卡博特CAB-O-SIL 气相二氧化硅和 SpectrAl 100 气相三氧化二铝牌号在粉末涂料行业选择指南

气相金属氧化物在粉末涂料 中的作用机理

无论是摩擦静电涂装还是电晕起电涂装，粉末涂料都需要添加流动添 加剂以提高其在喷涂或处理时的流动性能和在存储时的稳定性。

粉末聚集是材料内部结构作用力通过多种方式与颗粒所受重力相互竞 争的结果，取决于颗粒尺寸、湿度和颗粒构成(见图8)。当干燥颗粒尺 寸大于75微米，重力大于结构或颗粒间作用力，颗粒-颗粒引力可以忽 略不计。由此，粉末可以流化，且只需要很少能量就可以流动，因为颗 粒能够彼此独立的运动。 

      图8:结构力和重力自由流动

 总体目标: 通过减小基质颗粒尺寸来得到更薄涂层

方法: 加入流化剂/流动调节剂

与随机混合相对应的是，添加剂分均匀分布在基质颗粒表面形成有序 混合，添加剂和基质颗粒可以作为一个整体运动(见图10)。添加剂“涂 层”保护基质颗粒不发生附聚，减轻由于范德华力、吸潮、静电或颗粒 磨擦等原因而产生的粉末粘接

总体目标: 通过减小基质颗粒尺寸来得到更薄涂层

方法: 加入流化剂/流动调节剂

与随机混合相对应的是，添加剂分均匀分布在基质颗粒表面形成有序 混合，添加剂和基质颗粒可以作为一个整体运动(见图10)。添加剂“涂 层”保护基质颗粒不发生附聚，减轻由于范德华力、吸潮、静电或颗粒 磨擦等原因而产生的粉末粘接

图9:随机混合

 各组分的解合作用/混合物分层

 基质颗粒倾向于附聚

 流化需要更多能量

 运输时会发生沉降

 粉末流动性差

图10:有序混合

各组分均匀分布

基质颗粒彼此独立运动

 流化需要较少能量

 运输时较少发生沉降

 粉末流动性更好

 粉体蓬松密度增加

流动添加剂使范德华引力随颗粒间隔增加而减弱。这些力在涉及更小 的颗粒时尤其重要，如在超细粉末涂料中。

在潮湿度较低时，添加剂能作为阻隔剂以防止吸潮部分接触;在吸潮程 度较高、出现液桥并导致粉末结块时，添加剂(尤其是疏水性添加剂)能 够降低油漆粉末的吸潮度。

加入适合的添加剂能够改变粉末电荷性质，从而降低静电结合，同时也 能作为固体润滑剂或助流剂，减少颗粒间集结。

添加流动添加剂的基本目的是，通过提高基质颗粒与添加剂的粒径 比、和/或添加剂对基质颗粒表面的亲和力，从而获得高度有序的混合 物。通常，基质颗粒粒径应至少比添加剂粒径大6 倍，最好能够更多。 由于油漆粉末大多在35 微米左右，因而添加剂的最大粒径应在5~6 微 米。近年来卡博特公司在研发符合这一要求的材料上不惜投资，最终成 功开发出CAB-O-SIL气相二氧化硅和SpectrAl 气相三氧化二铝各牌号 产品，其平均聚集体尺寸比前面所要求的要小几个数量级。这些材料能 够很好的应用在超细涂料中，其中最小尺寸的产品只有0.1~0.2微米。

为提高与基质颗粒表面的结合力，需要用到经过特殊处理的二氧化 硅。但所使用的处理方法不能影响二氧化硅的聚集体尺寸，否则进行处 理的效果就被削减了。

粉末涂料中的流化作用

CAB-O-SIL 气相二氧化硅和SpectrAl 气相三氧化二铝能够为粉末涂 料提供自由流动和防结块性能，这些性能将促进顺畅的静电喷涂和流 化床涂装。此外在粉末涂料熔融时，气相二氧化硅还能提供流变控制 性能，控制边缘覆盖、流挂及滴落。

气相二氧化硅可以在粉末研磨之前或之后加入。多种粉末混合机都可 以用于气相二氧化硅在粉末中的后加入，例如双壳掺混器、静态混合机 及Sigma型叶片混合机。通过螺杆加料漏斗，气相二氧化硅很容易与粉 末进行计量掺混。

添加量:在聚酯/TGIC 粉末涂料中分别加入配方质量0.1~0.6%的卡博 特五种气相金属氧化物，测试在不同添加量下所取得的流化性能，结果 如图12所示。 

图12:聚酯/TGIC 粉末涂料在0.1~0.6%内于 不同气相金属氧化物添加量下的流动性能

CT-1221 在很低的添加量时就能取得很好流化效果，一般在0.1%或更少。 其他牌号的气相二氧化硅和气相三氧化二铝则需要更多的添加量。

牌号选择:气相三氧化二铝一般用于摩擦起电喷涂，并提高的粉体带 电性及流动性。这些性能随气相三氧化二铝粒径减小(例如SpectrAl 100)、或添加量增加而得到提高。尽管在相对较低的添加量(约0.2%) 时，所有牌号的三氧化二铝都能有效的提高流动性能。

对电晕放电涂装，CAB-O-SIL CT-1221 气相二氧化硅在极低的添加 量(0.1%或更少)时就显示出良好的流化性能。 CAB-O-SIL CT-1221 和气相三氧化二铝都能提供防结块功能。亲水 性气相二氧化硅在较高的添加量时其所提供的助流功能会有所减弱。

卡博特曾测试过这些添加剂对粉末涂料的流化压力、粉体蓬松密度及 压实密度的影响。与理论相符，能够提高粉体蓬松密度的添加剂在流 化粉末涂料时只需要较少的流化压力。在多种粉末涂料中都发现了以 上这种比较典型的现象，如环氧粉末涂料、聚酯/环氧混合粉末涂料、 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 处理型气相 二氧化硅远比其他气相二氧化硅或高表面的SpectrAl 气相三氧化二铝 表现良好。而且，CAB-O-SIL CT-1221 气相二氧化硅经过特殊处 理，能够附着在许多基质颗粒表面，以降低颗粒间作用，从而提高流化 作用和自由流动。

如下星型图所示，SpectrAl 气相三氧化二铝和CAB-O-SIL CT-1221 的表面性能非常良好。因而，气相三氧化二铝可以应用在面漆上，可用 于减少橘皮现象的发生。

卡博特CT-1221 气相二氧化硅和SpectrAl 气相三氧化二铝系列产品 能产生有序混合物，有助于提高粉末的流动性、流化、运输及回收稳定 性，而不对其产生任何不良影响。此外，它们适用于各种由不同化学物 质混合组成的热塑性和热固性粉末涂料。