電泳粉末涂料體系的應用及發展
來源: | 作者:architecture-100 | 發布時間: 2014-10-13 | 585 次瀏覽 | 分享到:
慧聰涂裝網訊:目前國內對涂裝行業的排放管控愈發嚴格,提高了VOC稅的征收。在這種環境下,涂裝行業需要廠家積極探索更為綠色環保的涂裝方式,粉末涂料、電泳涂料以及水性涂料作為其中的典型代表在越來越多的企業中得到推廣和應用。本文闡述了粉末涂料與電泳涂料配套體系在工程機械,農用機械行業的實際應用和影響電泳粉末涂料配套體系性能的因素。
來源: 安徽景成

 慧聰涂裝網訊:目前國內對涂裝行業的排放管控愈發嚴格,提高了VOC稅的征收。在這種環境下,涂裝行業需要廠家積極探索更為綠色環保的涂裝方式,粉末涂料電泳涂料以及水性涂料作為其中的典型代表在越來越多的企業中得到推廣和應用。本文闡述了粉末涂料與電泳涂料配套體系在工程機械,農用機械行業的實際應用和影響電泳粉末涂料配套體系性能的因素。

    前言

    粉末涂料是一種固態粉末狀涂料,與一般涂料形態完全不同,它是以微細粉末的狀態存在,不含溶劑,也不含水。在噴涂時,只要直接將粉末涂料通過靜電方式噴涂于經過合適前處理的基材上,經烘烤熔融流平后即可得到性能優異的涂膜表面。粉末涂料由樹脂、顏填料、固化劑、助劑組成,無溶劑,具有明顯的環保優勢。根據不同的外觀、硬度、柔韌性,耐化學性,耐侯性等的性能要求,可應用具有相應性能特點的聚酯樹脂,環氧樹脂、丙烯酸樹脂,聚氨酯,氟碳等體系的粉末涂料。

    電泳涂料作為一種水性涂料,是目前涂裝領域較為安全環保的涂料。在面對一些結構復雜產品,如產品內腔、夾縫等,普通涂料很難進行涂裝,電泳都可以獲得很好施工,做到360°無死角,使得產品的整體耐腐蝕性得到顯著提高,*終大大延長產品的使用壽命。

    粉末涂料及電泳涂料配套使用,綜合了兩種涂料的優勢,既延長了耐腐蝕性能,又增加了施工的便捷性,是目前工程機械和農業機械行業的*。在實際的使用過程中客戶對漆膜的耐腐蝕,耐老化,耐沖擊等性能有著嚴格的要求;據統計目前每年由于腐蝕在工程機械和農機行業引起的索賠就達到2500萬美元左右。

    本論文結合了目前工程機械和農用機械市場對涂裝漆膜的具體使用要求,通過改變電泳粉末配套系統的性能來滿足客戶的潛在需求。目前使用于電泳粉末涂料體系的粉末涂料類型主要是聚酯和聚氨酯體系。這兩種粉末涂料在戶外得到大規模的使用,是工程機械和農用機械行業*的粉末涂料面漆。為了達到良好的使用效果,在耐腐性方面,實驗通過改變電泳漆的類型和種類來達到客戶不同等級的循環腐蝕的需求。電泳漆主要成分是環氧樹脂和色料漿,環氧樹脂具有優異的耐腐蝕性,可以在惡劣的使用環境下保持良好的性能。由于特殊的作業環境,應用于工程機械和農用機械行業的涂料體系需要具備很好的戶外持久性,除了耐腐蝕性能要達到要求,在耐人工老化方面,也需要滿足客戶的*終產品在戶外使用壽命要求,在戶外暴曬的過程中需要粉末涂料具有很好的遮蓋力和耐老化性能。本實驗通過改變對漆膜影響*大的聚酯樹脂種類的選擇以及改變漆膜體系的固化條件來達到戶外*佳的使用效果;機械性能作為配套體系的一項非常重要的性能指標,得到客戶的行業客戶的廣泛關注,在高耐候涂膜體系機械性能改善方面,本實驗通過加入一定量的增韌劑來改善戶外高耐候體系的沖擊和韌性的需求。

    1 實驗部分

    1.1實驗材料

    電泳漆A,電泳漆B,聚酯樹脂A,聚酯樹脂B,聚酯樹脂C,TGIC,流平劑,安息香,光亮劑(701B),增韌劑A,顏填料。

    1.2實驗儀器

    雙螺桿擠出機,混料設備、ACM磨粉系統、小型靜電噴涂設備、噴槍,高溫烘箱,BYK沖擊試驗儀,MEK(丁酮),棉簽,AtlasCi5000,Q-Lab QUV,Q-Fog CCT-600,ACT CRS B1070(55611),ACT CRS B1070(56873),Q-panel鋁板(AL-36)

    1.3粉末測試樣板制備

    按照配方設計,稱取不同的聚酯樹脂,TGIC,各種助劑和顏填料進行預混合,熔融擠出,冷卻破碎,靜電噴涂得到不同測試要求的樣板;在制板的過程中電泳漆A和B的固化條件都為177℃20分鐘。電泳板制作完成,粉末涂料在電泳板上噴涂固化,固化條件為200℃10分鐘和190℃10分鐘;

    2 結果與討論

    2.1不同電泳漆對漆膜體系耐腐蝕性能影響

    涂料行業為了改善漆膜的耐腐蝕性能經歷了前處理從鐵系磷化,鋅系磷化,硅烷前處理等發展過程,新型的前處理方式更加的清潔和環保。該循環腐蝕測試(CCT)測試的樣板選擇ACT板55611,邊角覆蓋測試板選擇ACT板56873;電泳漆的膜厚為18-22μm,電泳和粉末體系的總膜厚為70-110μm。同時,本實驗選用不同耐腐蝕等級的POWDERCRON@電泳涂料A和B與粉末涂料配方3制得的ENVIROCRON@粉末涂料制的實驗樣板進行對比試驗。在該實驗中,選擇沒有電泳漆的ACT 55611(鐵系磷化前處理)直接噴涂粉末涂料作為測試參考。

    從實驗結果可以得出,在邊角腐蝕方面(ECC)電泳粉末配套體系和單獨的粉末體系表現出相似的實驗結果。實驗中選擇了ACT公司的56873測試板,該測試板很好的模擬了工程機械和農用機械工件鋒利的激光切割面,正常情況鋒利的邊緣部分*容易引起銹蝕。電泳漆B與粉末涂料配套的體系擁有*好的耐腐蝕效果,特別在耐腐蝕距離上有著很明顯的優勢,沒有電泳漆的粉末涂料在板上腐蝕距離較大不符合客戶的要求,而且在腐蝕距離上已經遠遠的超出了客戶的要求,這是由于沒有環氧電泳底漆,單獨依靠鐵系磷化的前處理聚酯粉末涂料體系很難滿足嚴格的實驗要求。電泳漆B與電泳漆A相比,其在耐腐蝕方面有著更好的效果。

    2.2聚酯樹脂對電泳粉末配套體系的耐老化性能的影響

    該實驗中選用來自不同廠家的聚酯樹脂制成的電泳粉末體系進行氙燈老化試驗(WOM),該實驗采用的標準為ASTMG155Cycle7A,測試基材為Q-Lab公司的AL-36鋁板,配方分別為1,2,3。

    實驗結果顯示配方3具有*好的耐老化性能,通過對配方中樹脂的成分分析得知,在三種聚酯樹脂的合成過程中,配方1,2,3中使用的聚酯樹脂的間苯二甲酸的含量逐漸升高,間苯二甲酸的含量增加對合成樹脂的耐老化性有著明顯的積極影響,間苯二甲酸剛性好,耐水解,耐候好,是戶外聚酯樹脂的必備原料。高耐候的樹脂做成的粉末涂料可以在戶外使用十年以上不出現明顯的老化褪色現象;當然工程機械和農用機械行業中也有2-3年使用壽命的產品,客戶可以根據實際需求選擇合適的產品。對不同耐候要求的產品可以通過選擇樹脂的類型和調節耐候樹脂和普通樹脂的比例,以及調節樹脂在配方中的含量來實現。

    2.3固化條件對電泳粉末配套體系的性能的影響

    在實際的實驗測試過程中,我們發現固化溫度對粉末的耐老化有著很重要的影響,固化不良可能出現涂膜的耐腐蝕,耐老化,耐鉛筆硬度,耐溶劑,耐沖擊的性能差;該實驗選用配方4,分別在不同固化條件下測試涂膜的耐老化性能,耐沖擊性能,耐溶劑性能;其中老化測試測試基材為Q-Lab公司的AL-36,測試標準為ASTM G155 Cycle 7A。

試驗結果顯示固化條件對電泳粉末體系的性能有很大的影響,WOM測試結果顯示在經過1000小時的老化試驗后,正常固化的漆膜(200℃10分鐘)的保光率優于固化不足的產品(190℃10分鐘),97%VS77%。通過丁酮(MEK)25個來回的擦拭可以明顯的看出,在190℃固化條件下,棉簽上蘸有較多的漆膜脫離物,而在200℃的固化條件下,漆膜固化比較完全基本看不到漆膜在棉簽上的殘余物;漆膜在固化不良的條件下不可以完全固化形成致密的涂膜體系,交聯密度低,因此耐溶劑的性能較差,在農用機械和工程機械行業用MEK擦拭方法是客戶現場判斷漆膜是否固化完全的一個很便捷的方法。

    2.4增韌劑對電泳粉末配套體系耐沖擊性能的影響

    使用電泳粉末涂料的工程機械和農用機械,常常需要在惡劣的環境下高強度的作業。因此在實際的使用過程中漆膜除了達到耐老化和耐腐蝕的要求外,漆膜的常規的機械性能指標也非常重要。正常戶外使用的高耐候涂料體系的的耐沖擊和柔韌性較差,如果得不到很好的改善,在外力的作用下,很容易和電泳漆剝離,達不到很好的附著力;本實驗根據客戶的要求開發出耐候性能良好,同時耐沖擊性能合格的產品,此試驗中用加增韌劑的產品5和沒有增韌劑的產品4進行沖擊性能對比測試,測試結果如下:

    實驗結果顯示加了增韌劑的產品5可以使電泳粉末配套的體系順利通過嚴格反沖實驗要求,相反沒有添加增韌劑的產品正沖50In-lbs.已經開裂。由于高耐候的產品中聚酯樹脂中間苯二甲酸的含量較高,剛性強,制的粉末涂料比較脆,故機械性能較差。增韌劑是為了改善涂膜的韌性而添加的助劑。增韌劑的主要作用是分散在相鄰高分子化合物鏈段之間,增大距離,減弱相互之間的作用力從而降低脆裂和斷折的趨勢。此實驗中的增韌劑很好的達到上述的效果,解決了工程機械和農用機械行業遇到的耐沖擊的問題。

    3 結語

    電泳粉末涂料配套體系可以滿足工程機械和農用機械行業客戶日益增長的市場需求。通過改善粉末涂料配方中樹脂,助劑等物質可以使配套體系達到較好的耐老化,耐腐蝕,耐沖擊的性能。



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