粉末涂料的粒度粒徑測試背景

近年來，粉末涂料以其固含量高、無揮發性有機物、生產過程能耗低、涂飾質量好等優點深受市場青睞。本文聚焦粉末涂料的生產和應用過程，探究粒度及粒度分布對產品性能的影響。粉末涂料生產過程的第一步是填料和樹脂的熔融與混合，要求填料和樹脂混和均勻又不發生局部固化反應。要實現這個要求，填料的粒徑和粒度分布很重要。圖1是兩種不同粒度的二氧化鈦填料。

圖1 二氧化鈦A（x 50K）(上)

二氧化鈦B（x 200K）（下）的SEM圖像

粉末涂料的粒度粒徑測試方法和儀器

      從圖1看，填料A 的粒徑明顯大于B的粒徑。理論上粒徑小的填料B更容易混合均勻。然而，事實恰恰相反，是粒徑大的填料A更容易混合均勻。為了探究出現這種反常現象的原因，本文利用丹東百特儀器公司的Bettersize2600 激光粒度分析儀來測試填料A和B的粒度分布。

圖2 Bettersize2600激光粒度分析儀

圖3 二氧化鈦A和二氧化鈦B的粒度分布

      如圖3所示，填料B 的粒度分布很寬，既有少量微米甚至10微米級顆粒，又有大量亞微米甚至納米級顆粒。這些亞微米和納米顆粒導致填料B的比表面積很大，顆粒間相互作用力很強，導致內部團聚現象加劇。從圖4的SEM圖像可以看出，填料B的這些大顆粒是由小顆粒團聚而形成，樹脂很難進到團聚的大顆粒中，這就是填料B反而更難混合均勻的原因。而填料A的粒徑大部分在0.4-1微米之間，分布很窄且不團聚，樹脂很容易分散在顆粒之間，所以更容易混合均勻。

圖4 二氧化鈦A（x  5K）（上）、

二氧化鈦B（x 50K）（下）的SEM圖像

       填料和樹脂熔融混合之后，下一道工序是粉碎和分級。粉末涂料的粒徑受到磨機、進料速度、氣流條件和分級等影響。圖5顯示了不同的粉碎分級工藝（A和B）對產品粒度分布的影響。

圖5 工藝A（上）和工藝B（下）制得的樣品的質量分數

      在圖5中，工藝A為一次分級效果，粉末涂料主要由0 - 20 μm和20 - 80 μm的顆粒組成；工藝B為二次分級效果，粉末涂料幾乎全部由20 – 80 μm的顆粒組成。說明二次分級能夠有效降低粗端顆粒（> 80 μm）和細端顆粒（< 20 μm）的占比，得到粒度分布更窄的粉末涂料產品。為什么粉末涂料要求窄的粒度分布？因為在噴涂過程中，較大的顆粒速度快，率先落到工件表面，較小的顆粒運動速度慢，后落在涂層縫隙，兩者恰到好處會形成優勢互補，兩者差距太大將影響噴涂質量，并且，粒徑過細還容易吸濕成團，堵住噴槍，也容易漂浮在涂膜上產生氣泡和針孔，影響成膜效果。

粉末涂料的粒度粒徑測試結論

      高質量的粉末涂料與填料粒度分布密切相關，通過激光粒度分析儀能有效監測和控制填料的粒度分布，從而保證粉末涂料的性能和質量。