摘要：本文系统地研究了活性偶联剂在粉末涂料中的应用与特性，活性偶联剂单体的两种活性基团在粉末涂料中发挥着促进流平、分散、抗缩孔效应、相容性、脱气性、提高涂膜的丰满度和清晰度的作用。

   关键词：粉末涂料 流变助剂 极性基团 润湿 分散

粉末涂料的成膜性能在很大程度上取决于成膜过程中熔体流动流平性能，而最重要的影响因素是涂料的表面张力、湿膜的表面张力梯度以及涂膜表层的表面张力均匀程度。改善粉末涂料流平剂的有效方法就是在涂料中加入流平剂及流变助剂。

然而近年来由于原材料价格高涨，加之我国粉末涂料增长快速，对流平剂等产品需求大增，巨大的成本压力和激励的市场竞争导致粉末涂料用的流平剂产品质量出现严重下滑的态势，影响了我国粉末涂料产品质量的提升。宁波志华公司以帮助制粉企业提高产品质量为出发点，本着互惠双赢的原则，经过大量的试验研究，开发出一种活性偶联剂，这是众多粉末涂料流变助剂中综合效果非常好的一种产品。

 

我们开发的活性偶联剂单体至少有2种活性基团，一种是CH3-(CH2)n-CH2-类非极性基团，有助于偶联剂与基料树脂的溶合；另一种是含有-OH、-COOH等亲水的极性基团，用以提高对基底金属的亲和性和对颜填料的润湿分散性。有文献指出，分子中心（即2个疏水基之间）具有亲水基的表面活性剂，润湿性能超强。我们开发的活性偶联剂在分子中心就含有亲水基团，分子结构如下所示，因此具有良好的润湿分散功能和附着促进作用。

 

CH3-(CH2)n-CH2  CH3-(CH2)n-CH2  CH3-(CH2)n-CH2  CH3-(CH2)n-CH2         

              COOH              NH2             OH

活性偶联剂特殊的分子结构决定了它本身具有流平促进剂与润湿促进的双重功能。这是活性偶联剂具有促进流平、抗缩孔效应更好的根本原因。另外活性偶联剂的-OH、-COOH在粉末涂料中能与树脂基料的官能基团以各种形式结合，从而加大树脂的润湿作用，加大与基料树脂的相容性以及涂层整体的迁移趋势，提高涂膜的光泽度，丰满度和清晰度。

粉末涂料在熔融流平成膜时，涂层中夹带着的空气和水分及固化反应产生的小分子化合物等挥发逸出，导致涂膜产生针孔、猪毛孔等。解决此涂膜缺陷的方法是加入消泡剂（即0.3%左右的安息香）或用量相对较大的亚乙基双硬脂酰胺。由于我们开发的活性偶联剂具有一定数量的酰胺基，也能有效避免针孔、猪毛孔的产生，可以代替安息香，解决了安息香高温烘烤涂膜泛黄的问题。

活性偶联剂独特的亲水、疏水双基团结构，使其在粉末涂料熔融成膜、涂层迁移的过程中首先在熔融表面形成极薄的单分子层，促进了颜料的流动和分散，充分发挥了颜料的功能，在含金属颜料的粉末涂料中使用效果更加明显。活性偶联剂对有机颜料的相容性很好，能有效改善粉末涂层的色彩鲜艳性。活性偶联剂的质量指标见表1。

表1：活性偶联剂的质量指标

项   目	质量指标
外   观	乳白色~白色微细粉末
熔  程	95~110℃
相对密度	0.96~1.05
酸  值	≤4mgKOH/g
活性成分	≥99%
挥 发 份	≤0.5%

 

 

为了证实活性偶联剂的效用及作用机理，我们进行了大量的试验研究。试验配方及应用效果如表2所示。

表2：活性偶联剂的配方及应用结果

材料名称	配方1	配方2	配方3	配方4	配方5	配方6	配方7	配方8	配方9
	1	2	3	4	5	6	7	8	9
P9050(佳荣化工)	270	270	270	/	/	/	/	/	/
E-12	270	270	270	/	/	/	/	/	/
P9335(A)TG(中法)	/	/	/	560	560	560	/	/	/
CE3099(天松)	/	/	/	/	/	/	570	570	570
TGIC(志华)	/	/	/	42	42	42	/	/	/
羟烷基酰胺F125B（志华）	/	/	/	/	/	/	30	30	30
SF688(志华)	10	10	10	10	10	10	10	10	10
增光剂(志华)	10	10	10	10	10	10	10	10	10
安息香	3	/	1.5	3	/	3	3	/	3
硫酸钡	360	360	360	200	200	200	200	200	200
金红石钛白粉	50	50	50	150	150	150	150	150	150
颜料	15	15	15	15	15	15	15	15	15
活性偶联剂(志华)	/	10	10	/	10	10	/	10	10
固化条件	180℃/15min	180℃/15min	180℃/15min	200℃/10min	200℃/10min	200℃/10min	200℃/10min	200℃/10min	200℃/10min
涂膜厚度（μm）	60～80μm	60～80μm	60～80μm	60～80μm	60～80μm	60～80μm	100～140μm	100～140μm	100～140μm
冲击强度（kg*cm）	50	50	50	50	50	50	50	50	50
光泽（60°）	92	94	95	90	93	94	88	89	91
流平性	一般	好	很好	一般	好	很好	一般	一般	好
涂膜清晰度	清晰	清晰	非常清晰	一般	一般	非常清晰	有针孔	基本无针孔	清晰无针孔

表2的试验结果表明，活性偶联剂具有促进流平和脱气双重功效，并能在高光粉中提高涂膜光泽。

大量的应用试验结果表明，在混合型粉末涂料中添加1份偶联剂，可减少3份树脂的用量，并以填料替代之，经检测粉末涂料的综合品质与对照粉末涂料一样。

 

活性偶联剂对粉末涂料的作用是综合性的，在目前粉末涂料市场上树脂、填料质量良莠不齐的情况下，活性偶联剂的成功研制，有助于改善粉末涂料的综合性能，归纳起来主要有以下几方面的作用：

— 强大的抗干扰性能，可大大降低不同类型粉末间的相互干扰，有机硅粉末的干扰作用也能消除；

— 高效的分散性和相容性，可适当提高填料的配比，降低颜料用量，提高金属粉的使用效果，在明显降低金属粉用量的情况下，涂膜质感却能明显增强。

— 提高表面清晰度和丰满度，高光粉中加入活性硅烷能明显提高涂膜光泽；活性硅烷偶联剂用于无光粉、亚光粉中则能使涂膜表面更清晰，不影响涂膜光泽；在美术型粉末中添加0.2%的活性硅烷偶联剂也能或得较好的板面效果。

— 消除缩孔、鱼眼、桔皮，提高抗黄变性，大大改善因树脂质量波动、原材料间相容性不好等因素产生的涂膜缺陷。
   — 提高上分率，特别是超细粉挤出中的效果特别明显。

 

 

参考文献：

「1」                   南仁植，粉末涂料与涂装实用技术问答[M]，北京：化学工业出版，2004，20～21

「2」                   夏晓明，功能助剂[M]，北京：化学工业出版社，75～84

「3」                   陈振发，粉末涂料涂装工艺学[M]，上海：上海科技文献出版社，87～93