硅微粉在粉末涂料中的应用研究

  杜中燕1、王继虎1、温绍国1、汪鹏主1、张栋栋1、殷常乐1、李灏2

  1.上海工程技术大学化学化工学院

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摘要

本文通过添加硅微粉来部分替代钛白粉，制得的复合粉体以应用于粉末涂料中，从而提高了漆膜的硬度，耐热等性能。

主要考察了喷涂电压、固化温度和固化时间施工工艺，测试了不同配比的复合粉体（硅微粉：钛白粉为0:1、1:1、2:1、3:1、1:0）粉末涂料漆膜的白度、光泽度、硬度、耐冲击力以及耐热性等性能。

结果表明，研究中粉末涂料最佳施工工艺条件为：喷涂电压70kV、固化温度180℃、固化时间20min。

硅微粉的添加提高了漆膜的硬度，铅笔硬度由3H达到5H；漆膜的抗冲击力高于50kg·cm；同时也提高了漆膜的耐热性，涂膜的Tp由433.19℃上升到440.76℃; 漆膜的光泽度有所降低，由78%降到66%；白度由88.5%降到39%。

当硅微粉与钛白粉的配比为1:1时，漆膜综合性能最好，铅笔硬度为4H、耐冲击力高于50kg·cm、光泽度达到75%、白度达到82%。

复合微粉的粉末涂料，基本性能保持不变，降低了涂料的生产成本，为制备高硬度和耐冲击涂料提供了依据。

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前言 

粉末涂料始上世纪50年代，由环氧树脂、聚酯树脂、聚氨酯、聚丙烯酸等聚合物与颜料、添加剂等均匀混合而成。

粉末涂料是一种固含量为100%，且没有有机挥发物(VOC) 产生的环保型涂料。钛白粉是粉末涂料的主要白色颜料，具有遮盖力高、着色力强等性能。

但是钛白粉的生产工艺复杂，对环境污染较大，价格昂贵，因此市场出现了一些替代品，如硫酸钙晶须、改性碳酸钙、氧化锌等均被应用于涂料中。

硅微粉( SiO2) 是一种无味、无毒、无污染的非金属材料，具有硬度大、导热系数低、耐高温、绝缘和化学性能稳定等优点。市场上大多数硅微粉是经过成本较低的物理法得到，目前硅微粉被广泛应用于橡胶、塑料、陶瓷以及涂料之中。

利用硅微粉与钛白粉在结构上的相似性，汪鹏主等将硅微粉-钛白粉复合粉体应用于乳胶涂料中，涂料的铅笔硬度较全钛白粉的乳胶涂料明显提高。

刘宗旺等在不饱和聚酯绝缘漆中添加硅微粉，改善了涂料的吸水率、电气强度和体积电阻率等。

Puig等研究了粉末涂料添加有机改性的二氧化硅后，在机械和电化学方面表现出优异性能。

目前，缺少对环氧/聚酯树脂粉末涂料耐磨性、高硬度、耐久性的研究报道。本文探讨了在环氧/聚酯树脂粉末涂料中添加硅微粉来提高涂料的硬度、耐冲击力等机械性能，用于汽车、家电、五金、建材、输油管道的表面涂装上。

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实验

2.1实验原料与仪器

2.2 粉末涂料的制备

按表1涂料配方制备粉末涂料，工艺流程为：配料，预混，挤出，压片，粉碎，过筛。

样品编号为ST01、ST11、ST21、ST31、ST10，ST01 表示硅微粉与钛白粉添加的重量百分比(wt%) 为0:12，ST11表示硅微粉与钛白粉添加的重量百分比(wt%) 为6:6，以此类推样品ST21、ST31、ST10。

再通过静电喷枪喷涂，高温固化得到涂膜，涂膜厚度为75～90μm，检测性能。

2.3 性能测试与表征

铅笔硬度: 按照GB/T6739-1996《涂膜硬度铅笔测定法》测定漆膜硬度(9B最软，9H最硬) 。

光泽度: 按照GB/T9754-2007《色漆和清漆不含金属颜料的色漆漆膜之20°、60°和85°镜面光泽的测定》，使用60°光泽度仪测定。

白度: 按照GB/T5950-2008《建筑材料与非金属矿产品白度测....