粉末涂料工艺是一种众所周知的工艺，它比刷涂和喷涂用的“湿”工艺有明显的优势。热固性粉末涂料操作如下：首先，按照配方将着色剂或颜料混入可交联树脂中，制备粉末涂料；然后将这些即将涂覆在表面的材料研磨成粉末，确保加热或烘烤后粉末粒子形成涂层；最后是加热固化涂层，形成热固型涂层。

多年来，涂料行业一直在寻找热固性涂料产品成本和外观之间最好的折衷办法。最近，降低固化温度成为环保和成本上的又一个重要问题。

研发粉末涂料的主要挑战是要平衡看似矛盾的要求。粉末涂料最基本的要求之一是固化性能和可交联性能。在大多数情况下，这意味着在烘烤阶段需要混合交联剂且增加熔融黏度。为了节约能源消耗，又需要尽可能降低烘烤温度。涂层的流动性取决于在固化过程中热固性混合物的黏度。如果在烘烤过程中黏度增加的过早，粉末粒子没有足够的时间凝聚和“流平”，其结果就会产生不希望出现的“橘皮”。

在过去几年里，树脂生产商提出了解决这些挑战的不同方案。例如，使用消泡剂、半结晶聚酯或叔羧基以及对单功能酸或醇的改性，但这些都不能提供最佳的性能，包括贮存稳定性、柔韧性、流平性和光泽，以及没有橘皮或气泡产生、耐溶剂性、侵蚀风化和低温固化。

为了寻求一种技术解决方案，瀚森（Hexion）特种化学品公司已经研发了一种粉末涂料用以生物为基础的解决方案，该产品由可再生资源制备，其质量和性能已达到或超过现有的产品。该产品可以满足目前众多领域日益增长的，对用再生资源替代油脂化学品的需求。

新技术同时兼顾可持续发展。考虑到从原油材料制备标准聚酯以及传统固化条件大量消耗能源，而引进再生原材料、减少对能源生产用化石资源的消耗并且固化温度更低，其目的是减少能源消耗和成本花费，减少二氧化碳排放量。

该新技术不仅在减少对石油衍生物的依赖方面取得了重大进展，而且同时改进了技术。它满足了客户所需的耐久性、成本和低温固化性能等的要求，使粉末涂料能适应金属和热敏感基材。此外，它在整个生产工艺过程中能节省能源。通过这项新技术，改进了低温固化性能，且不影响产品的外观和性能。

在过去几十年中，粉末涂料已很常用，尤其是在重要行业，如铝窗框、家用电器和运输。由于没有液体或溶剂方面的问题，粉末涂料更易于使用、没有生态危害且成本低。且粉末涂料特别适用于立体工件，干粉涂料具有高转换效率且可循环使用，其特点如下：

◆环保 ：通过可再生资源，能减少二氧化碳排放量；
◆经济：固化温度更低；
◆方便：因为其适合当前的使用设备。

以生物为基础的专利技术提供了低温固化粉末涂料组合物，该产品能满足流动性、柔韧性和HSE法规中对涂料的质量要求。

粉末涂料市场上的领先技术

新技术提供了在低温固化应用中的很大优势。作为一种领先技术，它允许在增长市场中使用可再生资源。事实上，重要工业部门把这作为一个关键的区分因素。

其性能可与当前的技术相媲美，工艺与现有的生产和施工工厂相一致。

当在低温固化时，新的体系展示出改进的外观和性能（在150℃和160 ℃与β-羟烷基酰胺交联的时间分别为15秒和10秒）。

通过其生物衍生材料，新的聚酯结构与高反应活性（表现在低温固化）和好的熔融外观相结合，同时能保持外观和标准固化聚酯的流动性。

结果表明，该项技术低温固化中的优势：

◆通过降低烘箱温度、加快加热速度以及缩短冷却时间来减少生产时间；
◆能源消耗减少、减少了石化资源的使用以及二氧化碳的排放；
◆增强涂层的反应活性，提供更高的产能。

事实上，该新技术允许在140 ℃固化，而且固化时间也会随着研发队伍的不断努力而逐渐缩短。

采用生物技术的粉末涂料与标准粉末涂料的技术评估对比

为了证明采用生物技术的粉末涂料与标准粉末涂料间的润湿性差异，将3种聚酯与涂料配方中颜料含量为50％的粉末涂料作了对比。采用生物技术的涂覆板的外观和流动性好，且有良好的熔融外观（PCI＝6），在凝胶标准结果内有极好的涂层反应活性（见图1）。

图 1：采用生物技术的粉末涂料与标准粉末涂料间的润湿性差

图1对瀚森公司Albecor-Bio™产品和传统瀚森公司Albester™以石油为基础的聚酯产品的性能作了对比。

图2显示了Albecor-Bio™ 1510可用于需要很好机械性能的应用中。

图2：Albecor-Bio™ 1510可用于需要很好机械性能的应用中。

Albecor-Bio™ 1520在经过300 h暴晒后，符合50%光泽耐久性的户外耐久要求，见图3。所有测试以棕色RAL 8014为基础。

图3：Albecor-Bio™ 1520在经过300 h暴晒后，符合50%光泽耐久性的户外耐久要求。

起霜现象是传统低温固化聚酯的另一个常见问题，尤其在深色系中更为明显。这是由于低聚物在涂层表面的迁移降低了光泽。

采用生物技术的Albecor-Bio™ 1510（建议用于室内）和Albecor-Bio™ 1520（建议用于室外）却不会有起霜现象，见图4

图 4：采用生物技术的Albecor-Bio™ 1510和Albecor-BioTM 1520不会有起霜现象。

此外，采用生物技术的聚酯适用于低温固化应用领域，包括非金属基材。这些材料的附着力测试结果很好。表1介绍了需要进行的预处理，可使涂料更好地涂覆表面。

表1：需要进行预处理的基材，以及涂覆表面的结果

通过新技术，采用可再生材料的粉末聚酯提供了许多在过去是难以获得的优点，包括：

◆150℃和160 ℃与b-羟烷基酰胺交联的固化时间分别为15 s和10 s ;
◆较好的润湿性能；
◆显著减少起霜现象；
◆适合非金属基材；
◆户外耐用；
◆减少对不可再生资源依赖；
◆也可在140℃固化。

作者：Donato Di Lorenzo— Andrea Capra，瀚森（Hexion）特种化学品公司
Email: infopowden@hexion.com