因素，过低的邦定转速无法起到充分预混和粘结，在邦定过程中也无法起到保温的作用；而提高邦定转速在一定程度上也可以提高邦定稳定性，市面上现有的邦定机设备多为摩擦生热型以及热水辅助加热型，此探索实验投料量较小，搅拌桨升温转速需保持高转速才能起到快速摩擦升温，但有热水加热作为辅助升温的前提下，邦定转速不宜设置过高，不然邦定搅拌桨高速的剪切力会将银粉破坏，从而使其失去金属闪烁感。
3 结语
聚酯树脂是金属闪光粉末涂料的重要的组成部分，实验表明，合适的树脂份可以提高金属闪光粉末涂料邦定稳定性以及板面金属效果，一般粉末涂料，除了特殊粉配方，金属闪光粉末涂料底粉配方树脂份宜保持在60%以上；
一般粉末涂料D50粒径为30-35um左右，而对于金属闪光粉末涂料，其底粉的粒径直接影响邦定的稳定性，对于底粉粒径的把控，应根据所选择的金属颜料的粒径来匹配合适的粒径，这样在邦定过程中，相同粒径分布的粉末颗粒软化后，才能更好地与粒径分布接近的金属颜料进行邦定粘结；
合适的树脂份、合适的底粉D50，还需搭配合适的邦定工艺才能保证质量合格的金属闪光粉末涂料，其制备过程中易受邦定设备和邦定工艺的影响，升温过快、搅拌桨转速过快、邦定温度过高、保温时间较短等因素，都会直接或间接影响金属闪光粉末涂料的金属闪光效果与颜色稳定性，不能一味地增加邦定温度或提高邦定转速，这样反而会适得其反。
【参考文献】
[1]南仁植.粉末涂料与涂装技术[M].第三版.北京.化学工业出版社.2014年5月
[2]梁琳俐.不同填料对粉末涂料性能的影响[J].造船技术,2012(05):52-56.
[3]封成军,王远强,袁超树.金属效果粉末涂料制备工艺[J].上海涂料,2005(09):19-21.
[4]晁兵.金属粉末涂料概述[J].中国涂料,2007(02):43-47+5.
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