细粉粉末涂料流动性能的表征研究

在过去的几十年中，粉末涂料在汽车、家具、家电领域得到广泛的应用，但通常所使用的粉末涂料大多是中粒径大于30μm的粗粉颗粒。由于粉体粒径比较大，易造成涂层表面平整度差、涂层过厚等问题，一定程度上限制了粉末涂料的应用。为了克服以上问题，提高涂层质量和美观性，降低膜厚，则需要采用更细的粉末进行喷涂。

细粉粉末涂料一般指中粒径小于30μm的粉末涂料，其中中粒径小于25μm的粉末涂料为超细粉末涂料。由于细粉粒径比较小，喷涂时可以降低涂层厚度，减少涂层表面橘纹等问题，达到与液体涂料相近的涂装效果。目前细粉涂料喷涂已经开始应用于工业中，但是其工业应用中存在一些需要解决的问题。根据Geldart's颗粒分类，细粉涂料属于C类颗粒，粉末内聚力强。由于颗粒粒径小，颗粒与颗粒之间的作用力(主要是范德华力)远远大于重力，使颗粒容易相互粘结，形成团聚，在静电喷涂的过程中难以流化，易造成输送管道的堵塞;此外由于流动性能差，粉末易在喷枪口处发生喷涌，造成上粉不均，甚至产生废品。

因为颗粒粒径的减小会带来黏稠吸附的问题，如何更好地对细粉流动性进行表征对于细粉涂料的工业化应用至关重要。粉末流动性可以采用堆积角(AOR)、雪崩角(AVA)和流化床颗粒流出速率等检测手段进行测试分析，但这些方法耗时且并非所有厂家均具备这些检测设备。粉末涂料制造商往往通过控制粉末粒径(主要是中粒径)来确保粉末颗粒的流动性，但即使已经将细粉涂料颗粒中粒径控制在一定合格范围内，细粉颗粒在粉体流化、气流输送、粉末喷涂等工艺上仍然会遇到很多问题。因此，仅仅依靠中粒径(D50)无法准确判断出颗粒的流动性能。通过粉末的几个粒径特征参数(包括D10、D50、D90和粒径跨度等)，对粉末流动性进行表征是一种便捷有效的方法。本文旨在研究细粉涂料流动性与多个颗粒粒径参数的相关性，以便能通过这些参数更好地预测颗粒的流动性，帮助解决细粉特别是超细粉末涂料在工业应用中遇到的流动性问题。

1.

实验部分

1.1 

实验材料

粉末涂料样品为Seibert公司生产的聚氨酯粉末涂料，共有9种不同粒径，粒径范围为24～29μm。由于细粉涂料流化需要添加一些助流化剂，但是为了尽量减小助流化剂对本次实验中流动性能的影响，仅仅添加了质量分数为0.3%(以粉末涂料总质量计)的Degussa公司生产的纳米SiO2R972助流化剂，以保证细粉粉末涂料的基本流化。

1.2

颗粒粒径测试

用丹东百特公司生产的激光粒度仪(型号BT－9300S)测试样品的颗粒粒径。主要测试参数为D10、D50、D90。D50为中粒径，是指体积累计分布达到50%时对应的粒径值，即表示大于或小于此粒径值的颗粒各占50%。同理，D10和D90分别是指体积累计分布达到10%和90%时所对应的粒径，即粒径小于D10和D90的颗粒分别占总体积的10%和90%。

粒径分析一般用D10、D50、D90来表征粉末粒径分布。当粒径分布曲线中D10或者D90靠近D50时，曲线将会变得陡窄。理想情况下当3个值趋于相同时，粉末具有统一的粒径，但在实际生产中是不可能达到的。工业上一些厂家采用跨度(Span)来表征粉末颗粒粒径分布，其数学表达式如下所示。

1.3

流动性能测试

粉体流动性的测试方法分为动态、半动态和静态测试法，各方法适用于不同应力状态的粉体，包括贮存状态、流化状态和气流输送状态等。堆积角和雪崩角是可以相互替换的测试方法，并且均属于半动态法，可快捷地表征粉体流动性。本实验用雪崩角来表征粉末....