发泡性粉末涂料的研制_晁兵

#$%$&’()$*+ ’, -*+.)$/0$*+ 1’23$4 5’6+7*8/
!"#$ %&’() *"#+, -&’() ./ !0’ 1 23&) ./ 45’( 1 63’( !"#$%&’$F ;8. G)/H"#243)0 20- I./G)/H20J. )G 48. 304"H.7J.04 I)K-./ J)243097 2/. 304/)-"J.-$ ;8. 30G#".0J. )G 48. 2H)"04 )G 48. /.730L 304"H.7J.04 29.04L M"/0309 /.7374204 29.04L I39H.04 20- G3##./ 4) 48. 304"H.7J.04 .GG.J47 20- J)24309 I./G)/H20J.7 37 -37J"77.-$ ()* +,%-#F G)2H I#2743JL I)K-./ J)243097L 304"H.7J.04 29.04L M"/0309 /.7374204 29.04
>
是否连通分为开孔发泡塑料和闭孔发泡塑料；按发泡 塑料表面状态分为普通发泡塑料和结构性发泡塑料。 泡沫塑料具有许多显著的特点。首先是质量轻，一般 塑料制品的密度为 &$ A Q *$ C 9 O JH L 而泡沫塑料的密 度比其低几倍甚至几十倍； 其次是隔热性能好， 泡沫塑
>
料制品内的气孔可有效阻止或延缓热传导，热传导系 空 气 为 &$ &%> 数 最 低 可 达 &$ &%& Q &$ &%C S O H ・ T（ ；第 > 个特点是防震性能好，发泡制品受到 S O H・ T ） 冲击时， 泡孔中的气体可通过滞留 （ 开孔泡沫） 和压缩 （ 闭孔泡沫） 等作用使冲击能散逸， 以较小的速率进行 传递并逐渐终止冲击载荷， 从而达到防震的目的； 第C 个特点是隔音， 泡沫塑料的隔音从两方面达到： 一是通 过气孔中气体的滞留与压缩， 使声能消散， 二是通过物 体本身的刚性来消除由声波冲击物体而引起的共振产 生的噪音； 第 B 个特点是高回弹性， 主要是软质发泡塑 料， 其回弹性可达 :BU 以上。
本发泡性粉末涂料采用固体粉态发泡剂，其生产 工艺与普通粉末涂料类似，即按配方量将各种物料投 入到高速混料釜中， 混合粉碎后， 经熔融挤出、 冷却压 片、 破碎后， 用 AB, 磨粉筛分制得成品。 制得的发泡性粉末涂料可以采用静电喷涂方式进 行涂装， 可以进行单层涂装施工， 也可以采用多涂层涂 即在钢铁基体上先喷涂抗腐蚀粉末涂料， 然 装工艺 ，
%&&’ 年 ’ 月 第 *& 卷第 ’ 期
现代涂料与涂装 ,)-./0 12304 5 630378309
!"#$ %&&’ ()#$ *&兵，张 静，鹿存才，陆东方
（ 徐州正菱涂装有限公司， 江苏 徐州 %%*&&: ） 摘 要：介绍了发泡性粉末涂料的配方及性能， 探讨了树脂、 发泡剂、 阻燃剂、 颜填料的配比及用量对发泡效 果和涂层性能的影响。 关键词：泡沫塑料；粉末涂料；发泡剂；阻燃剂 中图分类号：;<=>’$ : 文献标识码：? 文章编号：*&&’ @ ABC: D %&&’ E &’ @ &&*= @ &>
，发泡
黏结强度 H R12 抗压强度 H R12 氧指数
性粉末涂料不是在燃烧条件下发泡，而是在普通高温 或使用温度下稳定发泡。涂装后的发泡性粉末涂料在 $$" < $=" > 开始熔融流平， $=" < !"" > 开始交联固 化，在粉末涂料处于熔融胶凝的过程中 （ $?" < $@" ， 材料中的发泡剂与协效物质持续发挥发泡效用。 >） 最初， 在液态基体中产生小的分散的球形气泡， 同时密 度稍稍减小； 然后气泡逐渐长大， 保持球形， 根据配方 设计和成膜控制可形成封闭 （ 闭孔） 的压紧结构， 得到 最低的泡沫密度或让气泡继续长大形成多面体结构。 整个发泡过程中伴随着树脂与其固化剂的交联反应、 发泡剂分解，产生多种气体使胶凝聚合的涂料膨胀发 泡， 最后成型 。
现代涂料与涂装 ,)-./0 12304 5 630378309
!"#$ %&&’ ()#$ *& +)$ ’
宽或加入固化促进物质，熔融后的涂料在 *G& J 甚至 *E& J 就有少部分开始发生交联反应，涂层正常固化 温度在 *C& K %&& J 之间， 而且一般粉末涂料的胶凝时 一般胶凝时间为 ;& K *%& 7， 间极短（ 如 *C& J 条件下， 短的在 H& 7 以内， 长的可以达到 H&& 7 以上） ，交联反 应开始后涂料的熔融黏度迅速增大，因此要求发泡剂 以及初 在挤出阶段、 粉末熔融流平期间 （ **& K *H& J ） 期胶凝阶段都要保持稳定，而在粉末涂料开始交联固 化的过程中要快速发泡。经过反复试验和发泡效果比 较，通过调整发泡剂和协效剂种类与配比将发泡剂的 分解温度设计在 *C& K %&& J 之间。 #$ # 基料树脂的选择 可采用热固性粉末涂料用的多种树脂及其固化流 平系统A 如纯环氧型、 环氧聚酯混合型、 纯聚酯型等， 根 据涂层发泡和使用环境的要求，耐候的采用纯聚酯系 统；防腐的使用混合型或纯环氧型系统。调节填料用 量搭配， 控制涂料熔融黏度， 获得预期的发泡效果。 #$ % 阻燃助剂的选择 发泡性粉末涂料的涂层与一般粉末涂料的涂层一 样具有可燃性，用于保温隔热尤其是高温条件下的保 温隔热作用的发泡性粉末涂料其涂层不仅要具有耐高 温性能，还必须具有良好的阻燃性能。利用膨胀型防 结合发泡产品的特殊要求， 火粉末涂料的研究成果 ? ; @ ， 试验选择了四溴双酚 L， 磷酸三 （ 丙酯作为 %， H F 二氯） 主要阻燃助剂， 材料氧指数明显下降。 #$ & 颜填料的选择 可用于粉末涂料的颜填料都具有良好的化学稳 定性， 均可以被选用， 试验中先后使用了钛白粉、 酞菁 蓝、 硫酸钡、 硅灰石等材料。颜填料的用量不仅受到发 泡效果的制约，还要根据发泡涂层附着力和抗压强度 的要求而定，过量的颜填料可以降低产品材料成本、 提高抗压强度， 但也会降低黏结强度、 影响涂层发泡效 果， 具体用量要根据涂层的防护要求进行选择调整。
:C;
后再在面层喷涂发泡性粉末涂料。涂层可以按需要让 其加热自由发泡，也可以采用外加模具的方式让其定 型发泡。 #$ % 发泡涂层的物理化学性能 发泡性粉末涂料涂层的主要性能见表 !。
%
%$ !
结果及分析
发泡剂的选择 因为本发泡性粉末涂料依靠发泡剂分解放气实现
!"
%&&’ 年 ’ 月 第 *& 卷第 ’ 期
:$;
，在一些应用领域
利用其良好的施工优势， 完全可以取代泡沫塑料。
技术指标 ! "( "!C # ?" # $"" # $E" S !=
#
#$ !
试验部分
发泡性粉末涂料的发泡机理 与膨胀型防火粉末涂料的发泡机理不同
:!;
导热系数 M ! N H O・ M F・ P N Q $ 密度 M ! N H R9・ F
装锌基重防腐涂料和发泡性粉末涂料，再用保护材料 包覆后使用， 收到了良好的防腐保温功效。 目前发泡性粉末涂料在涂层闭孔率、尺寸稳定性 等方面还有待于进一步的测试调整 A 配方中使用的各 种材料还需要进行更广泛深入地试验测试与选择。虽 然其涂装应用的范围还有一定的局限，但凭借涂层良 好的黏结效果、 突出的隔热、 保温、 防火、 隔音性能和无 毒阻燃的优点， 具有良好的市场应用前景。 参考文献：
:?;
发泡剂分为物理发泡剂和化学发泡剂 ! 种。由于 受粉末涂料生产和施工的限制，物理发泡剂不在选用 范围。化学发泡剂指在树脂中受热时能发生化学反应 并至少产生一种气体的物质。分为有机化学发泡剂和 无机化学发泡剂 ! 种。无机发泡剂由于与树脂的相容 性差、 分解温度低、 分解产生的气体易于穿透泡膜等缺 点， 一般不单独使用。有机发泡剂主要有偶氮类、 亚硝 基类、 磺酰肼类、 叠氮类、 尿素、 胍、 酯等。 在选择发泡剂时其气体释放温度要和粉末涂料的 固化温度非常接近。气体释放温度高，泡孔生成很少 甚至没有； 如果分解温度低于固化温度， 可能产生较差 （ ） 的泡孔结构 如泡孔过大、 破裂 和表面层质量。发泡 剂必须可控而且是以快速的速率释放气体，产生的气 体量必须和涂层目标密度的需要量相当；选择发泡剂 要考虑的一个关键因素是发泡剂的反应物和残留物必 须和发泡的基料树脂相容，分解产物应该不会与阻燃 剂等其他助剂相干扰，而且对最终涂膜的性能和颜色 没有或很少影响。另外，分解产物应该不会引起设备 和工具的腐蚀 （ 如在螺杆和模具表面不会产生沉淀 物） 。对于和食物相关的应用， 还必须考虑发泡剂及其 分解产物的毒性。 产生约 在 !"E < !$E > 分解， 纯偶氮二酰胺（ ADB） !!" FG H 9 气体，主要为氮气，同时有少量的 BI、BI! 和 +J， 分解残留物有联 （ 二） 脲、 三聚异氰酸、 异氰酸 和尿唑。试验中通过加发泡协效剂（ 如二氧化锌） 等来 取得较好的发泡效果。 调节 ADB 的分解温度， 另外， 二硝基五亚甲基四胺 （ 也称为发泡剂 8） 在 $K" < !"" > 生成氨水、氮气和少量甲醛，发气量为 !?! < !E! FG H 9，通过添加发泡协效剂也可以调节其 分解温度， 涂层发泡良好。 从发泡剂的性能、性价比和涂层的用途考虑，经过 精心比较和筛选，发泡剂 ADB 和 8 不论是分解温度还 是发气量都比较适合要求， 最终选定这两种发泡剂。 %$ # 发泡温度设计 由于粉末涂料生产过程中熔融挤出温度范围在 K" < $?" > 之间，涂装的粉末涂料开始熔融流平温度 在 $$" < $?" > 之间， 由于树脂的相对分子质量分布较