自從90年代末,我國廊坊燕美化工公司批量生產(chǎn)PE熱塑性粉末涂料以來,隨著我國交通運輸、城市建設和西氣東輸、南北水調等基礎設施的蓬勃發(fā)展,近20多年來,我國熱塑性粉末涂料獲得迅猛發(fā)展。據(jù)不完全統(tǒng)計,生產(chǎn)熱塑性粉末的廠家至少有200多家。熱塑性粉末品種以聚乙烯為主,其次是聚氯乙烯、EVA、尼龍等。聚乙烯粉末又分民用粉末、工程用粉末、管道用粉末,主要用于高速公路、快速鐵路、機場、監(jiān)獄、園林等防護隔離柵。聚氯乙烯粉末主要用于電焊網(wǎng)和小件產(chǎn)品的涂裝。EVA粉末除了用于民用產(chǎn)品涂裝外,還用于服裝熱熔膠。尼龍粉末則用于醫(yī)療產(chǎn)品、體育用品、耐磨管道和軸類零件的涂裝。去年我國熱塑性粉末產(chǎn)量大約10萬噸左右,其中聚乙烯粉末約占熱塑粉末涂料總產(chǎn)量的百份之九十以上。
2、熱塑性粉末用樹脂
2.1熱塑性粉末涂料用樹脂的種類
熱塑性粉末涂料與熱固性粉末涂料不同,涂裝過程,樹脂本身在一定溫度下熔融流平,形成涂膜,且這種過程是可逆的。作為粉末涂料用樹脂,必須具備以下條件。一是樹脂必須能做成粉末;二是樹脂加工成粉末后應具有良好的流動性;三是樹脂粉末通過加熱能熔融流動成膜;四是樹脂的熔融溫度與熱分解溫度之間的溫度要大,否則在涂裝工藝上將難以控制。因此,雖然樹脂種類很多,通常用于熱塑性粉末涂料的還僅限于以下的品種,如表1所示。
表1 熱塑性粉末涂料用于樹脂
2.2聚乙烯樹脂
聚乙烯樹脂是熱塑性粉末涂料用得最多的品種,以前曾選用高密度聚乙烯粉末原料,一干混生產(chǎn)PE粉末,但粉末流動性較差,涂膜質量不好,現(xiàn)在已很少使用。目前選用LDPE和LLDPE。用于室內使用的民用粉末多選用LDPE和LLDE按比例共混,而管道用粉則主要用LLDPE做基料。PE樹脂的性能及代表性樹脂如表2、表3、表4所示。
表2 PE樹脂性能
表3 北京燕山石油化工公司LDPE
表4 齊魯石油化工公司塑料廠LLDPE
2.3聚氯乙烯樹脂
聚氯乙烯具有優(yōu)異的耐化學性能,是難燃材料,具有自熄性。電氣絕緣性能也非常好。但聚氯乙烯的分解溫度與流動溫度接近,給涂料施工帶來不便。此外聚氯乙烯是熱不穩(wěn)定樹脂,對紫外線也很敏感,而且是無極性材料,與金屬結合力較差。為了改善聚氯乙烯的熱穩(wěn)定性,提高其沖擊韌性,軟化點和使用溫度,一般要采用共混或共聚方法進行改進。表5為一些廠家生產(chǎn)的聚氯乙烯樹脂性能。
表5 一些PVC樹脂性能
2.4聚丙烯樹脂
聚丙烯在通用樹脂中密度最小,僅為0.90~0.91g/cm3。它廣泛用薄膜制品,不大用粉末涂料。因為其分子中含有甲基,甲基中氫原子容易受氧或臭氧的攻擊,所以PP比PE的耐熱性差,涂裝時烘烤溫度的范圍也很窄,難以獲得良好的涂層。但是隨著樹脂原料生產(chǎn)技術的提高和配方的改進,添加抗氧劑和紫外線吸收劑,粉末涂料也有上市的,例如日本用于自動洗碗機內部部件的涂裝,在英國用于溫泉配管的涂裝。
PP樹脂可以通過共聚共混方法改進,共聚一般在化工廠進行,共混可以在粉末廠進行。例如利用丙烯-乙烯共聚提高其柔性;利用丙烯與醋酸乙烯共混提高其沖擊強度,改善脆裂性等。表6為部分廠家生產(chǎn)的聚丙烯樹脂的型號及性能。
表6 部分廠家生產(chǎn)的PP樹脂型號及性能
2.5聚酰胺
聚酰胺(PA),俗稱尼龍(NYLON),燃點180~230℃,密度為1.020~1.149g/cm3,熱分解溫度大于300℃,耐油,耐化學溶劑,耐酸,但易吸水,吸水后略微膨脹,不易燃,能自熄,無毒,易染色,也易被污染。PA具有良好的耐磨性,強度高、韌性好。自潤滑等特性。可以在-40~100℃下長期使用,但耐共性較差,為了獲得良好的綜合性能,同樣需要改性。
PA樹脂的缺點是吸水率高,多采用碳原子鏈較長的尼龍材料,并在加工成型前進行干燥處理。常用的PA材料性能如表7已用于粉末涂料的有尼龍11、尼龍12、尼龍1010。
表7 聚酰胺樹脂性能
2.6飽和聚酯
用作粉末原料的飽和聚酯代表品種有聚對苯二甲酸.乙二酯(PET)和聚對苯二甲酸丁二酯(PBT),表8為粉末涂料用飽和聚酯樹脂的特性。
表8 飽和聚酯樹脂的特性
其他熱塑粉末用樹脂如氟樹脂、聚苯硫醚、聚醚醚酮、聚丁烯-1、聚乙烯醇縮丁醛等用得較少,在此不再詳述。
應該說明,我國熱塑性粉末總的來說,批量還較小,對于石化大廠來說微不足道,只能根據(jù)需要去選擇原料樹脂,尚無專門的生產(chǎn)廠。
3.熱塑性粉末涂料發(fā)展現(xiàn)狀
3.1熱塑粉末生產(chǎn)方法
熱塑性粉末生產(chǎn)按粉碎方法機械粉碎、化學粉碎、干式混合、復合粉碎等方法。目前我國熱塑粉以聚乙烯粉末為主,其次是聚氯乙烯,其它品種生產(chǎn)量很少。
聚乙烯粉末的生產(chǎn)工藝為:
主要生產(chǎn)設備為擠出機和粉碎機。擠出機由單螺桿逐漸發(fā)展為雙螺桿,粉碎機一般采用常溫機械粉碎,粉碎機由小到大。磨盤由單片逐漸過度為雙片,不斷提高產(chǎn)量,節(jié)省能源。近些年來,聚乙烯粉末通過配方改進,逐漸適應市場的需要。
聚氯乙烯粉末采用干混生產(chǎn),因為化工工廠可以直接提供合適粒度的原料。聚氯乙烯粉末具有多孔性,對增塑劑及其他助劑有良好的吸附性。干混法生產(chǎn)工藝較簡單,粉末質量主要依靠配方控制。聚氯乙烯粉末干混法生產(chǎn)工藝如下: