粉末涂料的特点 粉末涂料推动汽车环保涂装技术

粉末涂料特别是环氧树脂粉末涂料是节能、低污染型涂料中极为重要的一类。早在1952年德国Kriesheine公司的Erwin Gemmer就发明了流化床浸涂法，热塑性粉末涂料由此得到发展；1962年法国Sames公司开发了静电粉末涂装设备，1964年热固性粉末涂料开发成功；进入80年代，工业废气、废水、废渣对环境造成了严重污染，欧美各国对挥发性有机化合物(VOC)的限制法规相继出台，尤其是1992年联合国环境与发展大会以后环境保护成为世界性的重要问题。至此，由于粉末涂料具有无溶剂、无公害，一次涂装厚涂层，过喷粉末可回收再利用等特点而备受重视，其发展速度很快。

纯聚酯树脂制成的粉末涂料具有如下特点：①涂膜的耐候性好，适用于户外用产品的涂装；②涂膜的耐热性好，在烘烤固化时涂膜不易泛黄；③涂膜耐冲击强度、柔韧性、硬度等物理性能优异，耐化学药品和耐水等性能良好；④涂料的涂装性能好，可以用空气喷涂法和静电粉末涂装法等方法涂装；⑤TGIC 固化聚酯粉末涂料，烘烤固化过程中，基本不产生反应副产物，涂膜不易产生缩孔、针孔等弊病。

同时，粉末涂料的利用率接近100％，喷涂后的粉末可以回收利用；通常比液体涂料容易施工，形成的涂膜耐久性好，产品优势显著。

汽车制造业是涂料最大的用户之一，自20世纪80年代以来发达国家对汽车生产中有机溶剂的排放制定了严格的控制指标。从20世纪70年代末的VOC排放量15.5磅/车下降到21世纪的1.5磅/车。20多年来每次排放量的大幅度下降都与采用新型涂料有关，如20世纪80年代初引进高固体分涂料，80年代末采用水性涂料，90年代开始应用粉末涂料。粉末涂料用于汽车涂装的研究已有20多年，但由于汽车涂料要求高耐候性、高耐腐蚀性、高耐磨性，以及耐热、保光、保色等高性能并需要卓越的装饰性，开发研究有相当的难度，难以在短时期内取得突破性进展。

粉末涂料在汽车面漆和车身底漆方面有很大应用。现今的粉末涂料涂装能带来高质量的表面，不用进行底涂，就能与金属零件形成很强的结合力，同时粉末涂装具有很优良的防腐、耐热、耐冲击和耐磨性，色泽的选择范围也非常宽，光泽高的、光泽低的、金属色的或是透明的涂层都有。质地从光滑表面到皱褶或粗糙的涂层都可以任意选择，涂膜的厚度也可变化以适合不同的要求，这些粉末涂料的性能表现了当今粉末涂料的成熟程度。在过去很长时间内汽车组装厂采用的是液体涂料，直到现在，对全球绝大部分地区来说，汽车组装厂采用粉末涂料涂装仍然是一个未解决的问题，虽然过去的几年已有了很大的进步，但仍没有达到大规模使用粉末涂料的程度。

在美国，粉末涂料在汽车面漆和车身底漆上的用量最大，汽车采用粉末底涂效果很好，但粉末涂料用作汽车面漆的进展不大，尤其是用作汽车罩光面漆的更少。一些商家认为，粉末涂料用作罩光面漆的空间还很大，只是汽车厂改用粉末涂装设备所产生的投资成本使其难以下定决心。由于汽车行业越来越注重汽车的耐久性，而粉末涂料不仅比较经济，且耐腐蚀性和破坏性更好，所以用粉末涂料涂装汽车底盘和车身将会越来越广泛。

我国将粉末涂料用于汽车零部件的涂装起步较早，一汽早在20世纪90年代就已建成粉末喷涂流水线，其他汽车公司也在同一时期通过外协进行零部件粉末喷涂加工。

受粉末涂料品种、质量、技术等因素的制约，我国粉末涂料的品种结构不利于汽车涂装，汽车涂装对耐候性要求高，而我国粉末涂料产品结构中占多数的是环氧/聚酯混合型粉末和环氧型粉末，适用于室外的改进型环氧粉末、聚氨酯粉末、TGIC聚酯粉末、丙烯酸粉末的产品并不多，而且在质量上还存在不少问题。

汽车粉末涂料制备技术进展越来越快。传统的粉末涂料包括环氧树脂粉末涂料制备方法分为干法和湿法，干法又分为干混合法和熔融混合法：湿法分为蒸发法、喷雾干燥法和沉淀法。近年Ferro公司开发了超临界流体法，即VAMP(VedocAdvancedManufacturing Process)。目前粉末涂料的生产大多使用熔融混合法，缺点是换品种和换颜色比较困难、粒径分布较宽，难以生产低温固化及超细粒径的粉末涂料。为此人们对粉末涂料制备工艺进行改进，取得了一定进展。超临界流体法的开发利用被称为粉末涂料制备方法的革命，对21世纪汽车粉末涂料的发展将起重要作用。超临界流体法的工作原理为：二氧化碳在达到临界点时被液化，液态二氧化碳与气态二氧化碳两者之间界面清晰，倘若压力略降或温度稍高就会超过临界点，这一界面即刻消失成为一片混沌，称为超临界点。继续升高温度或降低压力，二氧化碳变成气体。利用此原理，将粉末原材料加入到带有搅拌装置的超临界液体加工设备中，超临界二氧化碳使涂料的各成分流体化，这样在低温下就达到熔融挤出效果。物料经喷雾并在分级釜中造粒，制得产品。整个生产过程可以用计算机控制。美国Ferro公司开发的VAMP新工艺适用于加工汽车粉末涂料。它的优点是：全封闭的VAMP体系避免了周围环境中粉尘和纤维的污染而影响粉末涂料的洁净度；粒子的形状可以控制，制得的粉末涂料具有优良的摩擦带电性能，使粉末在喷涂过程中能够渗透到难以到达的部位，涂膜厚度均匀，能获得较薄的涂膜；加工温度低，防止GMA丙烯酸树脂的氧化进而防止涂膜黄变；可以使预反应减到最小，有利于粉末的流动和流平，重现性好；有利于低温固化粉末涂料的加工，采用结晶聚合物配制粉末涂料，提高贮存稳定性，降低熔融粘度，对透明涂层的流动性和流平性影响很大。

在严格的环保法规推动下，粉末涂料像其他绿色涂料一样，在全球得到迅速发展，对涂料科技的严格要求使得粉末涂料具备了许多20世纪80年代早期认为无法达到的性能。粉末涂料已经明显渗透到各个重要应用领域，广泛地被汽车工业采用。汽车用粉末涂料的发展将在进一步提高耐候性、耐紫外光性、低温固化性、薄膜化和提高装饰性方面努力。三废对环境的污染已成为世界性问题，其中溶剂型涂料的涂装对大气的污染引起各国关注，对汽车涂装中VOC的限制越来越严格。低污染涂料的发展是21世纪的重要课题，其中粉末涂料将处于重要位置。随着粉末涂料新产品及新技术的开发，粉末涂料的应用领域将不断扩大，粉末涂料在工业涂料中所占比例也回增加，同时粉末涂料仍将是产量增长速度最快的涂料品种之一。

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