谈谈环氧树脂基粉末涂料配方的优化及性能问题
【摘要】环氧树脂基粉末涂料在当前很多行业都广受关注，为进一步提高其质量，并适当降低成本、节约能源，应对其配方加以优化。在此通过配方优化实验制备出样品，并对其性能进行测试，效果良好。
【关键词】环氧树脂粉末涂料；配方优化；性能检测
引言
涂料有很多种，广泛应用于各个行业中，主要起保护和装饰作用。随着技术改进，涂料增加了隔音、保温、导电、防污、防腐蚀等新功能。粉末涂料是一种溶剂含量为0的固体粉末状新型涂料，呈细微粉末状，与一般涂料相比，显得更安全、更环保、更能节约资源，而且还能降低施工难度，在当前备受重视。环氧树脂粉末涂料在其中使用最多，按照用途可大致分为工业用、建筑用、特殊用途三种。为满足越来越高的要求，降低成本，提高其耐热性，需对其配方加以优化。
1 环氧树脂基粉末涂料配方优化实验
1.1 设计
环氧树脂基粉末涂料主要由树脂、颜填料、固化剂和助剂组成，有机硅树脂具有良好的低温柔韧性、热稳定性和憎水性，但成本较高。本次实验以高软化点的环氧树脂SM609代替，填料选择二氧化钛，固化剂选用双氰胺和葵二酸二酰肼。另外为提高涂抹韧性，适当增加增塑剂。
1.2 实验工艺
（1）预处理
二氧化钛难以和环氧树脂相容，为使其充分混合，先用KH550硅烷偶联剂对钛白粉进行处理，经水解作用得到硅烷偶联剂水溶液。具体步骤如下：取适量钛白粉置于烧杯内，根据实验所需加入KH550硅烷偶联剂，使钛白粉充分湿润；然后取出摊在准备好的塑料袋上，令其自然干燥至少48h；手指碾碎干燥后的混合物，在105℃的温度中烘烤3h；用搅拌器将彻底干燥后的钛白粉粉碎并过筛。
（2）制备树脂粉末
实验选用的是由江苏三木集团生产的SM604F、SM609两种固体环氧树脂，前者软化点89—95摄氏度，后者130—150℃；前者环氧值0.11—0.135eq/100g，后者环氧值0.025—0.042eq/100g；前者挥发分低于0.35%，后者低于1.0%。取适量的环氧树脂置于不锈钢面板上，将其碾碎；然后将碾碎后的颗粒放入搅拌器进一步粉碎，为防止散热困难出现结块，粉碎过程中应适当停顿；过筛后得到环
氧树脂粉末。
（3）制备其他粉末
除了环氧树脂粉末，还需制备双氰胺粉末、葵二酸二酰肼粉末和聚乙烯醇缩丁醛粉末，后两者购买时就呈粉末状，可直接过筛使用；双氰胺需要在搅拌器内粉碎后，才能过筛使用。
（4）混合
根据实验需要设计合理的比例，将制备好的各种粉末混合置于一次性纸杯，用小勺搅拌5—8min，使其充分相容；然后将搅拌后的混合物放回样品袋，反复旋转挤压至少10min。
（5）制作结合强度试块
试块尺寸20mm×35mm，材质为Q235-A，进行预处理清除其表面污物；对两试块进行加热，至150℃后取出，一端蘸取一定量的混合粉末样品后放回加热炉；升高温度至200℃，加热5min后取出试块，迅速将两试块结合在一起，施加压力确保其粉末涂料充分混合；在室温下放置24h。
1.3 结果分析
为得到最佳配方，需展开正交试验，本次主要采用SM604、SM609两种环氧树脂，设计了三种方案：（1）SM604为33.3份，SM609为66.7份，增塑剂和颜填料均为10份；（2）SM604为50份，SM609为50份，增塑剂15份，颜填料为20份；（3）SM604为66.7份，SM609为33.3份，增塑剂20份，颜填料均为30份。以涂层的结合强度为评价指标开始实验，最后得出最佳配方：SM604为33.3份，SM609为67.7份，增塑剂和颜填料各20份。
随后进行单因素分析，从两种环氧树脂配比、增塑剂和颜填料三方面分别展开分析，最后分析结果得出优化后的耐热性粉末涂料的最终配方为：SM604环氧树脂25份，SN609环氧树脂75份，增塑剂和颜填料均为20份。将得到的粉末涂料均匀涂抹于轻骑铃木油箱色涂线磷化钢板（D04）上，然后置于200℃温度下进行烘烤，取出后在室温下放置24h进行质量检查，发现无脱落现象、附着力等级为0，负荷国家规定标准。
2 优化后环氧树脂粉末涂料的性能
2.1 产品性能测试
优化结束后取一定量的粉末涂料样品进行性能测试，粉末色泽均匀，无结块和杂质，密度为1.4g/cm3，胶化时间为20s，安息角为35°，熔融流动性为28.8mm，烘烤中质量损失为0.5%，储存稳定性为1级。
2.2 涂抹性能测试
选取尺寸为150mm×75mm的宝钢DCO4作为试板材质，然后制作试板检验涂抹性能，检验合格；膜厚165μm。结合强度14.25MPa；其余耐冲击性、耐弯曲性、耐湿热、耐碱性、耐酸性、耐水性和耐热性均达到技术指标，检验合格。
2.3 固化前后红外光谱对比
取反应前的粉末涂料样品粉末，压片法制样，获得固化前的红外谱图。待涂料冷却后用刀片刮取样品，用研磨压片法制样，获得固化后的红外图谱。实验结果显示，双氰胺上氨基吸收峰消失、环氧基吸收峰消失等表征都表明环氧树脂基粉末涂料与固化剂双氰胺发生了交联反应。
2.4 工件试喷涂试验
选择轻骑铃木摩托车有限公司的警车后尾箱安装片，按照一定的工艺参数进行设置，完成后至轻骑标致摩托车有限公司静电粉末喷涂设备，涂装优化后的粉末涂料样品。为了尽量与量化产品用涂料制备涂层的色泽保持一致，在最优配方中加入了1%的炭黑颜料。最后发现优化后配方涂料的产品与量产品外观无太大差别。
3 结束语
环氧树脂粉末涂料具有无害、清洁环保、节约能源、施工难度低等诸多优势，在建筑、工业及其他领域有着广泛应用。有机硅树脂性能较好，但价格昂贵，所以在不影响质量的前提下，为减少成本，通过在SM604环氧树脂中添加适量的高软化点环氧树脂SM609来进行优化，取得显著效果。
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