郭劍橋，虞寧，虞金衛(wèi)(江蘇江南絕緣粉末有限公司,江蘇 溧陽(yáng) 213363)

0 引言

功能性粉末是具有抗菌能力、耐腐蝕性能等特殊功能的粉末，將其與材料復(fù)合可以有效提升材料的功能性，涂料的使用環(huán)境較為特殊，其功能性需求較高，在涂料研發(fā)過(guò)程中積極結(jié)合功能性粉末材料技術(shù)可以有效提升涂料涂裝作業(yè)的整體效果，尤其針對(duì)鋼材料、醫(yī)用材料等的涂料應(yīng)用工作非常有益。

1 功能性粉末涂料及發(fā)展概況

不同的場(chǎng)合對(duì)涂料的應(yīng)用要求不一樣。功能性粉末涂料針對(duì)的是一些特定場(chǎng)合，可以很好的起到保護(hù)裝飾的作用，同時(shí)還具有防輻射、防水、絕緣、耐高溫、防腐蝕等非常多的特殊性能。實(shí)際應(yīng)用中功能性粉末涂料可以分為抗菌型、耐熱型、防腐蝕型、疏水型以及耐候型等多種類(lèi)型，另外還有新興的涂鴉型和防蚊型。隨著時(shí)代的發(fā)展，粉末涂料的發(fā)展也得到了很大程度的推進(jìn)，在生產(chǎn)工作中要讓粉末涂料實(shí)現(xiàn)功能，就需要做好涂料的配方，根據(jù)實(shí)際狀況來(lái)添加所需要的物質(zhì)，根據(jù)配方內(nèi)容來(lái)做好物質(zhì)的規(guī)劃，通過(guò)實(shí)際狀況來(lái)改變物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)，使功能性粉末涂料能夠真正發(fā)揮出自己的作用，涵蓋人們生活的方方面面，比如可以用在軍工設(shè)備、公路交通、管道設(shè)施、海洋設(shè)施以及能源設(shè)施等多項(xiàng)領(lǐng)域。技術(shù)的發(fā)展必然會(huì)讓功能性粉末有更廣闊的應(yīng)用市場(chǎng)，而相關(guān)方面的法律法規(guī)也會(huì)日趨完善，粉末涂料會(huì)成為未來(lái)的應(yīng)用趨勢(shì)。從歷史上來(lái)看，粉末涂料最早是從20世紀(jì)50年代起就開(kāi)始生產(chǎn)并投入使用。普遍來(lái)說(shuō)，國(guó)際上每一個(gè)國(guó)家都是本國(guó)生產(chǎn)粉末涂料、本國(guó)消費(fèi)，以至于國(guó)際貿(mào)易量很小。我國(guó)是在1965年開(kāi)始粉末涂料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和規(guī)劃。該產(chǎn)業(yè)是在和家電、家具、建筑行業(yè)等一系列行業(yè)同步發(fā)展中逐漸完善成熟，并取得了很大的市場(chǎng)認(rèn)可。同時(shí)，我國(guó)的粉末涂料產(chǎn)量和銷(xiāo)量都進(jìn)入了高速增長(zhǎng)時(shí)期，其中2017年增長(zhǎng)率13%。我國(guó)粉末涂料主要包含環(huán)氧聚酯粉末涂料，相對(duì)應(yīng)的比較高檔的氟碳、丙烯酸類(lèi)涂料則比較少，在市場(chǎng)上占有比例不到1%。隨著時(shí)間的推移，我國(guó)的粉末涂料市場(chǎng)出現(xiàn)了供大于求的局面，并且功能性涂料的發(fā)展處于一個(gè)緩慢的階段，在實(shí)際應(yīng)用中沒(méi)有取得很好的效果。與之相對(duì)應(yīng)的是，外資企業(yè)在高端粉末涂料上有80%份額，這代表著我國(guó)行業(yè)創(chuàng)新力不足，高端技術(shù)水平落后，還需要繼續(xù)發(fā)展[1]。

2 功能性粉末涂料的種類(lèi)及現(xiàn)狀

2.1 重防腐粉末涂料

數(shù)據(jù)顯示，每年各國(guó)都會(huì)因?yàn)楦g的問(wèn)題出現(xiàn)很?chē)?yán)重的損失，這部分損失占到了國(guó)民生產(chǎn)總值的2%～4%，實(shí)際危害性大于自然災(zāi)害以及其他事故損失總和。要想降低腐蝕造成的損失，可以從實(shí)際情況出發(fā)來(lái)做好零部件的防腐工作，及時(shí)的涂防腐涂層，根據(jù)實(shí)際狀況來(lái)做好隔離工作。要注意結(jié)合具體情況來(lái)做好調(diào)整，從各個(gè)層面出發(fā)來(lái)確保涂層可以長(zhǎng)期使用。通常來(lái)說(shuō)防火涂料有不同的等級(jí)區(qū)分，分別是一般防腐和重度防腐。其中，一般防腐的年限是5～10年，重度防腐有更好的附著力，實(shí)際應(yīng)用上可以有更好地抵抗腐蝕介質(zhì)滲透性的作用，并且也有化學(xué)抗性，耐久性較強(qiáng)，有很高的防腐價(jià)值，使用年限為30年，并且使用時(shí)防腐效果提升4～5倍。從業(yè)人員從各個(gè)施工條件的限制出發(fā)，主要將液體涂料用作重防腐涂料，應(yīng)用在了建筑鋼筋、石油天然氣輸送管、精密儀器、飲用水輸送管以及鑄鐵閥門(mén)等種種位置，使其能夠真正發(fā)揮對(duì)應(yīng)的作用。

2.2 耐候性粉末涂料

實(shí)際應(yīng)用時(shí)耐候性粉末涂料可以很好地經(jīng)受環(huán)境的考驗(yàn)，即使在戶(hù)外也可以很好地發(fā)揮功能效果。很多粉末涂料在應(yīng)用時(shí)會(huì)因?yàn)槲廴?、暴曬、溫度等一系列的環(huán)境變化而出現(xiàn)老化降解，尤其是日曬暴曬是最常見(jiàn)的自然作用力，可以長(zhǎng)期持續(xù)地破壞涂層。涂層樹(shù)脂中含有可以吸收太陽(yáng)紫外光的基團(tuán)能夠進(jìn)一步導(dǎo)致聚合物鏈光化學(xué)降解反應(yīng)，并出現(xiàn)聚酯涂層分子鏈斷裂，最后導(dǎo)致黃變和褪色以及粉化。另外如果一個(gè)區(qū)域出現(xiàn)了酸雨，那么這些酸性物質(zhì)可以和涂層的高分子成膜物等堿性物質(zhì)以及金屬化合物反應(yīng)，然后出現(xiàn)降解，讓涂層本身變色失光。同時(shí)也會(huì)出現(xiàn)銹蝕的情況。要讓?xiě)敉庋b飾能夠持續(xù)發(fā)揮出對(duì)應(yīng)的效果，就要重視耐候型粉末涂料的升級(jí)和應(yīng)用，無(wú)論是在工程機(jī)械、交通運(yùn)輸還是室外裝飾上，都要注意粉末涂料耐候性的控制，結(jié)合實(shí)際情況讓耐候性粉末涂料能夠更好地發(fā)揮出對(duì)應(yīng)的作用。在業(yè)界學(xué)者研究中，通過(guò)無(wú)機(jī)復(fù)合粉末材料的配合能夠提升耐候性涂料的效果。

2.2.1 實(shí)驗(yàn)配方

聚酯樹(shù)脂P6 600，600 g；TGIC，45 g；潤(rùn)濕劑P588，10 g；安息香，3 g；蠟粉PE520 ，2 g； 光亮劑701，5 g；硫酸鋇，257 g；消光劑DT3 329，15 g；鈦白粉TR33，60 g。這一涂料在檢測(cè)中表現(xiàn)的耐沖擊性為50 F。

2.2.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

(1)依據(jù)配料表將各種原料按照相應(yīng)的比例放入袋中，并充分搖勻，然后將配制好的原料倒入料斗中，將主電機(jī)打開(kāi)后，緩緩擠出原料，雙棍上接通冷卻水以后，把擠出的物料導(dǎo)入棍筒上，緩慢拉出，收集約500～600 g的樣品放入袋中，并將其敲碎。

(2)取出約200 g敲碎后的物料，放入電磨中充分研磨粉碎，再使用180目的篩網(wǎng)過(guò)篩。過(guò)篩后倒入帶有噴槍的噴壺，將噴槍電壓設(shè)置為50～70 kV，將充分研磨好的物料噴涂在去油污鐵板基材上，厚度保持在100～200 μm之間，噴涂完畢后在200 ℃的溫度下烘烤10 min左右。

(3)每個(gè)樣品都噴涂三塊樣板，10 min后取出，在常溫環(huán)境下冷卻，冷卻完畢后，使用相應(yīng)的設(shè)備檢測(cè)涂膜的實(shí)際厚度、光澤感以及顏色等。

2.2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

銳鈦鈦白粉是一種相對(duì)不太穩(wěn)定的材料，在實(shí)驗(yàn)室操作1 000 h時(shí)會(huì)出現(xiàn)難以控制的色差變化，會(huì)給涂料整體涂抹效果造成影響，且導(dǎo)致漆膜整體光澤感降低，這主要是因?yàn)殇J鈦鈦白粉材料表面離子具有一定的化學(xué)活性，隨著試驗(yàn)推進(jìn)會(huì)出現(xiàn)化學(xué)變化從而影響色澤，這也就會(huì)導(dǎo)致涂料出現(xiàn)老化問(wèn)題，所以根據(jù)這一實(shí)驗(yàn)成果分析，在具體涂料生產(chǎn)中為了保證耐候性，鈦白粉應(yīng)盡量避免選用有化學(xué)活性的銳鈦鈦白粉，而盡量選擇金紅石鈦白粉。

2.3 抗菌粉末涂料

實(shí)際應(yīng)用中，抗菌性粉末涂料能阻止微生物生長(zhǎng)繁衍，在使用過(guò)程中殺死微生物。很多公交車(chē)、醫(yī)院等公共場(chǎng)合都會(huì)使用抗菌粉末涂料，以此來(lái)避免病菌污染及傳播。相關(guān)的設(shè)計(jì)人員需要能夠從實(shí)際情況著手，合理地使用有抗菌性能的涂層，根據(jù)實(shí)際情況來(lái)做好清潔工作，提升建筑物墻面的抗菌效果。目前來(lái)說(shuō)，全世界對(duì)抗菌涂層的需求量越來(lái)越大，很多公司也都相繼作出有抗菌性能的產(chǎn)品，然而實(shí)際應(yīng)用中，這些抗菌涂層材料沒(méi)有取得很好的效果，一些活性成分測(cè)試分析不夠徹底，導(dǎo)致實(shí)際應(yīng)用很容易出現(xiàn)耐久性減弱、以及抗菌劑流失的情況，最后喪失了抗菌的效果。而且在進(jìn)行抗菌涂層設(shè)計(jì)的時(shí)候，存在著一些銀離子等重金屬，這些金屬會(huì)對(duì)兒童產(chǎn)生危害。市面上依舊需要一款能夠有很好的耐久性的、并且毒性低的抗菌涂層投入使用。相關(guān)企業(yè)以及從業(yè)者還需要持續(xù)的研發(fā)。

2.4 耐高溫粉末涂料

不同產(chǎn)業(yè)有不同的環(huán)境。有一些行業(yè)和環(huán)節(jié)非常重視耐高溫性。于是耐高溫粉末涂料應(yīng)運(yùn)而生。這種類(lèi)型的粉末量有比較好的耐熱性能，同時(shí)投入實(shí)際使用時(shí)還有好的耐腐蝕性以及耐候性。涂料可以很好地應(yīng)用在烹飪、大功率燈飾、高溫爐、汽車(chē)零件等不同的領(lǐng)域，可以體現(xiàn)出比較好的應(yīng)用效果。尤其是200 ℃以上的高溫的時(shí)候，很多涂層會(huì)出現(xiàn)變黃褪色，這時(shí)候，如果粉末涂料可以耐高溫，就可以更好地投入生產(chǎn)應(yīng)用。

2.5 超疏水粉末涂料

超疏水性涂料是一種特殊的新型涂料，水滴接觸角超過(guò)150°，與此同時(shí)滑動(dòng)角小于10°，這導(dǎo)致水滴幾乎可以呈球形，并且很順利地通過(guò)滾動(dòng)來(lái)清除帶走整個(gè)涂層表面存在的塵土。這使得涂層具有很好的自我清潔能力，起到應(yīng)用效果。除了自我清潔能力，疏水涂層還有很好的防腐蝕性，應(yīng)用前景非常廣闊。但是這其中有一個(gè)問(wèn)題，那就是耐久性上達(dá)不到要求。要想使疏水涂層得到更好的發(fā)展，行業(yè)就需要從三個(gè)方向來(lái)做好技術(shù)層面的改進(jìn)，首先就是要做好超疏水涂層的設(shè)計(jì)優(yōu)化，使其更具備耐久性，可以很好地延長(zhǎng)應(yīng)用壽命。第二個(gè)方面是，可以選擇降低疏水性的效果，但提高耐久性，從綜合層面上讓疏水性材料更好地發(fā)揮對(duì)應(yīng)的作用。第三個(gè)方面是制備多功能粉末涂料，將不同的功能組合在一起，使粉末涂料同時(shí)具有疏水性、耐候性、防腐蝕性等等。這些思考方向?qū)嵺`起來(lái)非常困難，還需要持續(xù)努力、投入精力在研發(fā)和安排上[2]。

3 功能性粉末涂料未來(lái)發(fā)展

當(dāng)前還有一種較為常見(jiàn)的新型功能性材料，就是自愈性粉末涂料，這種涂料材料的應(yīng)用可以有效提升自愈功能粉末與涂料材料的節(jié)能效果，保證粉末土層整體自愈效果，當(dāng)涂料結(jié)構(gòu)發(fā)生的機(jī)械性破損時(shí)涂料中的功能性粉末可以釋放出自愈合成成分對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行作用，從而保證涂層結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，自愈性粉末涂料是未來(lái)功能涂料研究的重要方向。未來(lái)我國(guó)功能性粉末涂料研發(fā)還會(huì)向著更加環(huán)保以及功能性方向發(fā)展，汽車(chē)及船舶制造等行業(yè)的涂料應(yīng)用中應(yīng)積極應(yīng)用功能性涂料，保證結(jié)構(gòu)防護(hù)效果。

4 結(jié)語(yǔ)

總之，功能性粉末與涂料研發(fā)的結(jié)合可以有效提升涂料功能性以及應(yīng)用的整體效果，為各領(lǐng)域發(fā)展提供更大的技術(shù)保障，而在未來(lái)的研發(fā)過(guò)程中還應(yīng)積極投入資金提升納米粉末以及涂料的研發(fā)，同時(shí)還應(yīng)積極優(yōu)化粉末涂料的結(jié)合效果，為涂料技術(shù)有效發(fā)展提供更大助力。