粉末涂料是公認(rèn)的具高效率、優(yōu)良涂膜性能、生態(tài)環(huán)保、高經(jīng)濟(jì)效益為一體的4E型涂料產(chǎn)品，近年來得到高速發(fā)展。然而與傳統(tǒng)的溶劑型涂料相比，粉末涂料雖然沒有易揮發(fā)的有毒物質(zhì)對環(huán)境造成的污染，但在固化成膜過程中會有小分子物質(zhì)的揮發(fā)釋放，這些揮發(fā)小分子聚集在一起會產(chǎn)生煙霧，這就是所謂的冒煙現(xiàn)象。

粉末涂料在涂裝過程冒煙會受噴涂設(shè)備的影響，立式噴涂線產(chǎn)量大，單位時間內(nèi)用粉量多，同時經(jīng)過固化爐的型材多，且一般沒有排風(fēng)裝置，所以爐口產(chǎn)生的煙霧會多。而臥式線由于產(chǎn)量低，相對應(yīng)的粉末用量少，爐口的煙霧不會那么明顯。

一般烤爐的進(jìn)出口處冒煙大，若車間排煙不力，則生產(chǎn)車間內(nèi)頂部會云霧繚繞。從噴涂現(xiàn)場來看，不管是平面粉還是砂面粉，亮光粉的還是平光粉、啞光粉，都有冒煙的現(xiàn)象，其中以啞光粉最為嚴(yán)重。

粉末涂料一般由樹脂、固化劑、顏料、填料和助劑組成，而助劑又包括流平劑、光亮劑、脫氣劑、消光劑、紋理劑、抗氧劑等，根據(jù)情況按量添加，不同種類的原材料對粉末涂料冒煙量的影響會有不同。

二、粉末涂料冒煙的原因分析

1.樹脂的分析

樹脂作為最主要的成膜物，一般占粉末涂料總量的50-60%，樹脂決定了粉末涂料的絕大多數(shù)性能，所以，我們首先從樹脂開始研究。

常用樹脂的烘烤失重及冒煙情況如下表所示。

注：1以上烘烤條件均為200℃/10min；

2冒煙等級只是為了方便直觀的對冒煙量進(jìn)行對比，不作為標(biāo)準(zhǔn)，0級到5級代表煙少到煙大。

從上表可以看出，樹脂的失重有大有小，但都在同一個數(shù)量級上。在單獨烘烤過程中均不會產(chǎn)生明顯的煙，因為聚酯都是由多元酸與多元醇反應(yīng)而來，殘留的有機(jī)小分子的量都很少，且都是無色無味的，在烘烤過程中也不會產(chǎn)生煙霧，所以說樹脂可能不是粉末涂料產(chǎn)生煙霧的根本原因。

為此，我們用同一樹脂制作了7個不同的粉末，測試這7個粉末涂料失重與冒煙之間的關(guān)系，結(jié)果如下。

注：1以上烘烤條件均為200℃/10min；

2冒煙等級只是為了方便直觀的對冒煙量進(jìn)行對比，不作為標(biāo)準(zhǔn)，0級到5級代表煙少到煙大。

從以上兩個表的數(shù)據(jù)分析可知，粉末涂料固化成膜過程是失重的過程，用同一樹脂制成的7個粉末失重大致相同，而冒煙量卻差別很大，所以確定樹脂不是冒煙最主要的來源。

2.顏料和填料的分析

同時我們也做了顏料和填料的失重與冒煙對比，發(fā)現(xiàn)填料的失重都在0.02%以下，而且常用的填料都是無機(jī)物，在常溫或者較高的溫度下都難以分解。實際上，填料的失重主要是來自于其所含的水分或者是結(jié)合水，在擠出或者磨粉的過程中就已經(jīng)完全揮發(fā)，不會對粉末冒煙有任何影響。顏料的失重更小，經(jīng)過反復(fù)的測量，絕大部分的顏料失重率在0.01%以下，在烘烤過程中也沒有任何的煙霧產(chǎn)生。而粉末涂料的顏料除了鈦白粉之外，別的顏料用量都很小，對冒煙的影響更是可以忽略不計，因而可以排除顏料的影響。因此，通過替換或改進(jìn)填料、顏料來減少粉末涂料冒煙并不可行。

3.固化劑的分析

排除以上原因后，粉末涂料冒煙最有可能就是來自于固化劑和助劑。固化劑和樹脂相類似，但有一定區(qū)別，首先它在固化過程中與樹脂反應(yīng)而形成成膜物質(zhì)，所以對于固化劑，在反應(yīng)過程中小分子的揮發(fā)是必然的。首先我們測量了不同TGIC失重的大小，結(jié)果下表所示。

注：1以上烘烤條件均為200℃/10min；

2冒煙等級只是為了方便直觀的對冒煙量進(jìn)行對比，不作為標(biāo)準(zhǔn)，0級到5級代表煙少到煙大。

從以上可以看出，不同TGIC雖然失重有明顯的差別，但冒煙量卻沒有太大的區(qū)別。接著測試在相同的配方中，不同的TGIC所制粉末的冒煙量是否有區(qū)別。

用同一配方、不同TGIC制作4個不同的粉末，測試這4個粉末涂料冒煙量的大?。榱吮苊庵鷦┑母蓴_，該配方中未加任何助劑），結(jié)果如下。

注：1以上烘烤條件均為200℃/10min；

2冒煙等級只是為了方便直觀的對冒煙量進(jìn)行對比，不作為標(biāo)準(zhǔn)，0級到5級代表煙少到煙大。

由以上分析可知，不同廠家的TGIC只在失重率上有本質(zhì)的差別，但在冒煙大小方面并沒有明顯的區(qū)別，所以通過篩選TGIC來減少冒煙量的潛力不大。

4.助劑的分析

相對而言，助劑在粉末涂料中用量很少，但起著非常重要的作用，同樣的由它帶來的冒煙問題也不容忽視。如以①號配方添加助劑，然后再與①號進(jìn)行冒煙對比，發(fā)現(xiàn)加了助劑之后冒煙達(dá)到3級以上，雖然只添加了4-8%的助劑，卻對冒煙量產(chǎn)生如此大的影響，由此可以斷定，粉末涂料冒煙來源于所添加的助劑中含有的小分子物質(zhì)在烘烤過程中的揮發(fā)、升華。

粉末涂料常用的助劑主要有流平劑、光亮劑、蠟粉、消光劑、抗氧劑等，雖然用量都很少，但都有可能是冒煙的主要來源。我們常用的流平劑有丙烯酸均聚物、丙烯酸酯共聚物以及它們的有機(jī)硅改性物，它們在烘烤過程中會有少量的煙霧冒出，光亮劑也同樣如此。但是流平劑與光亮劑的用量僅為0.8%-1%，而且都不參與反應(yīng)，對冒煙的影響不大，改進(jìn)的潛力不大。

一些功能助劑，如常用的聚乙烯蠟，外觀為白色小微珠狀或片狀，由乙烯聚合橡膠加工劑而形成的，其具有熔點較高、硬度大、光澤度高、顏色雪白等特點，在高溫中熔融，在冷卻至常溫時析出，以微晶形式存在于涂料中且能遷移到涂膜表層，最終與涂料其他組分形成一個“蠟化”的表層，達(dá)到提高抗劃傷性能的效果。蠟粉高溫易熔融的特性，使得它在烘烤過程中不可避免的有大量的小分子物質(zhì)從表層析出，最終與空氣接觸，產(chǎn)生冒煙現(xiàn)象。

不同種類的蠟粉烘烤失重以及冒煙大小測試結(jié)果如下。

注：1以上烘烤條件均為200℃/10min；

2冒煙等級只是為了方便直觀的對冒煙量進(jìn)行對比，不作為標(biāo)準(zhǔn)，0級到5級代表煙少到煙大。

由上可知，蠟粉的冒煙大小與蠟粉的性質(zhì)有關(guān)，聚四氟乙烯蠟由于聚合度比較高，分子量大，而且C-F鍵不容易斷裂，在烘烤過程中不會產(chǎn)生煙霧。而改性蠟與聚乙烯蠟相比，雖然都是聚乙烯蠟，但是普通的聚乙烯蠟失重較大，其含有的小分子物質(zhì)較多，產(chǎn)生煙霧多，同時烘烤過程容易泛黃，推測是發(fā)生了鍵的斷裂和小分子物質(zhì)的釋放。由于聚四氟乙烯分子量大，影響涂膜流平等各方面，因而不可能大批量的應(yīng)用在一般的粉末涂料當(dāng)中，所以最好的辦法是通過使用改性蠟替換聚乙烯蠟，減少了小分子物質(zhì)的釋放，從而減少冒煙。

安息香作為粉末涂料優(yōu)異的脫氣劑，一直都是別的脫氣劑所無法取代的。安息香的作用機(jī)理是依靠在高溫條件下散發(fā)的小分子物質(zhì)迅速帶走粉末涂料固化過程產(chǎn)生的揮發(fā)物，從而消除涂膜針孔現(xiàn)象，因此冒煙是無可避免的。雖然安息香的用量只有0.25-0.4%，冒煙量卻非常大。市場上常用的脫氣劑為安息香、消泡劑和由安息香改進(jìn)的消泡劑，后兩種即使能把冒煙控制在很合理的范圍（1級），但是脫氣效果明顯都不如安息香好。不同種類脫氣劑的脫氣效果和冒煙情況如下表所示。

注：1以上烘烤條件均為200℃/10min；

2冒煙等級只是為了方便直觀的對冒煙量進(jìn)行對比，不作為標(biāo)準(zhǔn)，0級到5級代表煙少到煙大。

消泡劑作為一種輔助的脫氣劑不可能起到完全脫除氣體的作用，不能單獨使用，常常與安息香搭配，既能減少了煙霧量，又能避免涂膜產(chǎn)生針孔。改性安息香的表面效果比消泡劑好很多，可以單獨使用，但亮光粉中要慎用，因為體系反應(yīng)過快就可能會出現(xiàn)針孔。如果對表面要求不是特別高的配方，建議使用改性安息香來減少冒煙。

消光劑作為粉末涂料啞光粉常用的消光手段，往往能獲得細(xì)膩豐滿的表面效果。然而啞光粉的光澤通常在20-30%之間，消光劑的添加量一般在2.5-3.5%之間，與其他助劑相比，用量相對較大。而市場上的消光劑大多屬于非蠟型消光劑，其成分復(fù)雜，不同成分反應(yīng)的差異導(dǎo)致反應(yīng)過程中有很多的小分子物質(zhì)釋放，從而產(chǎn)生明顯的冒煙現(xiàn)象?？傮w上，不同種類消光劑都差別不大，在烘烤過程中都會明顯冒煙。經(jīng)過供應(yīng)商改進(jìn)過的消光劑雖然能在冒煙上有一定改善，但是會犧牲它本身的部分性能，比如消光能力、表面的細(xì)膩度、耐沸水性能和耐老化性能等。經(jīng)過對比，只有極個別的消光劑冒煙確實較少，但仍然不夠理想，而且消光劑對粉末的機(jī)械性能和表面效果等有很大的影響，如沒有特殊的要求，一般的啞光粉建議用雙組分干混法來制作，避免消光劑的使用，從而減少冒煙。

砂紋粉的配方比較簡單，產(chǎn)生煙霧的源頭主要是蠟粉，只需對蠟粉的種類和用量進(jìn)行改善即可減少冒煙。

以上為粉末涂料常用或者必須用到的基本助劑，還有一些助劑如紫外線吸收劑、增電劑、抗氧劑等雖然也有冒煙，但是一般只在少量特殊的粉末中才用到，只要選擇好種類以及控制好用量就不會產(chǎn)生很多的煙，不會影響正常的生產(chǎn)。

以上總結(jié)了粉末涂料冒煙的主要來源，針對粉末涂料的特點和配方結(jié)構(gòu)，分別從樹脂、固化劑和助劑等各方面去分析冒煙的原因，最終發(fā)現(xiàn)樹脂、固化劑、顏填料三大類材料冒煙少，改善的空間不大。而粉末涂料常用的助劑雖然用量很少，卻是引起冒煙的主要原因，改善的辦法是尋找冒煙少的材料進(jìn)行替換或者在保證不影響粉末涂料性能的情況下減少其用量。