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卡博特CAB-O-SIL 氣相二氧化硅和 SpectrAl 100 氣相三氧化二鋁牌號在粉末涂料行業選擇指南

氣相金屬氧化物在粉末涂料 中的作用機理

無論是摩擦靜電涂裝還是電暈起電涂裝，粉末涂料都需要添加流動添 加劑以提高其在噴涂或處理時的流動性能和在存儲時的穩定性。

粉末聚集是材料內部結構作用力通過多種方式與顆粒所受重力相互競 爭的結果，取決于顆粒尺寸、濕度和顆粒構成(見圖8)。當干燥顆粒尺 寸大于75微米，重力大于結構或顆粒間作用力，顆粒-顆粒引力可以忽 略不計。由此，粉末可以流化，且只需要很少能量就可以流動，因為顆 粒能夠彼此獨立的運動。 

      圖8:結構力和重力自由流動

 總體目標: 通過減小基質顆粒尺寸來得到更薄涂層

方法: 加入流化劑/流動調節劑

與隨機混合相對應的是，添加劑分均勻分布在基質顆粒表面形成有序 混合，添加劑和基質顆粒可以作為一個整體運動(見圖10)。添加劑“涂 層”保護基質顆粒不發生附聚，減輕由于范德華力、吸潮、靜電或顆粒 磨擦等原因而產生的粉末粘接

總體目標: 通過減小基質顆粒尺寸來得到更薄涂層

方法: 加入流化劑/流動調節劑

與隨機混合相對應的是，添加劑分均勻分布在基質顆粒表面形成有序 混合，添加劑和基質顆粒可以作為一個整體運動(見圖10)。添加劑“涂 層”保護基質顆粒不發生附聚，減輕由于范德華力、吸潮、靜電或顆粒 磨擦等原因而產生的粉末粘接

圖9:隨機混合

 各組分的解合作用/混合物分層

 基質顆粒傾向于附聚

 流化需要更多能量

 運輸時會發生沉降

 粉末流動性差

圖10:有序混合

各組分均勻分布

基質顆粒彼此獨立運動

 流化需要較少能量

 運輸時較少發生沉降

 粉末流動性更好

 粉體蓬松密度增加

流動添加劑使范德華引力隨顆粒間隔增加而減弱。這些力在涉及更小 的顆粒時尤其重要，如在超細粉末涂料中。

在潮濕度較低時，添加劑能作為阻隔劑以防止吸潮部分接觸;在吸潮程 度較高、出現液橋并導致粉末結塊時，添加劑(尤其是疏水性添加劑)能 夠降低油漆粉末的吸潮度。

加入適合的添加劑能夠改變粉末電荷性質，從而降低靜電結合，同時也 能作為固體潤滑劑或助流劑，減少顆粒間集結。

添加流動添加劑的基本目的是，通過提高基質顆粒與添加劑的粒徑 比、和/或添加劑對基質顆粒表面的親和力，從而獲得高度有序的混合 物。通常，基質顆粒粒徑應至少比添加劑粒徑大6 倍，最好能夠更多。 由于油漆粉末大多在35 微米左右，因而添加劑的最大粒徑應在5~6 微 米。近年來卡博特公司在研發符合這一要求的材料上不惜投資，最終成 功開發出CAB-O-SIL氣相二氧化硅和SpectrAl 氣相三氧化二鋁各牌號 產品，其平均聚集體尺寸比前面所要求的要小幾個數量級。這些材料能 夠很好的應用在超細涂料中，其中最小尺寸的產品只有0.1~0.2微米。

為提高與基質顆粒表面的結合力，需要用到經過特殊處理的二氧化 硅。但所使用的處理方法不能影響二氧化硅的聚集體尺寸，否則進行處 理的效果就被削減了。

粉末涂料中的流化作用

CAB-O-SIL 氣相二氧化硅和SpectrAl 氣相三氧化二鋁能夠為粉末涂 料提供自由流動和防結塊性能，這些性能將促進順暢的靜電噴涂和流 化床涂裝。此外在粉末涂料熔融時，氣相二氧化硅還能提供流變控制 性能，控制邊緣覆蓋、流掛及滴落。

氣相二氧化硅可以在粉末研磨之前或之后加入。多種粉末混合機都可 以用于氣相二氧化硅在粉末中的后加入，例如雙殼摻混器、靜態混合機 及Sigma型葉片混合機。通過螺桿加料漏斗，氣相二氧化硅很容易與粉 末進行計量摻混。

添加量:在聚酯/TGIC 粉末涂料中分別加入配方質量0.1~0.6%的卡博 特五種氣相金屬氧化物，測試在不同添加量下所取得的流化性能，結果 如圖12所示。 

圖12:聚酯/TGIC 粉末涂料在0.1~0.6%內于 不同氣相金屬氧化物添加量下的流動性能

CT-1221 在很低的添加量時就能取得很好流化效果，一般在0.1%或更少。 其他牌號的氣相二氧化硅和氣相三氧化二鋁則需要更多的添加量。

牌號選擇:氣相三氧化二鋁一般用于摩擦起電噴涂，并提高的粉體帶 電性及流動性。這些性能隨氣相三氧化二鋁粒徑減小(例如SpectrAl 100)、或添加量增加而得到提高。盡管在相對較低的添加量(約0.2%) 時，所有牌號的三氧化二鋁都能有效的提高流動性能。

對電暈放電涂裝，CAB-O-SIL CT-1221 氣相二氧化硅在極低的添加 量(0.1%或更少)時就顯示出良好的流化性能。 CAB-O-SIL CT-1221 和氣相三氧化二鋁都能提供防結塊功能。親水 性氣相二氧化硅在較高的添加量時其所提供的助流功能會有所減弱。

卡博特曾測試過這些添加劑對粉末涂料的流化壓力、粉體蓬松密度及 壓實密度的影響。與理論相符，能夠提高粉體蓬松密度的添加劑在流 化粉末涂料時只需要較少的流化壓力。在多種粉末涂料中都發現了以 上這種比較典型的現象，如環氧粉末涂料、聚酯/環氧混合粉末涂料、 丙烯酸粉末涂料及聚氨酯粉末涂料。

在流化作用和Hausner 比率方面，CAB-O-SIL CT-1221 處理型氣相 二氧化硅遠比其他氣相二氧化硅或高表面的SpectrAl 氣相三氧化二鋁 表現良好。而且，CAB-O-SIL CT-1221 氣相二氧化硅經過特殊處 理，能夠附著在許多基質顆粒表面，以降低顆粒間作用，從而提高流化 作用和自由流動。

如下星型圖所示，SpectrAl 氣相三氧化二鋁和CAB-O-SIL CT-1221 的表面性能非常良好。因而，氣相三氧化二鋁可以應用在面漆上，可用 于減少橘皮現象的發生。

卡博特CT-1221 氣相二氧化硅和SpectrAl 氣相三氧化二鋁系列產品 能產生有序混合物，有助于提高粉末的流動性、流化、運輸及回收穩定 性，而不對其產生任何不良影響。此外，它們適用于各種由不同化學物 質混合組成的熱塑性和熱固性粉末涂料。