主导环氧粉末涂料应用是热敏基材

作为固体环氧树脂的重要应用领域，以双酚A型环氧树脂、线性酚醛树脂改性环氧树脂和脂肪族环氧树脂等为主体，在一定的温度下混炼冷却后粉碎形成的环氧粉末涂料，以其无污染、低熔融黏度，涂膜坚固、流平性好、不需要底漆涂膜、力学性能好，有优异的反应活性和贮藏稳定性、耐腐蚀性、耐化学药品性，涂料的配色好、固化剂选择范围宽等诸多优点，开拓了广阔的应用空间。目前，环氧粉末涂料应用热点主要有用于热敏基材的涂料以及防腐涂料，尤以热敏基材应用为重。环氧粉末涂料正呈现低温或快速固化、薄涂膜化、提高涂料附着效率、采用新工艺制造等发展趋势，但热敏基材仍是主导。由于粉末的固化温度较高（180～220℃），固化时间长（10～30min），使其仅能应用于金属等耐热基材，而且相对能耗大、费时；且由于其熔融流平和固化开始阶段有一定重叠，控制不好涂层就会出现平整度上的缺陷，如缩孔、桔皮等问题，为此人们重点开发了UV固化粉末涂料及低温固化粉末涂料用于热敏基材。

UV固化粉末涂料是将常规涂料和UV固化技术相结合的新技术，常规粉末涂料通常不能用于薄膜基材和热敏基材，虽然目前已有低于150℃固化的常规粉末涂料投放市场，但仍存在储存稳定性差、流平性不好，对热敏基材而言固化温度仍过高等问题。而液体UV固化涂料应用于热敏基材的涂敷，其特点是固化速度快、固化空间小、能耗低；但液态的UV固化涂料所用原材料的分子质量低，存在着对皮肤和眼睛的刺激性危害和固化膜收缩率高等缺点。UV固化粉末涂料是无溶剂的环保涂料，无刺激性危害，一次涂装并可用于热敏基材，低温流动性好，固化速度快，固化空间小，熔融流动性和固化步骤分离，使得UV固化粉末涂料在固化前达到最佳流平状态，保证涂膜质量。另外粉体热稳定性好，用常规挤出设备不会发生热交联。目前UV固化粉末涂料应用于木材的涂装，如中密度纤维板（MDF）、铝镁合金、塑料、汽车蒸发器、厚质工件、预制件以及卷材的涂装。国外将热固化和UV固化技术结合，开发了双固化体系的环氧粉末涂料，它包含热引发剂（如过氧化物）和UV引发剂。

UV引发剂主要导致涂层表面固化，而热引发剂则促使与基材接触的树脂固化。对于普通的UV固化涂料，通常不能添加不透明颜、填料，否则会导致UV固化不彻底，在所述的双固化体系中，由于热引发剂的存在，即使用不透明颜料也不会影响涂层的固化。而UV引发剂的存在，又使得涂层的固化速度更快，固化温度更低。这种涂料可完全用于热敏基材，其主体树脂为带有（甲基）丙烯酸酯不饱和键的环氧树脂、聚氨酯或不饱和聚酯等。传统热固型粉末涂料本身不稳定且由于粉末熔融温度和固化温度之间的温差小，流动性一般不佳。为解决这一问题，国内将红外线（IR）熔融和紫外线辐射固化相结合，在进行涂装时试件首先经过IR输送带并受热熔融，熔融的粉末涂料可充分的流平。由于熔融和流平性得到扩展，因而即便是高黏度的粉末也能得到优良的外观。熔融的涂料并不发生固化，但一经UV照射熔融涂料便会很快固化。这种IR/UV熔融固化粉末涂料可在90℃下固化，并可进一步采用后热固化工艺，这种粉末环氧涂料可广泛应用于金属及木质基材的涂敷。

在低温固化环氧粉末涂料方面，一般讲粉末涂料的熔融温度为90～130℃，固化温度为130～180℃，但越来越多的应用需要低温固化，所以低温固化粉末涂料的研究与开发也成为一种趋势。目前某些环氧树脂粉末涂料的固化温度已降至140℃，有的甚至已降到120℃，同时固化时间也缩短至20 min，从而大大节约了能量。一般来说，固化温度每降低10℃，涂装过程即可节省10％的能量。目前已有新型环氧粉末涂料，固化温度为107～149℃，其环氧树脂在150℃的熔融黏度为0.2～2.7Pa?s，含有5～20％的结晶环氧树脂，能改善熔融粉末涂料的流动特性。该环氧涂料的固化剂为固态的封闭型多胺，例如咪唑类衍生物或其与环氧化合物的加成物，通常为伯、仲、叔胺基或其混合物。这类粉末涂料主要用于热敏基材，如汽车的塑胶零件、造纸、纸板和木材，能够产生良好的光滑表面。国外还开发了由缩水甘油基甲基丙烯酸酯聚合物（环氧值为0.25～0.4eq/100g）和含有羧基的聚酯（200℃黏度小于2.5Pa?s）混合而成的粉末涂料，能够在低温下快速固化，主要用于热敏基材。这一粉末涂料还具有亚光特性和优异的耐候性能。国内业界以双酚A型环氧树脂为主要成膜物质，在其中加入多种助剂，研制开发了具有特殊性能的低温固化重防腐环氧粉末涂料。

在环氧树脂的改性方面，采用玻璃化温度<105℃的苯乙烯—马来酸酐共聚物和热固性环氧树脂复合，得到的涂料可以在低温下固化形成光泽较低的面漆，其可固化温度范围较宽，且固化后光泽稳定。合理选用固化剂能使粉末涂料在低温下迅速固化，也形成满意的涂膜。国外开发的2种特殊适于低温固化环氧粉末涂料的固化剂，可以与通用的双酚A环氧树脂或环氧酚醛改性双酚A树脂制成环氧粉末涂料，在低温（120℃）固化时其成膜性能及固化性质表现为：第1种是具有较高活性的固体胺加合物，可作为低温均相聚合环氧树脂的固化剂，也可作为其他一些交联反应的促进剂；第2种作为高活性的含树脂材料的固化剂，既能用于双酚A环氧也能用于酚醛改性环氧树脂的固化，能在120℃或高温下快速固化且具有较好的综合性能。还有研究人员开发了2种特殊的适于低温固化环氧粉末涂料的固化剂，这2种固化剂可以与通用的双酚A环氧树脂或环氧酚醛改性双酚A树脂制成环氧粉末涂料：第1种固化剂是具有较高活性的固体胺加合物，它可以作为低温均相聚合环氧树脂的固化剂，也可以作为其他一些交联反应的促进剂；第2种是一种高活性的含树脂材料的固化剂，既能用于双酚A环氧也能用于酚醛改性环氧树脂的固化，能够在120℃或高温下快速固化，而且具有较好的综合性能。