熱固性粉末涂料由樹(shù)脂（成膜物），助劑，顏料，填料等組成。幾乎每一種原料都經(jīng)過(guò)化學(xué)合成或加工，本身并不是十分純凈的材料，或多或少都有許多小分子易揮發(fā)成分，致使在粉末涂料的擠出生產(chǎn)和噴涂烘烤過(guò)程中，大家經(jīng)常發(fā)現(xiàn)有冒煙和怪味（異味）,對(duì)現(xiàn)場(chǎng)炒作人員健康有明顯的影響，同時(shí)對(duì)機(jī)器設(shè)備和作業(yè)環(huán)境也帶來(lái)危害。

大家對(duì)于粉末涂料的理解和認(rèn)識(shí)，都認(rèn)為它是環(huán)保性最好的涂料，但實(shí)際觀察和分析，目前粉末涂料雖然強(qiáng)調(diào)有最低的VOC排放，但粉末在烘烤過(guò)程釋放的小分子化合物其數(shù)量并不少，且粉末烘烤設(shè)備對(duì)廢氣的回收通常較少，設(shè)備生廠商和噴涂廠家對(duì)此不慎重視，致使條件差的噴涂車間經(jīng)常煙霧彌漫，對(duì)口，鼻，眼的刺激相當(dāng)嚴(yán)重。

一、煙霧產(chǎn)生原因分析

粉末烘烤過(guò)程釋放的煙霧（常伴有刺激性氣味），幾乎全部來(lái)源于原材料，下面對(duì)各類原材料的合成，原料及化學(xué)基礎(chǔ)做簡(jiǎn)單分析。

首先是樹(shù)脂（成膜物），聚酯（PolyeserResin）分為端羧基和端羥基兩類，是粉末涂料的最主要成膜物，常用的多元醇和多元酸經(jīng)酯化和縮聚而成，常用的多元醇如新茂二醇（NPG），乙二醇（EG），一縮乙二醇（DEG）三羥甲基丙烷（tmp）,1.4-丁二醇（BDG），環(huán)己烷二甲醇（CHDM）,丙二醇和丙三醇（甘油）等，常用的多元酸如精對(duì)苯二甲酸（PTA），經(jīng)間苯二甲酸（IPA），己二酸（ADA），偏苯三酸酐（TMA）等。

第一步酯化反應(yīng)在逐步生成大分子的同時(shí)放出水，酯化反應(yīng)采用有機(jī)錫催化（含極性強(qiáng)或氣味重的溶劑），酯化不充分或酯化水沒(méi)完全排出，將造成縮聚反映的不徹底，因?yàn)榭s聚是進(jìn)一步的酯化反應(yīng)，少量水的存在也會(huì)促使部分聚合物水解，同時(shí)縮聚后期不通N2，真空時(shí)間或真空度不夠，副產(chǎn)品水和未完全反映的酯或酸不能完全被抽走，致使最終產(chǎn)品中殘留有水，原料酯或酸，小分子聚合物等，即所謂易揮發(fā)分。

現(xiàn)在市售的聚酯技術(shù)指標(biāo)，物理性能有,外觀，比重，軟化點(diǎn)，TG，色澤和粘度等。化學(xué)性能有’酸值，羥值，碘值等，幾乎不檢測(cè)或指定揮發(fā)分。

另外需要指出的，市場(chǎng)上大量銷售的所謂深色樹(shù)脂（黑色，琥珀色或黃色），通常采用PTA落水料或次級(jí)品?；厥盏暮琍ET包裝材料，廢PTA纖維等。原料來(lái)源龐雜，尤其時(shí)PET包裝類材料中經(jīng)常含有顏料，潤(rùn)滑劑，抗氧劑等，樹(shù)脂成品色澤差，氣味重，高溫下?lián)]發(fā)性怪味大。

環(huán)氧樹(shù)脂（EpoxyResin），粉末涂料另外一種成膜物，最常用的是雙酚A和環(huán)氧氯丙烷（ECH）在NAOH作用下合成。合成工藝分一步法和二步法。一步法主要有三種工藝，即水洗法，溶劑萃取法和溶劑法。兩步法分本體聚合和催化聚合。

國(guó)內(nèi)銷售最多的是一步水洗法生產(chǎn)的環(huán)氧,即E-12,通常稱為604環(huán)氧。雖然工藝成熟，但普遍存在縮短反應(yīng)時(shí)間，減少水洗次數(shù)，添加白料聚酯等，樹(shù)脂中的水分，環(huán)氯及許多低聚或水解物，很難清除完全。

三類樹(shù)脂時(shí)丙烯酸（ArcylicResin）類聚合物，有時(shí)稱為亞克力樹(shù)脂，是其英文直譯。類似于本系類樹(shù)脂結(jié)構(gòu)的還有部分助劑如流平劑，潤(rùn)濕促進(jìn)劑等，在后文中說(shuō)明。

丙烯酸樹(shù)脂作為成膜物分三類1）GMA型。2）端羧基型。3）端羥基型。

GMA是甲基丙烯酸縮水甘油酯的簡(jiǎn)稱，以其作為端機(jī)的樹(shù)脂位GMA型樹(shù)脂，具有環(huán)氧基反應(yīng)基團(tuán)，主要作為戶外曉光樹(shù)脂，配合端羧基聚酯和少量的TGIC和HAA,通常有下列原料共聚而成甲基丙烯酸甲酯，丙烯酸丁酯，丙烯酸異辛酯、GMA等。合成過(guò)程常引入少量苯乙烯，可提高耐水性。引發(fā)劑選擇過(guò)氧化二本甲?；蚺嫉惗‰?，其部分分解產(chǎn)物會(huì)留在最終的聚合物中。通常合成GMA樹(shù)脂采用甲苯或二甲苯坐溶劑，聚合反應(yīng)結(jié)束后須真空抽除溶劑和未反應(yīng)的殘留單體，低聚物等。

端羥基丙稀酸樹(shù)脂，一般由丙烯酸，甲基丙烯酸，順丁烯二酸酐等聚合而成，此類樹(shù)脂耐候性不佳，受光，熱作用易黃，較少作為成膜物應(yīng)用，現(xiàn)在主要用于所謂物理消光劑。

端羥基丙烯酸樹(shù)脂，聚合單體有，（甲基）丙烯酸羥乙酯，甲基丙烯酸羥丙酯，丙烯酸正丁酯，苯乙烯等，溶劑甲苯或二甲苯。引發(fā)劑時(shí)過(guò)氧化二苯甲酰。交聯(lián)劑為封閉異氰酸酯，涂層具有良好的保光性和優(yōu)異的耐候性。

這里順便分析一下流平劑和潤(rùn)濕促進(jìn)劑。

國(guó)內(nèi)通用的流平劑時(shí)丙烯酸丁酯的單聚物，潤(rùn)濕促進(jìn)劑（通稱增光劑）是丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸甲酯的雙聚物，引發(fā)劑一般選過(guò)氧化二本甲酰，溶劑是甲苯或二甲苯。反應(yīng)結(jié)束必須真空抽除溶劑等。

二、接下來(lái)簡(jiǎn)要分析固化劑，首先是環(huán)氧樹(shù)脂固化劑。

(1) 雙氰胺（DICY）具有較高的熔點(diǎn)，由石灰氮為原料制成，成品有晶體狀和微粉狀，視具體要求而選擇。DICY通常揮發(fā)性小。加速雙氰胺由雙氰胺和促進(jìn)劑（咪唑或或咪唑啉）混合成，按不同固化速度由須有混合比例。

改性雙氰胺以鄰甲基苯二胍（OTB）位典型，是以雙氰胺為基礎(chǔ)，引入鄰甲苯基，降低熔點(diǎn)和提高與環(huán)氧樹(shù)脂的相溶性，合成過(guò)程由大量的溶劑。更適合裝飾性粉末。

(2) 咪唑和咪唑啉，通常作為固化促進(jìn)劑，較少作為主固化劑，市售產(chǎn)品因純度不足或后處理問(wèn)題，烘烤延誤一般比較多。

(3) 酸酐，作為環(huán)氧固化劑，一般用于功能性粉末中，如鄰苯二甲酸酐，偏苯三酸酐，純苯四甲酸酐，熔點(diǎn)較低，易揮發(fā)和升華，刺激性強(qiáng)。

(4)二酰肼，是一類常用的環(huán)氧固化劑，在功能性（絕緣）粉末和裝飾性粉末中經(jīng)常選用，熔點(diǎn)較高，揮發(fā)性小。

(5)有機(jī)酚類，作為功能性（管道防腐）粉末固化劑選用，規(guī)格很多，因采用雙酚A等原料，揮發(fā)分較多。

其次時(shí)聚酯樹(shù)脂固化劑，端羥基聚酯采用TGIC和HAA固化，端羥基聚酯通常的固化劑時(shí)封閉性異氰酸酯。

TGIC（異氰尿酸三縮水甘油酯）是特殊結(jié)構(gòu)的環(huán)氧樹(shù)脂，揮發(fā)份主要有殘留環(huán)氧氯丙烷（ECH）、水、甲醇、低聚物和催化劑（如芐基三苯基氯化鈉）分解物等。

HAA是羥烷基酰胺的通稱，實(shí)際是一組混合物，采用的原料較多且復(fù)雜，如典型的采用丁酮作溶劑，催化劑是KOH和少量的醛類，單體是二乙二醇胺和己二酸二甲脂，由于反應(yīng)溫度控制和時(shí)間的不同，產(chǎn)成品的聚合度差異大，低溫下結(jié)晶和脫溶劑不徹底將導(dǎo)致?lián)]發(fā)份明顯增多。

封閉異氰酸酯典型的是Degussa的B1530，采用己內(nèi)酰胺作封閉劑，通常在150-170℃解封，遇高熱、明火或與氧化劑接觸，有引起燃燒的危險(xiǎn)。受高熱分解，產(chǎn)生有毒的氮氧化物。粉體與空氣可形成爆炸性混合物，當(dāng)達(dá)到一定的濃度時(shí)，遇火星發(fā)生爆炸。燃燒分解產(chǎn)物有一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物。己內(nèi)酰胺易升華毒性較大，具體建議查詢相關(guān)資料。

助劑方面前面提及的流平劑、增光劑，這里重點(diǎn)分析蠟、安息香、表面調(diào)整劑類和消光劑。

蠟（Wax）種類繁多，適合粉末涂料的蠟大體可分為：聚乙烯類、聚丙烯類、酰胺蠟類、聚四氟乙烯類及它們之間的組合，其他還有費(fèi)托蠟、酯蠟、微晶蠟等。用量最多最普及的是聚乙烯蠟，按照生產(chǎn)工藝和原料來(lái)源有聚合型、低聚物復(fù)配型、裂解型（螺桿裂解和溶劑裂解），國(guó)內(nèi)目前沒(méi)有聚乙烯蠟合成裝置，高級(jí)合成聚乙烯蠟全部進(jìn)口，質(zhì)量好，揮發(fā)份極少。

市場(chǎng)上聚乙烯蠟絕大部分是合成聚乙烯蠟樹(shù)脂的副產(chǎn)物后加工品，須經(jīng)過(guò)脫色、脫除小分子物、調(diào)熔點(diǎn)等，經(jīng)常摻和微晶蠟、硬脂酸等，色澤一般偏灰色，白度低，105℃和200℃下?lián)]發(fā)份都非常高，是粉末烘烤煙霧主要產(chǎn)生物之一。而裂解蠟白度好，由于采用聚乙烯蠟樹(shù)脂為原料，工藝控制水平等對(duì)成品蠟的分子量分布、熔程和揮發(fā)物影響很大，同時(shí)裂解聚乙烯蠟常帶有特殊氣味，與樹(shù)脂本身含有某些催化劑、抗氧劑等有關(guān)。

酰胺蠟是一類蠟的通稱，應(yīng)用最多的是乙撐雙硬脂酰胺（EBS），在粉末涂料配方中，EBS作用有點(diǎn)特殊，并賦予了很多名稱，典型的有：表面調(diào)整劑、平滑除氣劑、消泡劑、干粉流動(dòng)劑等，合成EBS采用乙二胺和硬脂酸，工業(yè)品中沒(méi)有純粹的硬脂酸，絕大部分是16-18C的混合物，部分還摻合了氫化油，低熔點(diǎn)易揮發(fā)成分很多，普通市售的EBS在深色配方體系中發(fā)花、起霜、及霧影重，與高揮發(fā)份有一定關(guān)系。

聚丙烯蠟、聚四氟乙烯蠟整體用量少。目前由水煤氣合成的費(fèi)拖蠟（FTWax）正成為主流，因其熔點(diǎn)范圍窄、潤(rùn)滑和分散性好，涂層耐磨耐磨好，同時(shí)有極好的優(yōu)勢(shì)即是揮發(fā)份少。

安息香，化學(xué)名稱：苯偶姻。由苯甲醛在氰化鉀或氰化鈉的作用下轉(zhuǎn)化而成。工業(yè)品熔點(diǎn)≥132℃，熔點(diǎn)越低純度越低，相應(yīng)揮發(fā)份將增加。安息香有較強(qiáng)的升華性，合成過(guò)程中間物多，反應(yīng)完成脫溶劑蒸餾很難徹底除去，這兩個(gè)因素使得安息香的粉末烘烤時(shí)煙霧和氣味多。

消光劑對(duì)粉末涂料十分重要，品種很多，分類方法也不統(tǒng)一，大體可分為：蠟基、雙官能團(tuán)反應(yīng)（競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)）、物理消光（丙烯酸樹(shù)脂/有機(jī)鋅鹽）。

蠟基消光劑有單純采用聚乙烯蠟或聚丙烯蠟，在較高的添加量時(shí)有一定的消光作用，也有聚乙烯蠟復(fù)合有機(jī)鋅鹽如原汽巴公司的HT3329，鋅鹽系橡膠工業(yè)上的硫化促進(jìn)劑，可選的品種也很多，常選擇噻唑類，因分子結(jié)構(gòu)中含N-、S-等，在較高溫度（擠出或烘烤）下部分分解形成少量硫化物、氮氧化物等，有一定氣味（以臭味為主）并大量的煙霧。現(xiàn)普遍采用的所謂物理消光劑，實(shí)際應(yīng)用表明，凡使用這類物流消光劑的粉末在烘烤時(shí)產(chǎn)生煙霧和怪味很普遍。

2、雙官能團(tuán)反應(yīng)型消光劑，具有較高的熔點(diǎn)，相應(yīng)揮發(fā)份較少。

粉末涂料使用的填料種類也很多，簡(jiǎn)單的可分為體質(zhì)型和功能型。硫酸鋇（重晶石和沉淀法）、碳酸鈣（重質(zhì)型）是最主要的體質(zhì)填料，滑石粉、高嶺土、有機(jī)膨潤(rùn)土、石英粉等，添加量少，作為消光、助起皺紋、提高絕緣性及增加表面硬度等添加。

填料作為無(wú)機(jī)物，本身?yè)]發(fā)物少，但如果對(duì)其表面改性和處理，將會(huì)采用許多助劑，常見(jiàn)的有硬脂酸、鈦酸脂（鋁酸脂、硅烷）偶聯(lián)劑、各種離子型表面活性劑、水溶性高分子等，它們對(duì)填料是簡(jiǎn)單包裹吸附，存在極少數(shù)氫健和化學(xué)鍵結(jié)合，在高速剪切和高溫烘烤時(shí)，易產(chǎn)生剝離和分解，脫離填料和涂層而形成揮發(fā)性物質(zhì)。

鈦白粉用于粉末涂料主要是金紅石型，其表面經(jīng)過(guò)有機(jī)硅烷等材料包裹處理，以提高分散性，與填料有許多相似性。

顏料是必不可少的材料，大體分為無(wú)機(jī)顏料和有機(jī)顏料。有機(jī)顏料的化學(xué)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，生產(chǎn)和表面處理流程長(zhǎng)，殘留物多，有些耐溫差的顏料在較高溫度下分解，更易形成揮發(fā)物。

無(wú)機(jī)顏料特別說(shuō)一說(shuō)炭黑，粉末涂料較常選用的炭黑是中色素和高色素炭黑，無(wú)論槽法或是爐法炭黑，成品炭黑都是烴類化合物不完全燃燒生成的微細(xì)顆粒，在這些顆粒的表面經(jīng)常結(jié)合有醌基、羧基、酚基和內(nèi)酯基等含氧基團(tuán)，表面極性大，吸濕性也大，在高溫烘烤過(guò)程中，表面結(jié)合的含氧集團(tuán)易脫出，與水分共同形成煙霧狀物。

三、解決方法

上面對(duì)粉末涂料主要原料作了基礎(chǔ)分析，揮發(fā)性物質(zhì)始終存在于各種原副材料中，在粉末具體的生產(chǎn)和噴涂烘烤過(guò)程中，冒煙和氣味問(wèn)題也始終存在，在某些環(huán)境、季節(jié)還會(huì)造成較嚴(yán)重的環(huán)境污染和對(duì)操作人員的傷害，解決思路可從“疏”和“堵”兩方面著手。

“疏”的方面可考慮，擠出機(jī)加裝排氣口和收集器，減少揮發(fā)物對(duì)車間的污染和對(duì)操作人員的傷害。烘烤流水線的烘道加強(qiáng)對(duì)流通風(fēng)，加強(qiáng)對(duì)煙霧的收集和處理，減少瞬時(shí)煙霧溶度。普通固定爐排風(fēng)性差，加強(qiáng)排風(fēng)和熱循環(huán)，既能縮短烘烤固化時(shí)間、節(jié)省資源，也能減少瞬時(shí)煙霧和刺激性氣味溶度，對(duì)環(huán)境和員工健康有利。

“堵”的解決思路在選擇一些特殊性能的材料，添加于粉末配方中，能夠吸收或者分解那些對(duì)環(huán)境和人體有害的揮發(fā)性物質(zhì)。具有吸附性質(zhì)的材料種類繁多，適合粉末涂料的吸附材料選擇依據(jù)有：微粉化、多孔化、耐熱好、無(wú)干擾性、影響光澤流平小等。

實(shí)際應(yīng)用上，我們優(yōu)先考慮多孔三氧化二鋁、分子篩。

多孔三氧化二鋁即活性氧化鋁，它是一種多孔性、高分散度的固體材料，有很大的表面積，每克內(nèi)表面積可達(dá)150-450㎡，其微孔表面具備催化作用所要求的特性，如吸附性能、表面活性、優(yōu)良的熱穩(wěn)定性等，所以被廣泛地用作化學(xué)反應(yīng)的催化劑和催化劑載體。利用其吸附性能，在粉末涂料配方中加入5-10%，可部分抑制煙霧和氣味的產(chǎn)生。活性氧化鋁粒徑非常小，分散能力差，在選擇是應(yīng)考慮粒徑適中，價(jià)格合適的品種，預(yù)混合時(shí)間適當(dāng)延長(zhǎng)，必要時(shí)可添加0.5%的烷基蠟或聚乙二醇，利用氧化鋁的均勻分散。

分子篩是指具有均勻的微孔，其孔徑與一般分子大小相當(dāng)?shù)囊环N硅鋁酸鹽多微孔晶體。也稱合成沸石，應(yīng)用非常廣泛，可以作高效干燥劑、選擇性吸附劑、催化劑、離子交換劑等。它是由硅氧、鋁氧四面體組成基本的骨架結(jié)構(gòu)，在晶格中存在著金屬陽(yáng)離子（如Na+，K+，Ca2+，Li+等），以平衡晶體中多余的負(fù)電荷。分子篩的類型按其晶體結(jié)構(gòu)主要分為：A型，X型，Y型等。吸附功能：分子篩對(duì)物質(zhì)的吸附來(lái)源于物理吸附（范德華力），其晶體孔穴內(nèi)部有很強(qiáng)的極性和庫(kù)侖場(chǎng)，對(duì)極性分子（如水）和不飽和分子表現(xiàn)出強(qiáng)烈的吸附能力。

分子篩在粉末涂料中優(yōu)先考慮應(yīng)用于紋理型配方，因?yàn)榉肿雍Y有巨大的吸油量，很難分散于樹(shù)脂中，平面粉末用量可在2-5%，分子篩的規(guī)格在5A-10X。

部分天然沸石也有較好的吸附作用，但顏色比較深，價(jià)格低，可作為普通顏料選用，適合砂紋和皺紋類配方。添加分子篩或天然沸石，同樣要加強(qiáng)預(yù)混合，適量的分散劑如烷基蠟等有作用。

單純的多孔微粉在粉末涂料中對(duì)煙霧和氣味作用有限，添加量增加對(duì)流平、光澤和上粉率等皆有很明顯的影響。為此我們開(kāi)發(fā)了專門針對(duì)粉末涂料的消煙助劑，如近期推出的NS022G。它基本由三部分組成，分子篩（部分活性氧化鋁）、凈味納米微粉和高活性化合物。

分子篩的原理和作用前面已介紹。

凈味納米微粉是一類特殊結(jié)構(gòu)的合成材料，一種新型的無(wú)機(jī)凈味功能粉體，具有廣泛的凈味功能，凈味效率高、效果持久，能分解甲醛等各種有機(jī)物，降低TVOC；其使用簡(jiǎn)單，不影響施工工藝，不含有重金屬，對(duì)人體無(wú)毒無(wú)害，為新型環(huán)境友好型材料。

高活性化合物采用特殊技術(shù)，“涂布于分子篩內(nèi)孔中”，能與低分子化合物如乙二醇、安息香等形成部分氫鍵或共價(jià)鍵，在較高溫度如150-250℃情況下，功能沒(méi)有明顯的減弱。高活性化合物種類多，適合粉末涂料的可考慮如2-戊基-3-氧代環(huán)戊基乙酸乙脂（乙酸甲酯）。

消煙劑MS022G外觀是白色微粉，具有良好的分散性和自由流動(dòng)能力，適合各類粉末配方，在平光粉末中添加1-3%，對(duì)光澤、流平影響小。