Với động lực bảo vệ môi trường, các công ty phải phát triển các lớp phủ thân thiện với môi trường. Nhưng, lớp phủ thân thiện với môi trường không chỉ giới hạn ở lớp phủ gốc nước. Nếu các doanh nghiệp vội vã phát triển lớp phủ gốc nước, tính đồng nhất của sản phẩm chắc chắn sẽ xảy ra. Bên cạnh lớp phủ gốc nước, lớp phủ có hàm lượng rắn cao, không dung môi và bột cũng thân thiện với môi trường. Chúng nên là trọng tâm phát triển chính của ngành công nghiệp sơn. Một báo cáo cho biết khu vực Châu Á - Thái Bình Dương sẽ có mức tăng trưởng cao nhất về lớp phủ bột từ năm 2017 đến năm 2022. Điều này áp dụng cho cả giá trị và khối lượng. Bột lớp phủ công nghệ đang phát triển nhanh chóng để thích ứng với thị trường theo nhu cầu. Thị trường thúc đẩy nhu cầu nghiên cứu các loại bột khác nhau trong lớp phủ.
Tổng quan về sơn tĩnh điện
Giới thiệu về sơn tĩnh điện
Sơn tĩnh điện có nguồn gốc từ những năm 1950. Đây là lớp phủ thân thiện với môi trường. Nó có hàm lượng rắn 100% và không có VOC. Nó tiết kiệm năng lượng và giảm ô nhiễm. Nó có quy trình đơn giản, dễ tự động hóa và có hiệu suất sơn tuyệt vời.
Sơn bột là một loại sơn bột bao gồm polyme, bột màu, chất độn và phụ gia. Sơn bột không có sự bay hơi của môi trường lỏng. Vì vậy, nó có khả năng bảo vệ sinh thái và môi trường tốt. Nó có thể tạo thành một lớp phủ dày hơn trong một lần sử dụng, với hiệu quả rất cao. Nó cũng có các tính chất cơ học tuyệt vời và hóa chất khả năng chống chịu. Hiệu suất của nó cũng rất tuyệt vời. Sử dụng lớp phủ bột giúp tiết kiệm năng lượng và tài nguyên. Tỷ lệ sử dụng của nó có thể đạt tới 99%. Nó an toàn và rất tiết kiệm chi phí. Đây là lớp phủ không chứa dung môi. Nó đáp ứng các nguyên tắc “bốn E”: tiết kiệm, bảo vệ môi trường, hiệu quả và hiệu suất.
Tổng quan thị trường sơn bột
Nhu cầu về thiết bị gia dụng và xe hạng nhẹ tăng đã thúc đẩy nhu cầu về sơn phủ bột. Nhu cầu tăng từ các ngành công nghiệp ở các nước phát triển và mới nổi đã thúc đẩy thị trường sơn phủ bột. Một báo cáo của Markets and Markets cho biết thị trường sơn phủ bột toàn cầu sẽ đạt $134,9 tỷ đô la Mỹ vào năm 2022. Thị trường sẽ tăng trưởng ở mức 6,75% hàng năm từ năm 2017 đến năm 2022.
Thị trường sơn bột của Trung Quốc có nhu cầu tăng trưởng nhanh nhất thế giới. Điều này là do nhiều yếu tố. Chúng bao gồm quá trình đô thị hóa nhanh chóng và sự phát triển của nhà ở, xây dựng và ô tô. Năm 2016, sản lượng ngành sơn bột của Trung Quốc đạt 2,07 triệu tấn.
Sơn bột chiếm 11% trong tổng sản lượng sơn của đất nước tôi. Kế hoạch 5 năm lần thứ 13 nêu rõ, “đến năm 2020, ngành sơn sẽ sản xuất khoảng 22 triệu tấn”. Trong số này, 57% sẽ là sơn tiết kiệm chi phí, thân thiện với môi trường. Năm 2020, sơn bột sẽ tăng lên 18%, với sản lượng là 4 triệu tấn. Sự gia tăng của sơn bột sẽ thúc đẩy nhu cầu về chất độn bột.
Phân tích ứng dụng của các loại vật liệu bột khác nhau trong sơn tĩnh điện
Chất độn trong lớp phủ có thể cắt giảm chi phí. Chúng cũng cải thiện hiệu suất lớp phủ.
Ví dụ, họ có thể:
- Cải thiện khả năng chống mài mòn và chống trầy xước của lớp phủ.
- Giảm độ võng trong quá trình san phẳng nóng chảy.
- Cải thiện khả năng chống ăn mòn và chống ẩm.
Khi lựa chọn chất độn cho lớp phủ bột, hãy cân nhắc đến mật độ, độ phân tán, kích thước hạt, và độ tinh khiết. Nhìn chung, mật độ càng cao thì độ phủ của lớp phủ bột càng thấp. Sự phân tán của các hạt lớn tốt hơn so với các hạt nhỏ. Chất độn trơ về mặt hóa học. Nó không được phản ứng với một số thành phần công thức bột, như sắc tố. Chất độn phải có màu trắng càng tốt. Lớp phủ bột chủ yếu sử dụng các vật liệu sau: canxi cacbonat, bari sulfat, talc, mica, kaolin, silica và wollastonit.
Ứng dụng của canxi cacbonat trong sơn tĩnh điện
Canxi cacbonat có hai loại: nhẹ và nặng. Nhẹ là canxi cacbonat kết tủa. Tất cả các loại canxi cacbonat và phương pháp sản xuất đều ảnh hưởng đến độ bóng của lớp phủ. Các kích thước hạt khác nhau có tác động mạnh đến nó. Canxi cacbonat thường không được khuyến khích sử dụng ngoài trời.
Canxi cacbonat nặng chủ yếu được sử dụng để thay thế một số vật liệu khác. Nó thay thế một phần titan dioxit, chất tạo màu, canxi nhẹ và bari sunfat kết tủa. Nó ngăn ngừa ăn mòn và thay thế một phần chất tạo màu chống gỉ. Nó cũng được sử dụng như một chất tăng cường.
Khi sử dụng canxi cacbonat nặng trong sơn nội thất, có thể sử dụng riêng hoặc với bột talc. So với bột talc, canxi cacbonat tốt hơn. Nó có thể làm giảm sự nghiền, cải thiện khả năng giữ màu trong sơn nhẹ và tăng khả năng chống nấm mốc. Tuy nhiên, khả năng chống axit kém của nó cản trở việc ứng dụng trong lớp phủ ngoại thất.
Canxi cacbonat nhẹ có kích thước hạt nhỏ hơn, đồng đều hơn canxi cacbonat nặng. Nó cũng có khả năng hấp thụ dầu và độ sáng cao hơn. Có thể sử dụng canxi cacbonat nhẹ khi cần hiệu ứng làm mờ tối đa.
Ứng dụng của Bari sulfat trong sơn tĩnh điện
Có hai loại bari sunfat được sử dụng làm chất tạo màu cho thân sơn: tự nhiên và tổng hợp. Sản phẩm tự nhiên là bột barit. Sản phẩm tổng hợp là bari sunfat kết tủa.
Trong sơn bột, bari sunfat kết tủa có thể cải thiện độ phẳng và độ bóng. Nó tương thích với tất cả các chất tạo màu. Nó có thể làm cho sơn bột đạt được độ dày lý tưởng và tốc độ phủ cao trong quá trình phun.
Chất độn bột barit được sử dụng trong sơn lót công nghiệp và sơn phủ ô tô. Các lớp phủ này cần có độ bền cao, khả năng làm đầy và tính trơ về mặt hóa học. Chúng cũng được sử dụng trong lớp phủ bóng cao. Trong sơn latex, bột barit mịn có thể thay thế một số titanium dioxide. Chỉ số khúc xạ cao (1,637) làm cho nó trở thành một chất màu trắng trong mờ.
Ứng dụng của bột Mica trong sơn tĩnh điện
Bột mica được tạo thành từ silicat phức hợp, và các hạt của nó có dạng vảy. Nó có khả năng chịu nhiệt, axit và kiềm tuyệt vời. Nó cũng ảnh hưởng đến độ chảy của lớp phủ bột. Nó được sử dụng trong lớp phủ bột chịu nhiệt và cách nhiệt. Nó cũng có thể là chất độn cho bột kết cấu.
Trong số nhiều loại mica, cấu trúc của sericit giống như cấu trúc của kaolin. Nó có đặc tính của cả mica và khoáng sét. Việc sử dụng nó trong lớp phủ có thể cải thiện đáng kể khả năng chống chịu thời tiết và khả năng thấm nước của chúng. Nó cũng có thể tăng cường độ bám dính, độ bền và vẻ ngoài của chúng. Đồng thời, các hạt thuốc nhuộm có thể đi vào lớp xen kẽ dạng lưới của bột sericit. Điều này giúp màu không bị phai trong thời gian dài. Ngoài ra, bột sericit còn có chức năng chống tảo và chống nấm mốc. Do đó, bột sericit là chất độn đa chức năng có tỷ lệ giá thành/hiệu suất tuyệt vời cho lớp phủ.
Ứng dụng của bột talc trong sơn tĩnh điện
Talc, còn được gọi là magnesium silicat ngậm nước, được nghiền trực tiếp từ quặng talc. Các hạt là tinh thể hình kim. Chúng có cảm giác nhờn. Chúng mềm và không mài mòn nhiều. Chúng có khả năng phân tán và huyền phù tốt và có tính lưu biến nhất định. Chúng ảnh hưởng lớn đến độ lưu động nóng chảy của lớp phủ bột. Vì vậy, chúng thường được sử dụng cho bột tạo họa tiết. Hiện nay, chúng được sử dụng trong nhiều loại sơn lót, sơn trung gian, sơn biển báo đường bộ, sơn công nghiệp và sơn kiến trúc nội thất và ngoại thất.
Talc rẻ, nhưng nó có nhược điểm, vì vậy việc sử dụng nó bị hạn chế. Đầu tiên, nó có khả năng hấp thụ dầu lớn. Đối với khả năng hấp thụ dầu thấp, nó phải được trộn với chất độn và bột barit hấp thụ dầu thấp. Ngoài ra, nó có khả năng chống mài mòn thấp. Trong các tình huống mài mòn cao, các chất độn khác phải được thêm vào để bù đắp. Thứ ba, talc với khoáng sản phi kim loại không phù hợp với lớp phủ ngoài trời cần khả năng chống chịu thời tiết cao. Các tạp chất có thể phản ứng với axit, như mưa axit. Ngoài ra, bột talc có đặc tính làm mờ, vì vậy không được sử dụng trong lớp phủ có độ bóng cao.
Ứng dụng của Silica trong sơn tĩnh điện
Thạch anh bột xốp thuộc loại hệ thống silica. An toàn và được sử dụng rộng rãi trong nhiều lớp phủ như: bột, chống cháy, chống thấm nước và chống ăn mòn. Thạch anh bột xốp giá rẻ có thể giảm chi phí sơn bột. Có thể thay thế bari sunfat để giảm bari hòa tan. Điều này sẽ đáp ứng các tiêu chuẩn về môi trường.
Ngoài ra, lớp phủ bột thường sử dụng silica khói làm chất chống đóng cục. Silica khói là chất tạo màu trên cùng và là chất kiểm soát lưu biến của lớp phủ. Nó có hiệu suất tuyệt vời. Trong lớp phủ dạng lỏng, nó kiểm soát lưu biến bằng cách: làm đặc, tính lưu biến, chống chảy xệ và phủ mép. Trong lớp phủ bột rắn, nó cải thiện dòng chảy của bột và ngăn ngừa sự kết tụ và lưu hóa.
Ứng dụng của Kaolin trong sơn tĩnh điện
Kaolin có thể cải thiện tính chất lưu biến và chống lắng đọng. Đất sét nung không ảnh hưởng đến lưu biến. Nhưng giống như đất sét chưa qua xử lý, nó có thể làm mờ, tăng khả năng che phủ và độ trắng. Những tác động này tương tự như bột talc.
Kaolin có khả năng hấp thụ nước cao. Nó không giúp ích cho tính lưu biến hoặc tạo lớp phủ kỵ nước. Kích thước hạt của các sản phẩm kaolin nằm trong khoảng 0,2-1μm. Kaolin có hạt lớn có khả năng hấp thụ nước thấp. Nó có hiệu ứng làm mờ tốt. Kaolin có kích thước hạt nhỏ (nhỏ hơn 1μm) có thể được sử dụng cho lớp phủ bán bóng và nội thất.
Cao lanh có thể chia thành cao lanh nung và cao lanh rửa. Nhìn chung, khả năng hấp thụ dầu, độ mờ đục, độ xốp, độ cứng và độ sáng của cao lanh nung cao hơn cao lanh rửa.
Ứng dụng của các vi cầu thủy tinh rỗng trong sơn tĩnh điện
Các vi cầu thủy tinh rỗng là những khối bột hình cầu rỗng nhỏ. Chúng nhẹ, có thể tích lớn và độ dẫn nhiệt thấp. Chúng có cường độ nén cao, cách nhiệt và chống ăn mòn. Chúng không độc hại, phân tán tốt và ổn định.
Khi được sử dụng trong sơn phủ bột, các vi cầu thủy tinh rỗng có thể đóng những vai trò sau:
- (1) Cách nhiệt, cách điện và hấp thụ nước thấp. Các vi cầu thủy tinh rỗng có chân không hoặc khí loãng bên trong. Điều này tạo ra sự khác biệt về mật độ và độ dẫn nhiệt với nhựa epoxy. Vì vậy, chúng cách nhiệt tốt. Chúng là chất độn tuyệt vời cho lớp phủ bột chịu nhiệt độ cao.
- (2) Có thể cải thiện tính chất vật lý và cơ học của lớp phủ bột. Chất độn vi cầu thủy tinh rỗng có thể làm tăng độ cứng và độ cứng của lớp phủ bột. Tuy nhiên, khả năng chống va đập giảm. Mức độ giảm phụ thuộc vào cách xử lý bề mặt của vi cầu thủy tinh rỗng. Sử dụng chất kết dính phù hợp để xử lý trước có thể làm giảm khả năng chống va đập của nó.
- (3) Hấp thụ dầu thấp. Tỷ lệ hấp thụ dầu của các vi cầu thủy tinh rỗng thay đổi. Nó nằm trong khoảng từ 7mg đến 50mg trên 100g. Chất độn hấp thụ dầu thấp này làm tăng lượng chất độn ngụy trang trong quá trình sản xuất. Nó làm giảm tổng chi phí.
Ứng dụng của wollastonite trong sơn tĩnh điện
Wollastonite chủ yếu là canxi silicat. Nó có mật độ 2,9g/cm3, chiết suất 1,63 và độ hấp thụ dầu là 30-50%. Nó có cấu trúc giống như kim và độ sáng tốt.
Sơn bột thường sử dụng bột wollastonite tự nhiên, được chế biến từ wollastonite tự nhiên. Wollastonite có thể là một chất màu cơ thể. Nó có thể thay thế một số chất màu trắng trong lớp phủ. Nó sẽ cải thiện độ phủ và giảm chi phí sơn. Độ dẫn điện tốt của nó làm cho nó trở thành một lựa chọn phổ biến cho lớp phủ bột cách điện epoxy. Wollastonite là một vật liệu màu trắng, giống như kim. Nó có thể cải thiện các đặc tính uốn cong và kéo của lớp phủ bột.
Xu hướng phát triển của chất độn bột cho sơn tĩnh điện
Xử lý bề mặt bột độn
Chất độn phủ bột có tính phân cực. Nhựa phủ bột có tính phân cực cực cao. Điều này sẽ gây ra sự tương thích kém giữa chúng và gây hại cho hiệu suất của lớp phủ. Vì vậy, thường cần phải xử lý chất độn bột. Sử dụng các phương pháp vật lý (phủ bề mặt và hấp phụ) hoặc các phương pháp hóa học (thay thế, thủy phân, trùng hợp và ghép) để giảm kích thước hạt của cốt liệu hoặc cải thiện tính lưu động của hệ thống. Điều này cải thiện quá trình xử lý lớp phủ, chất lượng bề mặt (độ bóng, độ sáng màu) và độ bền cơ học.
Sự vi hóa của chất độn bột
Tỷ lệ nhựa trên chất độn không đổi trong sơn bột là chìa khóa. Về mặt lý thuyết, các hạt độn nhỏ hơn tạo ra bề mặt và tính chất cơ học tốt hơn. Nếu kích thước hạt độn được giảm xuống bằng kích thước của titanium dioxide (0,2-0,5μm), titan kết tụ trong công thức có thể được cô lập. Điều này sẽ tạo ra các trung tâm phân tán tốt hơn. Nó sẽ cải thiện khả năng che phủ của titanium dioxide. Đây là nguyên tắc phân tách không gian của chất độn siêu mịn. Tương tự như vậy, chất độn siêu mịn cũng có thể làm giảm lượng sắc tố được sử dụng.
Công nghệ nano bột độn
Các vật liệu nano được sử dụng phổ biến nhất là nano-silicon dioxide, nano-titanium dioxide và nano-calcium carbonate. Nano-titanium dioxide được báo cáo là trong suốt. Nó có thể cải thiện các tính chất cơ học và khả năng hấp thụ tia cực tím của lớp phủ. Nó cũng có thể tăng cường đáng kể khả năng chống chịu thời tiết của lớp phủ bột trong vecni phủ ngoài ô tô. Vật liệu nano là các hạt rất mịn có hoạt tính bề mặt cao. Chúng dễ dàng kết tụ và kết bông. Do đó, xử lý bề mặt của chất độn nano, phương pháp bổ sung và lựa chọn thiết bị phân tán, lượng vật liệu nano được thêm vào lớp phủ bột và cách phân tán chúng vào nhựa nền là chìa khóa để ứng dụng vật liệu nano trong lớp phủ bột. Khi thiết kế lớp phủ bột, hãy chọn chất độn dựa trên các yêu cầu về hiệu suất. Điều này sẽ đạt được hiệu quả tốt nhất.
Chức năng hóa chất độn phủ bột
Mục tiêu của lớp phủ bột chức năng là cải thiện các đặc tính của chúng. Điều này bao gồm các khía cạnh vật lý, hóa học và cơ học của chúng. Hoặc, để thêm các chức năng mới cho chúng. Bột kaolin và wollastonite tạo ra lớp phủ bột cách điện. Chúng có thể giảm chi phí và cải thiện khả năng cách điện. Nhôm và magiê hydroxide có thể làm chậm ngọn lửa. Chúng có thể tạo ra lớp phủ bột chống cháy. Chúng cũng có thể kiểm soát lưu biến, cải thiện độ bám dính, kiểm soát độ bóng và cải thiện khả năng che phủ. Do đó, chất độn cho lớp phủ bột nên chuyển từ việc chỉ cắt giảm chi phí. Họ nên tập trung vào nghiên cứu để phát triển các chất độn mới, hiệu suất cao, chi phí thấp. Điều này là để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của lớp phủ bột.