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作者
文/侯海涛,陆建楼,李桂林,王彩建,丁飞
石家庄市油漆厂
摘要:采用聚酯/HAA固化体系,加入超细铝粉利用邦定工艺得到仿电镀粉末涂料。通过多指标正交实验分析对铝粉的种类、铝粉定向排列剂的用量、邦定转速、邦定时间4个因素的优化,得到最优的仿电镀银粉末涂料制备方案。
0前言
电镀是一种传统的金属表面处理方式,电镀效果的用途广泛,适应性强,但其污染大、成本高。随着我国对环保的重视,重污染电镀工艺的逐步被取缔,涂料生产和施工过程中产生的废水废气对环境的污染已开始受到限制,因此迫切需求低成本、环境友好的替代产品。
仿电镀银粉末涂料具有高光泽度、高装饰性、成本低、环保无污染、喷涂效果接近电镀工艺产品成为人们青睐的最佳替代品。仿电镀银粉末涂料不同于普通装饰性粉末涂料,除了在性能上达到普通装饰性的标准外,在光泽度和金属的质感上有了质的提升。
文章将考察底粉的制备、不同的铝粉选择、助剂的影响以及邦定工艺不同参数等几个影响因素,通过正交实验方法以期获得仿电镀银粉末涂料制备的思路。
1实验部分
1.1主要原材料
聚酯树脂(-2):工业级,氰特;固化剂(TM):工业级,南海化学;流平剂(KC):工业级,景成化工;润湿促进剂(BLCB):工业级,南海化学;安息香:工业级,南海化学;铝粉定向排列剂(TL):工业级,天珑;铝粉(、A、A):工业级,班德鲁。
1.2实验设备及仪器
电子天平(TC3K):常熟市双杰测试仪器厂;双螺杆挤出机(SFJ-32N):烟台远丰机械有限公司;高速混合机(HLJ50):烟台杰程粉末设备有限公司;空气分级磨粉机(ACM04):烟台杰程粉末设备有限公司;邦定机(SHTBD10):厦门市三和泰科技有限公司;高压静电喷枪(CQ-SJ5):深圳市成企鑫科技有限公司;电热鼓风干燥箱(WGL-B):天津市泰斯特仪器有限公司;光泽仪():德国BYK;色差仪(CM-D):日本柯尼卡美能达;膜厚测试仪(B):尼克斯。
1.3粉末涂料的制备
1.3.1底粉的制备
按表1配方称取原材料,在高速混合机中预混合4min,经过双螺杆挤出机熔融挤出,压片机冷却,粗破碎,然后由空气分级磨粉碎,收集筛后粉末,底粉粒径30~40μm较佳。
1.3.2金属粉末涂料邦定
邦定釜达到启动频率后,取1~2kg底粉加入到邦定机中缓慢搅拌,邦定机开始升温,温度达到设定温度,加入底粉质量1%的铝粉,按照设定的邦定频率邦定釜高速搅拌,使得黏稠底粉和铝粉高效结合黏结。达到设定的邦定时间后放料冷却。过目筛后得到成品金属粉末涂料。
1.4样板的制备和性能表征
将制得的金属粉末涂料分别使用静电喷枪均匀涂覆在尺寸为70mm×mm×0.5mm的钢板上,膜厚控制在(70±10)μm,喷涂后放入固化炉中烘烤固化,℃/12min后取出样板。样板置于(23±2)℃及相对湿度(50%±5%)的恒温恒湿环境中,按标准测试各项性能。参照GB/T—7,采用光泽仪进行光泽测定。使用色差仪进行白度测定。
2结果与讨论
2.1铝粉的种类
铝粉银粉可以分为两大类,浮银和非浮银(或称闪银)。闪银粒径较大,其产品制备过程中采用硬脂酸做润湿介质,产品的润湿性较好。粉末涂料固化后,闪银均匀地分布在涂膜中,形成闪烁效果。浮银经真空处理,得到的粒径一般在5~20μm,为厚度极薄的铝片,采用不饱和脂肪酸作润湿介质,利用其自身与粉末润湿性不好的特点,固化反应后,受表面张力作用,漂浮于固化涂层表面,形成一层均匀光亮的浮银层,它比传统的闪银颜料具有更好、更密的反光效果。实验中选用、A、A这3种浮型铝粉作为原材料备选。
2.2铝粉定向排列剂的加量
铝粉与粉末涂料润湿性差,为了使浮银有较强迁移能力,在涂膜表面形成均匀、致密、有序的电镀涂层,需要在配方中添加铝粉定向排列剂。排列剂加量少时,起不到提高光泽的作用;当添加量大时,涂层表面会干涩,起雾严重影响涂膜的外观。实验中选取0.4%、0.8%、1.2%(质量分数,后同)的添加量。
2.3邦定工艺
邦定也叫热黏结技术,利用底粉升温临近其玻璃化温度时,使其略带黏性。略带黏性的底粉与铝粉经过高速搅拌、混合,使铝粉紧黏结在底粉颗粒上。邦定工艺的关键在于邦定温度、转速、时间。邦定温度取决于粉末涂料的玻璃化温度。转速和时间影响铝粉的邦定率和分散程度,转速低、时间短铝粉分散效果差光泽偏低,转速高、时间长会破坏铝粉片状结构(变形或粉碎),使颜色发灰。因此,转速选取30Hz、40Hz、50Hz,时间选取s、s、s。
2.4正交实验设计
在仿电镀银粉末涂料的生产过程中,铝粉的种类、铝粉排列剂用量、邦定转速、邦定时间对涂膜的光泽和白度影响很大。因此,对这种具有多因素的实验采用正交实验设计。选用L9(34)正交表设计实验,正交实验各因素及水平如表3。
2.5多指标极差分析
选用L9(34)正交表设计实验,以光泽和白度为指标进行分析。将测试结果和多指标正交实验极差法分析列于表4。
由图1可以看出,由正交实验表的极差分析得出,对涂膜光泽影响最大的因素是邦定转速,其次是铝粉种类,然后是邦定时间,最后是铝粉定向排列剂的加量,因素排序:C>B>D>A,其中CBD为主要因素,A为次要因素。
由图2可以看出,对涂膜白度影响最大的因素是铝粉种类,其次是铝粉定向排列剂的加量,然后是邦定转速,最后是邦定时间,因素排序:B>A>C>D,其中B为主要因素,ACD为次要因素。
多指标综合平衡法确定最佳方案为A2B3C2D3,即铝粉定向排列剂加量0.8%,选用A铝粉,转速40Hz,邦定时间s。按此方案制板,测得光泽%,白度87.98。
3结语
(1)对仿电镀银粉末涂料生产工艺分析,确定了铝粉定向排列剂的加量、铝粉种类、邦定转速、邦定时间等4个影响因素。
(2)通过对4个影响因素的分析,每个影响因素确定3个水平。
(3)对仿电镀银粉末涂料的涂膜特点,确定了光泽和白度2个指标。
(4)通过正交实验设计,最终得到最优方案铝粉定向排列剂加量0.8%,选用铝粉A,转速40Hz,邦定时间s。测得涂膜光泽%,白度87.98。
封面图:Pexels上的EnginAkyurt拍摄的照片
图片授权:Pexels的CCO协议
音乐:SongsofPrayer5-chadlawson
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