介绍

粉末涂料是以固体树脂咋�/span>颜料�?/span>填料叉�/span>助剂等组成的固体粉末犵�/span>合成树脂涂料。和普這�/span>溶剂型涂斘�/span>叉�/span>水性涂斘�/span>不同，它的分散介质不是溶剂和水，而是空气。它具有无溶剂污染，100%成膜，能耗低的特点。粉末涂料有热塑性和热固性两大类。热固性粉末涂料是以热固�?/span>合成树脂为成膜物质，在烘干过程中树脂先熔融，再经化学交联后固化成平整坚硬的涂膜、�/span>

粉末涂料固化后比普通的水基涂料更加坚硬，还具有更好的耐化学腐蚀性，但是由于特殊性质在干燥过程需要注意避免橘子皮现象^[1]。粉末涂料在不同行业均有应用^[2]，其市场正在快速发展，据估计到2025年粉末涂料将占有整个涂料市场7.2%的比例、�/span>

本文主要介绍Rheolaser Coating HT在粉末涂料固化过程中的应用，帮助研发者快速找到粉末涂料的市场机遇９�/span>

-测定固化温度:开发低能量（低温固化）固化配方的挑战；

-帮助筛选原料选择和固化过稊�/span>:开发绿色环保涂料，符合环境法规：�/span>

-优化涂料新配方的性能:性能增强和更佳光泼�/span>:

-优化固化时间:研究固化过程

实验方法

使用Rheolaser Coating HT测量四种粉末涂料^[3]（环氧树脂、聚酯树脂、聚氨基甲酸乙酯树脂和混合样品）在金属板上的固化过程，在三种温度下测试固化过稊�/span>(125℃，200℃和250ℂ�/span>)、�/span>

测试原理

流变仪涂层高温测量基于光学技术，即扩散波光谱＇�/span>DWS（�/span>^[4]。激光照亮涂层，激光光子穿过涂层一定厚度并与涂层的散射体（粒子、液滴、聚合物…）相互作用。后向散射波由于光子穿过不同光路产生干涉，在相机上形成由亮斑和暗斑组成的图像，称为散斑图像、�/span>

散斑图像的波动速度与散射体的运动直接相关，因此与材料的粘弹性性质直接相关。对散斑图像的波动速度分析，可以确定一个特征频率，即微观迁移率＇�/span>mD）、�/span>mD值越高，散斑图像变化越快，对应于液体样品（粒子快速运动）。相应的，低mD值表示散斑图像的慢速变化，代表类固体行为、�/span>

例如，图2.a显示了一种液体样品在固定温度下干�?/span>/固化过程。干燥过程分丹�/span>3个阶段，第一阶段，液体蒸发；第二阶段，涂层中颗粒堆积排列；第三阶段，颗粒相互融合行程完整涂层、�/span>

因此＋�/span>Rheolaser Coating可以精确地监测薄膜的形成和涂层的干燥动力学，并获取特征时间点。利用这个技术，我们可以准确的判断一个涂膜的干燥/固化程度、�/span>

结果与讨讹�/span>

1.确定最佳固化温�?/span>

国�/span>3显示了微观迁移率(mD)与温度的关系。样品为400µm厚的白色粉末涂层，加热范围为RT ~ 250℃。图中可以清楚地看出不同的固化步骤。在50℃左右，由于粒子变形，迁移速率快速增加，出现了第一个峰。然后，�?/span>80°C左右，第二个峰对应于薄膜的结合过程。从125°C开始，热量使树脂固化和产生三维热固性网络。然后，在固化和成膜后，�?/span>250°C左右出现预期的聚合物的分解的峰、�/span>

为了验证过高的温度是否导致聚合物的分解，将涂层在不同的温度固化后进行目视检�?/span>(国�/span>4)、�/span>

如果固化温度低于分解温度(例如200ℂ�/span>)，涂层将形成光滑的白色膜。但如果固化温度丹�/span>250°C，则形成的涂层将不光滑，呈褐艱�/span>(国�/span>4)、�/span>

2.特性固化时间的检浊�/span>&温度对固化过程的影响

为了测量特征固化时间，该仪器允许固定温度下测量微观流动性随时间的变化。图5显示了白色粉末涂层在125°C咋�/span>400µm厚下的微观迁移率(mD)随时间的变化。插图是剌�/span>5分钟的放大图。从微观动力�?/span>(mD)与温�?/span>(国�/span>3)变化曲线，可以确定最佳固化温度、�/span>

当样品放置在125℃时，由于聚合物熔化，微观迁移率�?/span>10s内首先增功�/span>(插图5)。当聚合物熔解后，固化开始，三维热固性网络形成，微观迁移玆�/span>(mD)逐渐下降，并在约4h后达到一个平台。此时达到的迁移率为稳定状态，样品�?/span>4h后固化、�/span>

为了更深入地研究，图6显示了不同温度同一个样品微观动力学(mD)与时间的关系，插图是剌�/span>5分钟的放大图、�/span>

对于不同的固化温度，观察到的固化机理相同。首先，聚合物熔融使微观迁移率增功�/span>(插图，融化时间约丹�/span>10s);当聚合物融化后，固化开始，三维热固性网络形成，微观迁移率降低。在125℃下，固化时间约丹�/span>4h(蓝色曲线)；如果将固化温度提高�?/span>200℃，绿色曲线需�?/span>1h左右就能达到相同的平台水平。因此，通过将温度从125°C提高�?/span>200°C，我们可以将固化时间仍�/span>4h缩短�?/span>1h，从而缩�?/span>4倍的干燥时间、�/span>

另一方面，如果固化温度继续升髗�/span>(�?/span>250°C，图6中红色曲纾�/span>)，样品在30分钟后呈现出预期的微观迁移率增加，这是由于聚合物在这个温度下的分解、�/span>

➓�/span>这个解决方案允许配方者优化固化方桇�/span>

3.特性固化时间的检浊�/span>&配方对固化过程的影响

国�/span>7显示亅�/span>4种不同粉末涂层的微观迁移玆�/span>(mD)随时间的变化，配斸�/span>:环氧树脂、聚酯树脂、聚氨基甲酸乙酯树脂和混合样品。所有样品在相同的厚�?/span>(400µm)和相同的温度(200°C)下进行分析、�/span>

当样品在200℃固化时，由于聚合物熔融，微观迁移率在早期阶段增加。然后，当聚合物完全融化，固化开始，逐步行程热固性网络形态导致微观迁移率降低。图表显示了不同样品之间的明显差异，并体现了测试技术的灵敏度。该仪器可以区分不同配方之间的固化动力学差异(不同的聚合物或不同的添加剁�/span>)、�/span>

仪器配套的软件还允许以一种智能的方式对不同样�?/span>(或不同的固化温度，不同的聚合物，不同的基质，不同的配方…�?/span>)的固化速度进行排名、�/span>

国�/span>8显示亅�/span>4种不同粉末涂料配方的微观迁移率累计图(mDE)。它可以很容易地对不同配方的固化动力学进行排名。微观迁移率累计(mDE)增加得越快，固化速度越快、�/span>

该软件还提供定量信息，即时间‛�/span>t90“�/span>(国�/span>8红框�?/span>)，其中样品微观迁移率降低亅�/span>90%。‛�/span>t90”对应于样品微观流动性降位�/span>90%的时间，即‛�/span>90%固化”。‛�/span>t90”在需要优化工艺的广泛应用中具有重要意义，确定微观流动性何时降位�/span>90%，以便有可能开始下一个工艺步骤、�/span>

➓�/span>该解决方案允许配方制定者对不同的配方进行比较、排序和筛逈�/span>

结论

Rheolaser Coating HT高温干燥度分析仪是一种原位、无侵入、简便的方法，可用于９�/span>

-监测和研究固化和干燥过程和机琅�/span>

-确定成膜过程和特征干燥时闳�/span>

-在可控湿度条件下，分析从室温臲�/span>250℃条件下的固化和干燥过程

-评价配方、温度、厚度、湿度、基材对干燥过程的影哌�/span>

-优化生产过程