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粒度与粒度分布如何影响粉末涂料的生产和应用

2023-03-28 10:20 作者:bili_79271099493  | 我要投稿

近年来,粉末涂料以其固含量高、无挥发性有机物、生产过程能耗低、涂饰质量好等优点深受市场青睐。本文聚焦粉末涂料的生产和应用过程探究粒度及粒度分布对产品性能的影响

粉末涂料生产过程的第一步是填料和树脂的熔融与混合,要求填料和树脂混和均匀又不发生局部固化反应。要实现这个要求,填料的粒径和粒度分布很重要。图1是两种不同粒度的二氧化钛填料。

图1 二氧化钛A(x 50K)的SEM图像
图1 二氧化钛B(x 200K)的SEM图像

从图1看,填料A 的粒径明显大于B的粒径。理论上粒径小的填料B更容易混合均匀。然而,事实恰恰相反,是粒径大的填料A更容易混合均匀。为了探究出现这种反常现象的原因,本文利用丹东百特仪器公司的Bettersize2600 激光粒度分析仪来测试填料A和B的粒度分布。

图2 Bettersize2600激光粒度分析仪
图3 二氧化钛A和二氧化钛B的粒度分布

图3所示,填料B 的粒度分布,既有少量微米甚至10微米级颗粒,又有大量亚微米甚至纳米级颗粒。这些亚微米和纳米颗粒导致填料B的比表面积,颗粒相互作用力很强,导致内部团聚现象加剧。从图4的SEM图像可以看出,填料B的这些大颗粒是由小颗粒团聚而形成,树脂很难进到团聚的大颗粒中,这就是填料B反而更难混合均匀的原因。而填料A的粒径大部分在0.4-1微米之间,分布很窄且不团聚,树脂很容易分散在颗粒之间,所以更容易混合均匀。

图4 二氧化钛A(x 5K)的SEM图像
图4 二氧化钛B(x 50K)的SEM图像

填料和树脂熔融混合之后下一道工序是粉碎和分级。粉末涂料的粒径受到磨机、进料速度、气流条件和分级等影响。图5显示了不同的粉碎分级工艺(A和B)对产品粒度分布的影响

图5 工艺A制得的样品的质量分数
图5 工艺B制得的样品的质量分数

在图5中,工艺A为一次分级效果,粉末涂料主要由0 - 20 μm和20 - 80 μm的颗粒组成工艺B为二次分级效果,粉末涂料几乎全部由20 – 80 μm的颗粒组成说明二次分级能够有效降低粗端颗粒(> 80 μm)和细端颗粒(< 20 μm)的占比,得到粒度分布更窄的粉末涂料产品。为什么粉末涂料要求窄的粒度分布?因为在喷涂过程中,较大的颗粒速度快,率先落到工件表面,较小的颗粒运动速度慢,后落在涂层缝隙,两者恰到好处会形成优势互补,两者差距太大将影响喷涂质量,并且,粒径过细还容易吸湿堵住喷枪,也容易漂浮在涂膜上产生气泡针孔,影响成膜效果。

结论

高质量的粉末涂料与填料粒度分布密切相关,通过激光粒度分析仪能有效监测和控制填料的粒度分布,从而保证粉末涂料的性能和质量。


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