原位測量粉末涂料固化的創新技術——Rheolaser Coating

2021-12-16

介紹

粉末涂料是以固體樹脂和顏料、填料及助劑等組成的固體粉末狀合成樹脂涂料。和普通溶劑型涂料及水性涂料不同，它的分散介質不是溶劑和水，而是空氣。它具有無溶劑污染，100%成膜，能耗低的特點。粉末涂料有熱塑性和熱固性兩大類。熱固性粉末涂料是以熱固性合成樹脂為成膜物質，在烘干過程中樹脂先熔融，再經化學交聯后固化成平整堅硬的涂膜。

粉末涂料固化后比普通的水基涂料更加堅硬，還具有更好的耐化學腐蝕性，但是由于特殊性質在干燥過程需要注意避免橘子皮現象[1]。粉末涂料在不同行業均有應用[2]，其市場正在快速發展，據估計到2025年粉末涂料將占有整個涂料市場7.2%的比例。

本文主要介紹Rheolaser Coating HT在粉末涂料固化過程中的應用，幫助研發者快速找到粉末涂料的市場機遇：

-測定固化溫度:開發低能量（低溫固化）固化配方的挑戰；

-幫助篩選原料選擇和固化過程: 開發綠色環保涂料，符合環境法規；

-優化涂料新配方的性能:性能增強和更佳光澤:

-優化固化時間:研究固化過程

實驗方法

使用Rheolaser Coating HT測量四種粉末涂料[3]（環氧樹脂、聚酯樹脂、聚氨基甲酸乙酯樹脂和混合樣品）在金屬板上的固化過程，在三種溫度下測試固化過程(125℃，200℃和250℃)。

測試原理

流變儀涂層高溫測量基于光學技術，即擴散波光譜（DWS）[4]。激光照亮涂層，激光光子穿過涂層一定厚度并與涂層的散射體（粒子、液滴、聚合物…）相互作用。后向散射波由于光子穿過不同光路產生干涉，在相機上形成由亮斑和暗斑組成的圖像，稱為散斑圖像。

散斑圖像的波動速度與散射體的運動直接相關，因此與材料的粘彈性性質直接相關。對散斑圖像的波動速度分析，可以確定一個特征頻率，即微觀遷移率（mD）。mD值越高，散斑圖像變化越快，對應于液體樣品（粒子快速運動）。相應的，低mD值表示散斑圖像的慢速變化，代表類固體行為。

例如，圖2.a顯示了一種液體樣品在固定溫度下干燥/固化過程。干燥過程分為3個階段，階段，液體蒸發；第二階段，涂層中顆粒堆積排列；第三階段，顆粒相互融合行程完整涂層。

因此，Rheolaser Coating可以精確地監測薄膜的形成和涂層的干燥動力學，并獲取特征時間點。利用這個技術，我們可以準確的判斷一個涂膜的干燥/固化程度。