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摘要Abstracts

通過模擬工程機(jī)械生產(chǎn)環(huán)境，驗(yàn)證不同消泡劑的實(shí)際使用效果。分為三部分來驗(yàn)證一款消泡劑的實(shí)際性能：第一部分是測(cè)試消泡劑的融化及揮發(fā)溫度；第二部分驗(yàn)證不同消泡劑在膩?zhàn)拥淄康那闆r下的消泡效果；第三部分驗(yàn)證不同消泡劑的抗起霜性能。通過這三部分的驗(yàn)證，來輔助我們?cè)诠こ虣C(jī)械高光粉末涂料制備中選擇合適的消泡劑。

0 引言

隨著國(guó)家綠色發(fā)展政策不斷深化，環(huán)保法律法規(guī)陸續(xù)出臺(tái)，涂裝行業(yè)環(huán)保壓力不斷加大，低VOC涂料涂裝已經(jīng)成為行業(yè)共識(shí)；環(huán)保及涂料協(xié)會(huì)根據(jù)多年來檢測(cè)結(jié)果顯示，將水性涂料、粉末涂料、高固含涂料叫低VOC或者環(huán)保涂料[1]，其中粉末涂料最為突出。為了環(huán)境的友好發(fā)展，工程機(jī)械“漆改粉”的趨勢(shì)越來越大。粉末涂料相對(duì)于液體涂料，具有無VOC排放、利用率高、可回收且易清理等優(yōu)點(diǎn)，是一款環(huán)境友好型的涂料，完全符合國(guó)家綠色發(fā)展要求，故而各大主機(jī)廠及配件廠不斷地往“漆改粉”的道路上靠近。近幾年來，許多工程機(jī)械主機(jī)廠紛紛建立高自動(dòng)化的結(jié)構(gòu)件粉末噴涂線，如柳工、山西太重、鄭煤機(jī)等等。除此之外還有不少正在籌建中的大型結(jié)構(gòu)件粉末噴涂線。

工程機(jī)械涂裝的底材有大而雜的特點(diǎn)，往往一個(gè)工件上面就有多種材質(zhì)且形狀不規(guī)則，同時(shí)不同涂裝線的工件處理差異很大，所以對(duì)于材料的選擇，需要有比較寬的容許性，能夠完全覆蓋工件的各種材質(zhì)及工件涂裝的各種工況。粉末涂料消泡劑的消泡原理是通過降低涂膜的體系熔融黏度，且降低涂層的表面張力，或者利用消泡劑與涂層有限的相容性差異，使空氣或可揮發(fā)性物質(zhì)加速逸出，從而避免火山坑、顆?；蚱鹋莸漠a(chǎn)生。

工程機(jī)械高光粉末涂料對(duì)于表面的平整度和光澤有著很高的要求，而這兩點(diǎn)也是最直觀的性能。消泡劑添加量不夠，涂膜的消泡能力不足，表面出現(xiàn)氣孔；而添加量過大，引起涂膜表面起霜?jiǎng)t會(huì)導(dǎo)致光澤的下降。所以，如何選配消泡劑能使其最大程度上得到涂膜性能的均衡性，是每個(gè)配方的一大重要選擇。

1 試驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

低溫羧基飽和聚酯；異氰尿酸三縮水甘油酯；沉淀硫酸鋇；流平劑；增光劑；安息香；黃色顏料；消泡劑(無蠟復(fù)合消泡劑A、無蠟復(fù)合消泡劑B、單酚聚酰胺蠟、進(jìn)口聚烯烴改性酰胺蠟、國(guó)產(chǎn)聚烯烴改性酰胺蠟、多酚類酰胺蠟)。凡锝耐高溫導(dǎo)電原子灰；固化劑(過氧化二苯甲酰膏)；噴砂板(標(biāo)格達(dá)70mm×150mm×3mm)；冷軋鋼板(標(biāo)格達(dá)70mm×150mm×0.8mm)；馬口鐵板(100mm×200mm ×0.5mm)。

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器

擠出機(jī)(海陽(yáng)靜電設(shè)備有限公司SLJ-32)；壓片機(jī)(海陽(yáng)靜電設(shè)備有限公司SLJ-32)；篩粉機(jī)(海陽(yáng)靜電設(shè)備有限公司ACM-60)；靜電噴槍(金馬涂裝Optiflex 2F)；電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱(新苗DHG-914385-Ⅲ)；智能恒溫加熱臺(tái)(邦遠(yuǎn)BY2020)；佛蘭仕氣磨機(jī)(FLS-dmj)；氣磨機(jī)砂紙(180目)；電子天平(永杰HY-709W;衡展HZ-HG-602N)。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 消泡劑的平板加熱實(shí)驗(yàn)

將6種消泡劑直接放置于100mm×200mm×0.5mm的馬口鐵板上，接著將馬口鐵板放置于智能恒溫加熱臺(tái)上。加熱臺(tái)初始設(shè)定60 ℃，以5 ℃為一個(gè)跨度，每個(gè)溫度停留5 min，終止溫度為200 ℃。觀察每個(gè)溫度階段消泡劑的融化及揮發(fā)狀態(tài)的變化。

1.3.2 消泡劑對(duì)膩?zhàn)油繉拥南菽芰y(cè)試

將低溫飽和羧基聚酯、異氰尿酸三縮水甘油酯固化劑、顏填料、助劑按照設(shè)計(jì)的黃色高光配方進(jìn)行稱量，經(jīng)過混合、熔融擠出、破碎及篩選，制成所需的粉末涂料成品。將高溫原子灰及固化劑按照1：0.4混合均勻，刮涂在70mm×150mm×3mm噴砂板上。放置于電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱中按照100 ℃@10 min進(jìn)行烘干制成膩?zhàn)油繉樱佔(zhàn)油繉油耆鋮s后打磨。

將所制的粉末涂料成品通過靜電噴槍噴涂在有膩?zhàn)油繉拥膰娚鞍迳?。通過對(duì)粉末涂料涂層的表觀狀態(tài)進(jìn)行對(duì)比分析，從而得出我們所需要的數(shù)據(jù)。

1.3.3 消泡劑對(duì)涂膜光澤和起霜性能的影響

將低溫飽和羧基聚酯、異氰尿酸三縮水甘油酯固化劑、顏填料、助劑按照設(shè)計(jì)的黑色高光配方進(jìn)行稱量，經(jīng)過混合、熔融擠出、破碎及篩選，制成所需的粉末涂料成品。

將粉末涂料成品噴涂在70mm×150mm×0.8mm冷軋鋼板上，按照120 ℃@30 min、130 ℃@30 min、140 ℃@30 min、150 ℃@30 min、160 ℃@30 min烘烤，通過對(duì)涂膜表觀性能進(jìn)行對(duì)比分析，從而得出我們所需的數(shù)據(jù)。

2 實(shí)驗(yàn)方法

2.1 消泡劑的融化和揮發(fā)溫度對(duì)比

工程機(jī)械結(jié)構(gòu)件的烘烤時(shí)間相對(duì)薄板件更長(zhǎng)，同時(shí)不同階段的溫度也是各有特點(diǎn)，挑選合適的融化及揮發(fā)溫度的消泡劑，更能有效地契合工件的消泡。所以本次實(shí)驗(yàn)挑選6種不同類型的消泡劑，通過平板加熱實(shí)驗(yàn)，得出消泡劑的融化和揮發(fā)溫度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：不同的消泡劑的融化溫度是不一樣的。其中無蠟復(fù)合消泡劑B和多酚聚酰胺蠟的融化溫度都在100 ℃以下，從表觀狀態(tài)來看，這個(gè)100 ℃以下固化的粉末涂料有著先天的優(yōu)勢(shì)，但是現(xiàn)在的粉末涂料的主要固化溫度在130~200 ℃，所以能不能更有效的消泡，還是得進(jìn)一步測(cè)試。進(jìn)口聚烯烴改性酰胺蠟和國(guó)產(chǎn)聚烯烴改性酰胺蠟的全部融化溫度都在135 ℃，但是開始融化的溫度有很大的差距，這也說明了即使是同一類改性的酰胺蠟也是會(huì)有不同的性能。從揮發(fā)溫度來分析，發(fā)現(xiàn)不是所有的酰胺蠟都是能夠揮發(fā)的。

2.2 消泡劑對(duì)膩?zhàn)油繉拥南菽芰Φ臏y(cè)試結(jié)果分析

膩?zhàn)邮且环N由樹脂、體質(zhì)顏料或者填料、助劑和溶劑組成的膏狀物質(zhì)[2]。當(dāng)膩?zhàn)油繉庸袒煌耆臅r(shí)候，就會(huì)對(duì)粉末涂料涂膜產(chǎn)生影響。工程機(jī)械行業(yè)內(nèi)的主機(jī)廠粉末涂料的主流固化溫度基本都是160 ℃@(15~20)min，因此我們選擇了一個(gè)160 ℃@20 min固化的配方體系，用來測(cè)試不同消泡劑在膩?zhàn)拥淄康那闆r下的消泡效果。測(cè)試配方如表2所示，測(cè)試結(jié)果如表2和圖1、圖2所示。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：在160 ℃@20 min固化的配方體系中，無蠟復(fù)合消泡劑B和多酚類酰胺蠟的消泡效果是最差的，由此可以看出，低熔點(diǎn)的消泡劑在160 ℃固化時(shí)消泡效果不佳。聚烯烴改性的酰胺蠟無論是國(guó)產(chǎn)還是進(jìn)口，在這種配方體系結(jié)構(gòu)中，消泡效果是差不多的。另外單酚酰胺蠟在膩?zhàn)拥淄康臓顟B(tài)下消泡效果是最好的。

2.3 消泡劑對(duì)涂膜起霜性能的影響

由于起霜的表觀現(xiàn)象是表面發(fā)白，所以選擇黑色高光配方作為起霜性能的測(cè)試配方。測(cè)試配方如表3所示。

由于工程機(jī)械的工件大又形狀復(fù)雜，所以在同一烘烤條件下，工件不同部位的溫度反饋是不一樣的，如果粉末涂料的抗起霜性能不夠，到時(shí)候就會(huì)導(dǎo)致工件表面出現(xiàn)局部起霜。故從120 ℃到160 ℃，以10 ℃遞增的方式，各烘烤30 min，測(cè)試消泡劑在不同溫度段對(duì)涂膜起霜性能的影響。測(cè)試結(jié)果如表4所示。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：雖然在2.2的實(shí)驗(yàn)中，得出單酚聚酰胺蠟961消泡能力最好，但是單酚聚酰胺蠟961在120 ℃烘烤的時(shí)候，會(huì)有嚴(yán)重的起霜現(xiàn)象并且失光嚴(yán)重，這樣就限制了單酚聚酰胺蠟961的使用環(huán)境。無蠟復(fù)合消泡劑A在5個(gè)溫度段完全不起霜且具有極佳的保光率。國(guó)產(chǎn)聚烯烴酰胺蠟在130~150 ℃溫度段的抗起霜效果比進(jìn)口聚烯烴酰胺蠟更好。

3 結(jié)語(yǔ)

綜合分析以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，再加上日常在設(shè)計(jì)工程機(jī)械用粉末涂料的配方時(shí)積累的經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出消泡劑在工程機(jī)械高光粉末的選擇與應(yīng)用時(shí)的4個(gè)注意點(diǎn)：

①選擇消泡劑之前，需從各方面了解消泡劑的基礎(chǔ)性能，比如消泡劑種類、消泡劑的熔點(diǎn)及揮發(fā)點(diǎn)。這樣才能根據(jù)實(shí)際使用環(huán)境，選擇合適的消泡劑。

②不同的應(yīng)用環(huán)境還是需要選擇不同的消泡劑。單酚聚酰胺蠟961的消泡效果是最好的，并且在高于130 ℃的烘烤條件下有很好的保光率，但是在120 ℃的烘烤條件下，卻是會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的起霜且光澤嚴(yán)重降低。所以工程機(jī)械高光粉末消泡劑的選擇的主要方向是在不同性能之間找到一個(gè)均衡的狀態(tài)。

③不能從單方面去判定一款消泡劑優(yōu)劣，因?yàn)橛锌赡苣阏J(rèn)為不好的消泡劑，在某些應(yīng)用領(lǐng)域會(huì)有不可替代的作用。比如無蠟復(fù)合消泡劑A在消泡能力方面略遜于單酚酰胺蠟961，但是確實(shí)有完全不起霜的特性。

④國(guó)產(chǎn)聚烯烴酰胺蠟和進(jìn)口聚烯烴酰胺蠟的差距已經(jīng)越來越小了，所以在材料選用的時(shí)候要多關(guān)注國(guó)產(chǎn)的同類材料。除此之外，想要更快地選擇合適的工程機(jī)械高光粉末涂料消泡劑，還需要了解客戶涂裝線體的噴涂工藝，比如前處理方式、工件處理干凈程度、涂裝方式及烘烤加熱方式。然后再挑選合適熔點(diǎn)、最佳作用溫度區(qū)間及抗起霜性能好的消泡劑，結(jié)合粉末涂料不同體系的特點(diǎn)，制定出一個(gè)結(jié)構(gòu)最合適的配方。

參考文獻(xiàn)

[1] 王耀強(qiáng). 礦山機(jī)械油改粉工藝探討[J]. 中國(guó)設(shè)備工程-涂裝技術(shù)， 2020(2): 122-123. [2] 奉華,袁圓,李釗. 工程機(jī)械粉末噴涂工藝刮膩?zhàn)庸ば蛱接慬J]. 現(xiàn)代涂料與涂裝, 2023(4): 63-67.