Giới thiệu: Hóa học đặc biệt của công thức sơn bột “dạng khô không dung môi”
Sự khác biệt lớn nhất giữa sơn bột và sơn lỏng là tất cả các thành phần (nhựa/chất đóng rắn/pigment/chất độn/phụ gia) đều là bột rắn
—— sau khi trộn được trộn nóng chảy đồng nhất qua máy đùn trục vít đôi ở >110°C
—— làm nguội —— nghiền —— phân loại —— đóng gói —— đây là quy trình sản xuất không có bất kỳ dung môi nào tham gia
kiểu ”khô”. Thách thức cốt lõi nhất trong thiết kế công thức là ở nhiệt độ đùn (>110-130°C) —— nhựa và chất đóng rắn không được xảy ra phản ứng trước (Pre-reaction)
—— nếu không thời gian keo hóa (Gel Time) của bột sẽ rút ngắn —— thời gian chảy tràn khi khách hàng sấy nhiệt không đủ —— màng sơn bị vỏ cam —— thậm chí bột bị ”vón cục” (phản ứng trước khi lưu kho) trong quá trình bảo quản. “Tính tiềm ẩn” (Latency) của chất đóng rắn —— không phản ứng ở nhiệt độ đùn/phản ứng ở nhiệt độ sấy (>160°C) —— là ”yếu tố xem xét hàng đầu” trong thiết kế công thức sơn bột
.
I. Hóa học đóng rắn và thông số quy trình của bốn hệ bột chính
| Hệ thống | Chất đóng rắn | Nhiệt độ đóng rắn × Thời gian | Thời gian gel (s/180°C) | Dòng chảy ngang (mm) | Chịu thời tiết ngoài trời (năm) |
|---|---|---|---|---|---|
| Epoxy/Dicyandiamide | Dicyandiamide (DICY/mp 210°C/không nóng chảy/phân tán) | 180°C×15min | 120-300 | 25-45 | 0 (trong nhà/bị phấn hóa) |
| Polyester/TGIC | TGIC (triglycidyl isocyanurate/độ chức epoxy 3) | 180-200°C×12-15min | 90-200 | 20-40 | 5-10 |
| Polyester/HAA(Primid) | HAA (β-hydroxyalkylamide/bốn nhóm OH) | 160-180°C×10-15min | 60-150 | 20-35 | 5-10 |
| PU (IPDI bị khóa) | IPDI bị khóa (ε-caprolactam khóa/giải khóa >160°C) | 180-200°C×15-20min | 150-300 | 25-40 | 5-10 |
Câu hỏi thường gặp
Q1: Tại sao TGIC (isocyanurate) lại có “tranh cãi về độc tính”? HAA/Primid thay thế như thế nào?
TGIC——(1) Gây mẫn cảm da (tiếp xúc lặp lại——dị ứng)——(2)tính gây đột biến (thử nghiệm AMES dương tính)——Liên minh Châu Âu phân loại TGIC là chất gây đột biến loại 2 (H341) “nghi ngờ gây ra khuyết tật di truyền”
——(3) việc “loại bỏ TGIC” trong ngành sơn bột toàn cầu được thúc đẩy bởi môi trường và sức khỏe——HAA (Primid)——β-hydroxyalkylamide——(a) an toàn——AMES âm tính——không gây đột biến; (b) bốn nhóm OH của HAA phản ứng với COOH của polyester——tạo mạng ester——sản phẩm phụ khi đóng rắn là nước (không phải khí/không tạo bọt)——độ bóng màng sơn tốt hơn TGIC (>90GU so với >80GU). Nhưng nhiệt độ đóng rắn của HAA thấp hơn TGIC (>160°C so với >180°C)——nghĩa là hệ HAA kém ổn định hơn TGIC về độ ổn định lưu kho
(trong lưu kho HAA ở >30°C, sự este hóa chậm giữa OH+COOH——thời gian gel hóa bột giảm——tuổi thọ lưu kho từ >12 tháng của TGIC giảm xuống >6-9 tháng của HAA)
.
Q2: Thời gian keo hóa (Gel Time) và Độ chảy ngang (Flow) – Tại sao lại là hai thông số quy trình quan trọng nhất của sơn bột?
Thời gian keo hóa – sơn bột từ nóng chảy (>110°C) đến keo hóa (thời gian mất tính lưu động) – (1) Quá ngắn (<60s) – sau khi nóng chảy không kịp san phẳng
– “ranh giới hạt bột” trên bề mặt lớp phủ chưa hoàn toàn hòa quyện – lớp phủ nhám (sần cam/thô); (2) Quá dài (>300s) – sau khi nóng chảy chảy quá mức – sinh ra “chảy nhỏ giọt” trên bề mặt thẳng đứng
– tích tụ ở mép lớp phủ – khoảng tối ưu của thời gian keo hóa – 60-300s (180°C)
– kiểm soát thông qua điều chỉnh lượng chất đóng rắn/chất xúc tác/nhiệt độ đùn. Độ chảy ngang – khoảng cách chảy của bột trên mặt nghiêng (ISO 8130-11/góc nghiêng 65°/180°C) (mm) – phản ánh “tính lưu động” của hợp chất nóng chảy bột
– >25mm = tốt – <20mm = kém (san phẳng không đủ – sần cam).
Q3: Cách phân biệt “nướng quá lửa” (Over-curing) và “nướng chưa chín” (Under-curing) của sơn bột?
Nướng quá lửa——(1) Lớp phủ bị vàng (Δb>3)
——Sự phân hủy nhiệt của nhựa/chất đóng rắn; (2) thử nghiệm thời gian keo hóa
——Lớp phủ sau khi nướng——gia nhiệt lại——không keo hóa nữa——chứng tỏ độ đóng rắn đã >95%——biểu hiện của nướng quá lửa——thường xảy ra ở “vùng nóng” của lò nướng (PMT > mục tiêu +15°C). Nướng chưa chín——(1) Thử nghiệm lau MEK (>50 lần——lộ nền)——đóng rắn không hoàn toàn; (2) Đỉnh tỏa nhiệt dư DSC
——tại >180°C——đường cong DSC xuất hiện đỉnh tỏa nhiệt (sự đóng rắn sau của nhựa/chất đóng rắn chưa phản ứng)
——lượng tỏa nhiệt dư >10% tổng lượng tỏa nhiệt——nướng chưa chín.
Q4: Tại sao “độ ổn định bảo quản” của sơn bột lại là “bài kiểm tra tối hậu” của công thức?
Việc bảo quản sơn bột ở nhiệt độ >30°C — phản ứng rắn chậm giữa nhựa + chất đóng rắn (rắn-rắn/kiểm soát khuếch tán)
— thời gian gel giảm theo thời gian bảo quản — (1) rút ngắn tuyến tính (>1-2s/ngày) —
Bột từ “bột mới — lưu thông — bảo quản — phân phối — khách hàng sử dụng” thường >3-6 tháng — thời gian gel từ ban đầu >200s — giảm xuống >120-150s — vẫn trong phạm vi “có thể dùng”. Nhưng nếu nhiệt độ bảo quản >35°C — bột sẽ “vón cục” trong >2-3 tháng (thời gian gel 30°C) không phải là xa xỉ — mà là đảm bảo chất lượng.
Đọc thêm liên quan
Tóm tắt
Bốn hệ thống sơn bột chính — epoxy/dicyandiamide (trong nhà), polyester/TGIC (chịu thời tiết/có tranh cãi về độc tính), polyester/HAA (Primid/giải pháp thay thế an toàn) và PU IPDI bị blocked — có sự khác biệt rõ rệt về lựa chọn chất đóng rắn, thời gian gel và tính năng trượt chảy. TGIC→HAA là xu hướng cốt lõi trong nâng cấp sức khỏe của ngành. Kexin New Materials cung cấp cho khách hàng hỗ trợ kỹ thuật toàn diện về công thức sơn bột và tối ưu hóa quy trình.