摘要Abstracts

通過模擬工程機械生產環境，驗證不同消泡劑的實際使用效果。分為三部分來驗證一款消泡劑的實際性能：第一部分是測試消泡劑的融化及揮發溫度；第二部分驗證不同消泡劑在膩子底涂的情況下的消泡效果；第三部分驗證不同消泡劑的抗起霜性能。通過這三部分的驗證，來輔助我們在工程機械高光粉末涂料制備中選擇合適的消泡劑。

0 引言

隨著國家綠色發展政策不斷深化，環保法律法規陸續出臺，涂裝行業環保壓力不斷加大，低VOC涂料涂裝已經成為行業共識；環保及涂料協會根據多年來檢測結果顯示，將水性涂料、粉末涂料、高固含涂料叫低VOC或者環保涂料[1]，其中粉末涂料最為突出。為了環境的友好發展，工程機械“漆改粉”的趨勢越來越大。粉末涂料相對于液體涂料，具有無VOC排放、利用率高、可回收且易清理等優點，是一款環境友好型的涂料，完全符合國家綠色發展要求，故而各大主機廠及配件廠不斷地往“漆改粉”的道路上靠近。近幾年來，許多工程機械主機廠紛紛建立高自動化的結構件粉末噴涂線，如柳工、山西太重、鄭煤機等等。除此之外還有不少正在籌建中的大型結構件粉末噴涂線。

工程機械涂裝的底材有大而雜的特點，往往一個工件上面就有多種材質且形狀不規則，同時不同涂裝線的工件處理差異很大，所以對于材料的選擇，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，使空氣或可揮發性物質加速逸出，從而避免火山坑、顆粒或起泡的產生。

工程機械高光粉末涂料對于表面的平整度和光澤有著很高的要求，而這兩點也是最直觀的性能。消泡劑添加量不夠，涂膜的消泡能力不足，表面出現氣孔；而添加量過大，引起涂膜表面起霜則會導致光澤的下降。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，是每個配方的一大重要選擇。

1 試驗部分

1.1 實驗材料

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(無蠟復合消泡劑A、無蠟復合消泡劑B、單酚聚酰胺蠟、進口聚烯烴改性酰胺蠟、國產聚烯烴改性酰胺蠟、多酚類酰胺蠟)。凡锝耐高溫導電原子灰；固化劑(過氧化二苯甲酰膏)；噴砂板(標格達70mm×150mm×3mm)；冷軋鋼板(標格達70mm×150mm×0.8mm)；馬口鐵板(100mm×200mm ×0.5mm)。

1.2 實驗儀器

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

1.3 實驗方法

1.3.1 消泡劑的平板加熱實驗

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上。加熱臺初始設定60 ℃，以5 ℃為一個跨度，每個溫度停留5 min，終止溫度為200 ℃。觀察每個溫度階段消泡劑的融化及揮發狀態的變化。

1.3.2 消泡劑對膩子涂層的消泡能力測試

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、助劑按照設計的黃色高光配方進行稱量，經過混合、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干燥箱中按照100 ℃@10 min進行烘干制成膩子涂層，膩子涂層完全冷卻后打磨。

將所制的粉末涂料成品通過靜電噴槍噴涂在有膩子涂層的噴砂板上。通過對粉末涂料涂層的表觀狀態進行對比分析，從而得出我們所需要的數據。

1.3.3 消泡劑對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、助劑按照設計的黑色高光配方進行稱量，經過混合、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，通過對涂膜表觀性能進行對比分析，從而得出我們所需的數據。

2 實驗方法

2.1 消泡劑的融化和揮發溫度對比

工程機械結構件的烘烤時間相對薄板件更長，同時不同階段的溫度也是各有特點，挑選合適的融化及揮發溫度的消泡劑，更能有效地契合工件的消泡。所以本次實驗挑選6種不同類型的消泡劑，通過平板加熱實驗，得出消泡劑的融化和揮發溫度。實驗結果如表1所示。

實驗結果顯示：不同的消泡劑的融化溫度是不一樣的。其中無蠟復合消泡劑B和多酚聚酰胺蠟的融化溫度都在100 ℃以下，從表觀狀態來看，這個100 ℃以下固化的粉末涂料有著先天的優勢，但是現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，還是得進一步測試。進口聚烯烴改性酰胺蠟和國產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有不同的性能。從揮發溫度來分析，發現不是所有的酰胺蠟都是能夠揮發的。

2.2 消泡劑對膩子涂層的消泡能力的測試結果分析

膩子是一種由樹脂、體質顏料或者填料、助劑和溶劑組成的膏狀物質[2]。當膩子涂層固化不完全的時候，就會對粉末涂料涂膜產生影響。工程機械行業內的主機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160 ℃@20 min固化的配方體系，用來測試不同消泡劑在膩子底涂的情況下的消泡效果。測試配方如表2所示，測試結果如表2和圖1、圖2所示。

實驗結果顯示：在160 ℃@20 min固化的配方體系中，無蠟復合消泡劑B和多酚類酰胺蠟的消泡效果是最差的，由此可以看出，低熔點的消泡劑在160 ℃固化時消泡效果不佳。聚烯烴改性的酰胺蠟無論是國產還是進口，在這種配方體系結構中，消泡效果是差不多的。另外單酚酰胺蠟在膩子底涂的狀態下消泡效果是最好的。

2.3 消泡劑對涂膜起霜性能的影響

由于起霜的表觀現象是表面發白，所以選擇黑色高光配方作為起霜性能的測試配方。測試配方如表3所示。

由于工程機械的工件大又形狀復雜，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，到時候就會導致工件表面出現局部起霜。故從120 ℃到160 ℃，以10 ℃遞增的方式，各烘烤30 min，測試消泡劑在不同溫度段對涂膜起霜性能的影響。測試結果如表4所示。

實驗結果顯示：雖然在2.2的實驗中，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 ℃烘烤的時候，會有嚴重的起霜現象并且失光嚴重，這樣就限制了單酚聚酰胺蠟961的使用環境。無蠟復合消泡劑A在5個溫度段完全不起霜且具有極佳的保光率。國產聚烯烴酰胺蠟在130~150 ℃溫度段的抗起霜效果比進口聚烯烴酰胺蠟更好。

3 結語

綜合分析以上實驗數據，再加上日常在設計工程機械用粉末涂料的配方時積累的經驗，總結出消泡劑在工程機械高光粉末的選擇與應用時的4個注意點：

①選擇消泡劑之前，需從各方面了解消泡劑的基礎性能，比如消泡劑種類、消泡劑的熔點及揮發點。這樣才能根據實際使用環境，選擇合適的消泡劑。

②不同的應用環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，卻是會產生嚴重的起霜且光澤嚴重降低。所以工程機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均衡的狀態。

③不能從單方面去判定一款消泡劑優劣，因為有可能你認為不好的消泡劑，在某些應用領域會有不可替代的作用。比如無蠟復合消泡劑A在消泡能力方面略遜于單酚酰胺蠟961，但是確實有完全不起霜的特性。

④國產聚烯烴酰胺蠟和進口聚烯烴酰胺蠟的差距已經越來越小了，所以在材料選用的時候要多關注國產的同類材料。除此之外，想要更快地選擇合適的工程機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、最佳作用溫度區間及抗起霜性能好的消泡劑，結合粉末涂料不同體系的特點，制定出一個結構最合適的配方。

參考文獻

[1] 王耀強. 礦山機械油改粉工藝探討[J]. 中國設備工程-涂裝技術， 2020(2): 122-123. [2] 奉華,袁圓,李釗. 工程機械粉末噴涂工藝刮膩子工序探討[J]. 現代涂料與涂裝, 2023(4): 63-67.