雖然靜電粉末涂料與溶劑型涂料固化時(shí)的化學(xué)反應(yīng)相同,但兩者形成的涂層的物理特性截然不同。溶劑型涂料可以通過(guò)選擇對(duì)固化涂膜影響較小的溶劑或混合溶劑來(lái)調(diào)整其應(yīng)用特性。而靜電粉末涂料因?yàn)椴缓�有溶�?則無(wú)法做到這一點(diǎn)。靜電粉末涂料的大多數(shù)特性只由基料決定。因此,要想生產(chǎn)出具有良好綜合特性的靜電粉末涂料,首先要熟知樹(shù)脂的各種因素對(duì)于涂料特性的影響。對(duì)不同樹(shù)脂和涂料參數(shù)之間的關(guān)系及它們對(duì)于最終涂膜特性的影響有一個(gè)基本的了解,這比大量的掌握靜電粉末涂料的配方更有用。

    1 基料的分子量和所有聚合物一樣,靜電粉末涂料所用的樹(shù)脂是具有不同分子量的分子的混合物。因此,必須知曉樹(shù)脂的平均分子量。在幾種不同的表述平均分子量的方式中,數(shù)均分子量(Mn)和重均分子量(Mw)對(duì)于靜電粉末涂料的特性最為重要。靜電粉末涂料的機(jī)械性能,如抗張強(qiáng)度和抗沖擊性,主要取決于數(shù)均分子量,而重均分子量主要決定樹(shù)脂的熔融黏度。要確保一個(gè)商業(yè)用途的聚合物具有良好的抗張強(qiáng)度和抗沖擊性,其平均分子量應(yīng)當(dāng)在20,000到200,000之間。我們必須要考慮到這一事實(shí)并將其用于靜電粉末涂料中。設(shè)想某個(gè)數(shù)均分子量Mnp的線型端羧基聚酯樹(shù)脂與數(shù)均分子量為Mne的線型雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂發(fā)生固化反應(yīng)。在固化過(guò)程中,聚酯樹(shù)脂的羧基稍微過(guò)量的情況下,如果所有環(huán)氧基得到充分的反應(yīng),那么固化后涂料的數(shù)均分子量Mn可以通過(guò)如下的公式簡(jiǎn)單算得:Mn=(x+1)M np+xM ne

    公式中x是指由嵌段聚酯樹(shù)脂(P)和環(huán)氧樹(shù)脂(E)組成的嵌段共聚物的聚合度。

    2 靜電粉末涂料組分的官能度，靜電粉末涂料配方對(duì)于官能團(tuán)之間的正確配比的變化較為敏感,這一問(wèn)題可以通過(guò)增加固化劑或樹(shù)脂的官能度來(lái)解決。這樣,必須通過(guò)化學(xué)計(jì)量形成一個(gè)極大的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),使體系降低敏感性。按Gordon的枝化工藝?yán)碚?對(duì)某靜電粉末涂料體系進(jìn)行分級(jí)代入計(jì)算,涂料體系的組成是平均分子量為3800,官能度在2到3.25之間的羧基聚酯,及數(shù)均分子量為1500,官能度為2的雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂。在固化過(guò)程中,環(huán)氧基的轉(zhuǎn)化率與體系的數(shù)均分子量之間的關(guān)系,隨著官能度的增加,平均分子量的增長(zhǎng)更為迅速。要獲得數(shù)均分子量為20,000的涂層;當(dāng)官能度為2時(shí),轉(zhuǎn)化率為86%,當(dāng)聚酯樹(shù)脂的官能度分別是2.5、3、3.25時(shí),對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)化率是62%、24%和8%。

    官能度高會(huì)使得黏度快速上升,從而縮短了成膜時(shí)涂料的流動(dòng)時(shí)間。結(jié)果是流平性變差,出現(xiàn)嚴(yán)重的桔皮現(xiàn)象。使用熱粘彈譜分析儀(TVA),測(cè)定了分子量和聚酯樹(shù)脂官能度的變化對(duì)無(wú)顏料的聚酯/環(huán)氧混合型靜電粉末涂料熔體在120℃時(shí)流變行為的影響,以及溫度從120℃到200℃動(dòng)態(tài)變化過(guò)程中,對(duì)于體系動(dòng)態(tài)模量變化的影響。

聚酯樹(shù)脂的官能度(Fn)、數(shù)均分子量(Mn)和酸值(AV)或者羥值,均不是獨(dú)立的變量。這意味著在同樣酸值的情況下,為了保持聚酯/環(huán)氧樹(shù)脂的重量比恒定,若要增加官能度,必須選擇提高分子量。

    另一種方法是分子量保持不變,提高酸值,但這會(huì)直接影響所需的聚酯/環(huán)氧樹(shù)脂配比。增加官能度也會(huì)使得樹(shù)脂配方中支鏈化成份的摩爾分?jǐn)?shù)增加。在隨機(jī)酯化過(guò)程中,酸值恒定時(shí),數(shù)均分子量隨著官能度的增長(zhǎng)呈線性上升,而重均分子量則增長(zhǎng)迅猛。

    因此,雖然可以制得官能度4的樹(shù)脂,但因其黏度太大而不實(shí)用。另外,凝膠點(diǎn)間隔太短,影響生產(chǎn)過(guò)程的安全。凝膠點(diǎn)間隔指的是凝膠點(diǎn)時(shí)的反應(yīng)程度與得到具有一定特性樹(shù)脂時(shí)所需的反應(yīng)程度的比值。

    3 玻璃化溫度(Tg)在熱固性粉末涂料中主要是使用無(wú)定型聚合物,涂料組分的玻璃化溫度,對(duì)于樹(shù)脂和涂料化學(xué)工作者來(lái)說(shuō)是一個(gè)必須給予很大關(guān)注的參數(shù)。它會(huì)直接或間接影響涂料組分在貯存時(shí)的物理和化學(xué)穩(wěn)定性,及在生產(chǎn)和成膜時(shí)的流變行為和最終導(dǎo)致固化涂層在使用期間產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。假設(shè)靜電粉末涂層上的顆粒受到來(lái)自上層靜電粉末粒子重力的作用,如果粉末的Tg高于儲(chǔ)存溫度,由于鏈節(jié)缺乏活動(dòng)性,不同的顆粒間沒(méi)有鏈段級(jí)或分子級(jí)的材料擴(kuò)散;在Tg低于儲(chǔ)存溫度的情況下,不同粉末粒子之間的分子鏈段始終高度相互貫穿,鏈節(jié)的活動(dòng)性高得足以使粉末結(jié)團(tuán)。這種現(xiàn)象被認(rèn)為是靜電粉末涂料的物理穩(wěn)定性不好,因此靜電粉末涂料的Tg值高是獲得良好物理穩(wěn)定性的先決條件,但很難斷定能確保靜電粉末穩(wěn)定性良好的最Tg值。就實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)而言,對(duì)粉末涂料Tg值的公認(rèn)值是不低于40℃。對(duì)于熱固性粉末涂料,玻璃化溫度還會(huì)影響體系的化學(xué)穩(wěn)定性。因?yàn)樵谕苛现型瑫r(shí)存在一對(duì)反應(yīng)物—樹(shù)脂和固化劑,可以認(rèn)為在儲(chǔ)存期間會(huì)發(fā)生某些反應(yīng)。從熱力學(xué)的觀點(diǎn)看,當(dāng)反應(yīng)物彼此相遇時(shí),只要具有足夠的能量(至少等于反應(yīng)活化能)就能發(fā)生反應(yīng)。當(dāng)粉末涂料的Tg比儲(chǔ)存溫度高時(shí),由于聚合物鏈段的活動(dòng)性受限制,樹(shù)脂和交聯(lián)劑上的兩種官能團(tuán)彼此相遇的幾率非常低。本文源自靜電粉末http://shuaier.com.cn。