簡述粉末涂料的成膜過程，依據(jù)表面張力理論，分析了粉末涂料出現(xiàn)的桔皮、縮孔等現(xiàn)象，并提出改進(jìn)措施。粉末涂料是一種以空氣為載體進(jìn)行分散并涂裝的涂料品種，有極高的生產(chǎn)效率、優(yōu)異的涂膜性能、良好的生態(tài)環(huán)保性和突出的經(jīng)濟(jì)性。在世界范圍內(nèi)，粉末涂料每年以10%以上的速度增長，是具有廣闊發(fā)展前景的涂料品種之一。粉末涂料在烘烤成膜過程中，許多現(xiàn)象都是和表面張力緊密相關(guān)的，例如：縮孔、桔皮、針孔、脫層等。本文根據(jù)表面張力的基礎(chǔ)理論，對成膜過程出現(xiàn)的一些現(xiàn)象談點(diǎn)看法，也許能給從事粉末涂料技術(shù)研究的同仁們有所幫助。

一、粉末涂料成膜過程

粉末涂料一般以粉末狀態(tài)存在，必須熔融后才能附著在被涂物上面，流平后固化成膜，一般需要經(jīng)過三個過程：

(1) 從單獨(dú)的粉末顆粒，聚集成為一層連續(xù)的、不平整的膜，此過程稱為聚集過程；

(2) 從連續(xù)不平整的表面流淌形成較為光滑與平整的表面，即流平過程 ；

(3) 熔融的涂液通過交聯(lián)反應(yīng)，粘度不斷提高，最后固化為堅硬的涂膜，稱為固化過程。

見圖1表示這三個過程。

二、粉末涂料的表面張力問題

2.1 桔皮

桔皮是粉末涂料成膜過程液體流動的一種局部渦流效應(yīng)，也稱著貝納德的旋渦，這是由于粉末涂料熔融時粘度變化導(dǎo)致了表面張力的變化，這樣便形成高粘度低表面張力的涂液下沉至渦流的中間(即后來的凹陷部位)；低粘度高表面張力的涂液上升至渦流的周邊(即后來的凸處部位)，見圖2桔皮的形成。為了減少桔皮的影響可采取如下措施：

(1) 正規(guī)的噴涂和烘烤。一次涂層太厚或烘烤升溫過快都會導(dǎo)致桔皮明顯，一次涂層應(yīng)在(50～70)μm為宜。另外，控制熔融流平的時間應(yīng)長些 ，這樣有利于粉末涂層的流平；

(2) 增加粉末涂料的粘度。據(jù)上述對桔皮的形成原因，增加粉末涂料熔融時的粘度，可以增大熔融時的流動阻力，減少桔皮；

(3) 恰當(dāng)?shù)剡x用流平劑。一般粉末涂料選用的流平劑應(yīng)具備兩種效應(yīng)。即潤濕效應(yīng)和流平效應(yīng)，潤濕效應(yīng)是在粉末處于100℃左右時，增加對體系的流平結(jié)合，此時表面張力盡量小一點(diǎn)；當(dāng)大于 150 ℃ 時流平應(yīng)該才是主要的，粉末的表面張力應(yīng)大一點(diǎn)，以增加流平性。所以通常流平劑一般含兩種以上的材料。

2.2 縮孔

縮孔是指在粉末涂料成膜時，表面由于低表面張力的點(diǎn)引起的特殊缺陷。若用電子顯微鏡觀察，縮孔大多數(shù)是由未被充分潤濕的小顆粒與周圍不相容的樹脂所形成的圓渦，即在一個較大的下陷圓渦中有一個突出的小點(diǎn)。

如圖3所示，涂膜從低表面張力點(diǎn)流到高表面張力點(diǎn)形成縮孔 ，一般低表面張力點(diǎn)可能是加工過程中的灰塵、油滴等，也可能是未被充分潤濕的粉料。

為了減少縮孔的影響，可以采取如下措施：

(1) 保持整個加工環(huán)境的清潔。為避免由于外部環(huán)境而產(chǎn)生縮孔，要特別注意整個工作環(huán)境的清潔；

(2) 恰當(dāng)選取一些潤濕劑可以有效潤濕，并且對可能引起縮孔的顆粒進(jìn)行很好的分散；

(3) 增加粉末涂料的粘度。

2.3 針孔

針孔是指粉末涂料從熔融到固化的時間里 , 粉末涂料中的氣體從底層穿過高粘度的、已接近封閉的彈性樹脂層到達(dá)涂層表面 , 未能逸出而形成的缺陷。一般來說 , 粉末涂料中的氣體是由原料中的低分子物質(zhì)、被涂工件表面吸附的揮發(fā)物在粉末噴涂過程中所引起的 , 或者說是在粉末涂料固化過程中產(chǎn)生的。這些氣泡在熔融狀態(tài)的涂膜中 , 形成一定數(shù)量的氣泡群 , 如前所述 , 氣泡的形成需要大量的表面積 , 這些表面積的產(chǎn)生則與涂膜的表面張力相反抗 , 當(dāng)其表面張力較低時 , 形成一定量的穩(wěn)定氣泡 , 所需的能量也比較低氣泡在正常情況下 , 由于小氣泡的壓力比大氣泡中的壓力高 , 小氣泡中的氣體通過相鄰界膜向大氣泡中進(jìn)行擴(kuò)散 , 所以小氣泡會不斷變小 , 大氣泡會不斷變大 , 最終使得氣泡膜越來越薄 , 最終破滅。

為了減少針孔 , 可采取如下措施：

(1) 嚴(yán)格控制表面處理質(zhì)量和噴涂工藝。表面處理好的工件，要求不能含有污點(diǎn)、斑點(diǎn)等小分子物質(zhì)依附其上。如果是像鑄鐵等大工件，建議先預(yù)熱一下，另外空壓機(jī)要經(jīng)常放水，靜電噴涂時要控制一定的涂膜厚度, 建議不要超過100μm；

(2) 恰當(dāng)選用消泡劑。一般粉末涂料用的消泡劑是苯偶姻 (又稱安息香 ), 也有一些用于特殊場合的透氣劑。一般消泡機(jī)理可簡述如下：首先是消泡劑和氣泡的接觸，然后是消泡劑在氣泡界面上的展布，再次是消泡劑進(jìn)入氣泡或置換氣泡膜，最后是氣泡破滅。

2.4 其它

當(dāng)粉末涂料和底材表面張力或表面能沒有調(diào)整好時，若底材表面能與涂膜表面張力稍不匹配或涂層很厚時, 可能會出現(xiàn)附著力差的現(xiàn)象；嚴(yán)重不匹時，還會出現(xiàn)脫層。另外，用金屬粉時，會出現(xiàn)一些花點(diǎn) ，這是因為在噴涂時帶入了一些低表面張力的物質(zhì)。

三、結(jié)語

由于表面張力是粉末涂料成膜的關(guān)鍵因素，故如何認(rèn)識表面張力，并更好地結(jié)合粉末涂料的自身特點(diǎn)，提高其涂膜性能，有著非常重要的意義。隨著熱固性粉末涂料產(chǎn)品不斷地推陳出新，如UV固化、低溫固化、超耐候等相繼出現(xiàn)，為粉末涂料在各個領(lǐng)域的應(yīng)用提供了更廣闊的發(fā)展空間。

四、夢能服務(wù)與支持

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