超细粉末涂层性能检测和分析

郭黎晓 刘兵 杨红科

辉旭微粉技术（上海）有限公司

1.前言

1.1 工业和技术背景

粉末涂料和涂装以其环保、经济、高效和节能为突出优点得到迅速发展，因其不含有机溶剂，涂装过程无溶剂挥发，能耗较低，喷掉的粉末可以回收使用，具有成本低，性能好的特点，是国家极力推荐的具有环保和节能效果的产品。目前国内粉末涂料的年产量已达80万吨，产值200亿元。但粉末涂装具有涂层太厚和涂层平整度差的两个明显的缺点。粉末涂料的涂层厚度通常在60–100微米，远远超过普通油漆漆膜的厚度，不仅带来不必要的浪费，而且影响涂层质量。此外，粉末涂层的表面很不平整，降低了粉末涂层的装饰性，在很多地方限制了粉末涂料的应用。

1.2 超细粉末涂料技术

为解决粉末涂料平整度差和厚度太高的难题，各国科学家对超细粉进行了几十年的艰苦攻关，取得了很多重大的技术突破，并已经有工业化产品推向市场。超细粉末涂料将粉体粒径从常规的30–50微米降低至10-20微米，能得到很薄的平整的涂层表面。很多情况下，涂层厚度可以从常规的60－80微米降低至30－40微米，同时具有非常平整的涂层表面。

超细粉被称为第二代粉末涂料，一方面可以全面替代传统的粗粉涂料，在提高涂层质量的同时，大大节约成本；另一方面，超细粉可以替代很多无法被粗粉替代的液体涂装，带来巨大的经济效益和社会效益，比如，国内现在有20万吨的液体卷材涂料应用，如果用粉末涂料代替，成本可节约30%，同时避免了巨大溶剂排放和能源消耗。超细粉最大的发展方向是汽车车体涂装，将现在全部采用液体涂装的汽车车体改用粉末涂装，是一个涉及上百亿元的产业环保节能的重大发展方向。

在推广超细粉中，有一个大家非常关心的问题，超细粉涂层能够得到接近液体涂料的厚度和平整度，但膜厚降低之后涂层性能如何，能否完全达到粗粉涂层和液体涂层的各种性能，这个问题具有很重要的实际意义。以前很多粉末涂层的行业标准都是以粗粉的性能来制定的，硬性规定了较高的涂层厚度。如前几年制定的建筑铝型材标准就规定粉末涂料需要达到60微米，而液体涂层只需25微米。本文通过实验，从各个方面测试了超细粉涂层的性能，并与粗粉涂层和液体涂层的性能进行对比，并对实验结果进行了分析。

2.检测试验

2.1 涂料样品

本文采用两种粉末涂料进行实验，一是TGIC固化的纯聚酯粉末涂料，是当前国内外建材使用量最大的常规产品；粗粉和细粉均采用辉旭公司的常规产品；二是PVDF氟碳粉末涂料，是金属建材室外使用的最高等级的耐候涂料。涂料样品采用辉旭公司常规销售的超细粉产品，粗粉为专门制作实验室产品。

2.2 样板基材

金属基材均采用2mm厚的铬化处理过的铝板，处理时间与喷涂间隔不超过5小时。

2.3 样板制作

采用金马静电喷枪，电压60kv，喷涂后在实验室烤炉中烘烤。聚酯涂料烘烤条件为200℃/10分钟；氟碳涂料烘烤条件为240℃/10分钟。取出后自然冷却。得到漆膜均匀没有杂质点的涂层板，选择需要的膜厚的样板进行测试，膜厚公差为±3微米。详见表1：

表1 .测试样板

3.测试结果和讨论

本文参照国标GB/T 23443-2009《建筑装饰用铝单板》，以及国际通用的建筑涂料的AAMA（美国建筑制造商协会）标准*的内容和检测方式，有选择的测试与膜厚相关的试验，通过实验结果和对比，评估超细粉涂层和普通涂层以及液体涂层的性能差别。

图1 .样板1和样板4的粗糙度测定图

*AAMA标准中针对常规产品、中高端产品和最高质量产品分为AAMA 2603，AAMA 2604和AAMA 2605三个标准。AAMA2603专门针对常规室外建筑涂层，常规的室外用聚酯液体或者粉末涂料能够达到该标准；AAMA 2604为中高端涂层产品，涂层满足佛罗里达暴晒5年色差不大于5个Hunter单位的要求，目前高耐候性液体和粉末涂层满足该标准，是欧洲主要的建筑涂料；而AAMA 2605标准代表最高等级的耐候性能指标，佛罗里达暴晒10年后的色差不大于5个Hunter单位，目前只有超耐候的氟碳涂料能够达到该标准要求。

所有测试结果列在表2中。

表2.测试结果列表

3.1 涂层平整度

目视检测8快样板，样板1，5为粗粉厚涂层的样板，具有正常粗粉的橘皮表面；样板2，5为粗粉薄薄涂层样板，表面不仅橘皮非常明显，更有不可接受的露底斑点，能够看见基材的颜色；样板3，7为超细粉厚板，涂层非常均匀平整；样板4，8为超细粉薄板，涂层平整均匀。

通过涂层平整度专用测试仪器，Dektak Stylus surface profiler，该仪器定量的记录涂层表面的粗糙度，图1为样板1和样板4的测试结果。该结果显示，由于粗粉带来涂层非常不均匀，75微米粗粉涂层最低的地方仅有25微米左右，而30微米的的超细粉涂层最低处出也有25微米。

3.2 涂层附着力

用国标GB/T 9286的规定的方法进行划格实验。测试了干式附着力和沸水煮附着力。测试结果表明，聚酯涂层无论厚板和薄板结果均一样，但氟碳涂层，同样的产品，75微米的涂层明显较30微米的涂层的附着力差。

聚酯产品与基材层次相容性号，无论涂层厚薄，均表现出很好的附着力。但氟碳涂料为塑性涂料，表面能与高于基材相容性较差，厚薄不均将导致局部收缩应力影响附着力，因此厚平整度高的薄涂层附着力较好。

3.3 柔韧性

国标和AAMA标准没有直接检测涂层柔韧性的指标。我们采用90度折弯后，胶带粘连撕裂的方法观测裂纹和涂层脱落情况，检测涂层的柔韧性。测试结果表明，厚涂层的柔韧性与薄涂层的柔韧性相差很大，随着涂层厚度的增加，涂层柔韧性极具下降。

3.4 硬度

按照GB/T 6739方法测试铅笔硬度。结果表明薄涂层表现出稍好的涂层硬度测试结果。分析推测的原因有两个，一是薄涂层是超细粉制备，涂层非常均匀，相对很厚的但不均匀的粗粉涂层，不容易划破；另外，涂层较薄时做测试，基材的硬度更大地影响薄涂层的检测结果，得出更好的数据。

3.5 耐冲击性能

按照国标GB/T 23443规定的6.5方法测试。正向冲击实验所有样板均通过测试，反向冲击结果表明除超细粉的样板都表现出较差的性能。抗冲击性能和涂层的附着力以及柔韧性有关系，超细粉涂层具有平整和薄的有点，具有较好的抗冲击性能。

3.6 耐盐酸，耐硝酸、耐砂浆、耐溶剂等耐化学腐蚀性能

按照国标GB/T 23443规定的方法测试，得出的结论是不论薄厚，均没有差别。

3.7 湿热实验

按照GB/T 1740的规定进行测试。聚酯涂料测试时间1000小时，氟碳测试4000小时。结果表面平整的薄板和厚板具有同样的性能。但不均匀的薄板虽然切边抗腐蚀性能同样，但平面上的数据表明，不均匀的较薄的涂层具有很差的性能。

3.8 中性盐雾实验

按照GB/T 1125的规定进行测试。聚酯涂料测试时间1000小时，氟碳测试4000小时。结果粗粉超细粉薄板和厚板具有同样的性能。但粗粉的薄板虽然切边抗腐蚀性能同样，但平面上的数据表明，粗粉较薄的涂层耐湿热很差。

4 .结语

本文通过实验证明超细粉涂装的薄而平整的涂层粗粉明显优越的性能。超细粉涂料技术是高新技术发展的产物，具有巨大的推广应用前景，能够给整个行业带来巨大经济和社会效益，是值得整个行业一起来努力推广的项目。