粉末涂料技術(shù)的進步，使得越來越多的復合材料部件獲得了可行的表面質(zhì)量。

從航空航天到汽車再到體育用品等行業(yè)，復合材料正快速進入越來越多的應用領(lǐng)域。然而，要想獲得表面完美的復合材料部件，可能是一項挑戰(zhàn)。施加粉末涂料，這種傳統(tǒng)上用于金屬的精加工工藝，現(xiàn)在在非金屬基材上越來越受到歡迎。

粉末涂料涉及通過靜電應用過程將干的粉末涂在基材上，然后涂有粉末涂料的部件在加熱的條件下固化，形成耐用、美觀的保護性飾面。該工藝優(yōu)點很多，包括均一的外觀、更高的抗碎裂性和耐刮擦性，以及因不含有害空氣污染物（HAPs）和揮發(fā)性有機化合物（VOCs）而具有環(huán)保優(yōu)勢。

盡管具有這些優(yōu)點，但要將粉末涂料用作復合材料部件的飾面，仍需考慮幾個重要因素。需要考慮的主要因素之一是基材的熱敏性。傳統(tǒng)的粉末噴涂工藝需要在高溫下固化，溫度通常為150-200℃，但許多復合材料可能無法承受這樣的溫度，否則會發(fā)生降解或變形。為解決該問題，一些低溫粉末涂料已被開發(fā)出來，這些涂料能夠在明顯更低的大約120-150℃的溫度下固化，從而適用于熱敏性基材。其他的低溫解決方案包括利用紫外光來固化粉末涂料，以減少熱敏材料暴露在熱環(huán)境中。

處于這種創(chuàng)新前沿的一家公司是Keyland Polymer（美國俄亥俄州克利夫蘭），該公司以其可紫外固化的粉末涂料而聞名。Keyland Polymer的歷史與其姊妹公司 DVUV（克利夫蘭）有關(guān)，據(jù)說，DVUV在北美推出了第一個紫外固化的粉末涂料系列產(chǎn)品。最初，DVUV專注于將其涂料用于密度纖維板 （MDF），但很快就意識到可紫外固化的粉末涂料具有更大的應用潛力，應用范圍超越了傳統(tǒng)的基材，這就引發(fā)了Keyland Polymer在2006年的成立，其使命是，通過持續(xù)研發(fā)，不斷推動紫外固化粉末涂料技術(shù)的進步。

Keyland Polymer的主要產(chǎn)品 UVMax 已成為高品質(zhì)紫外固化粉末涂料的代名詞。多年來，該公司利用其專知，已將其涂料擴展應用到金屬、塑料和復合材料（包括碳纖維材料）等基材上，這種多元化的應用使得Keyland成為傳統(tǒng)粉末涂料難以處理的熱敏和非導電基材用涂料技術(shù)的領(lǐng)導者。

“我們的涂料只需一層，就能提供極具裝飾性和功能性的涂層，與其他技術(shù)相比，具有極高的效率。”Keyland Polymer 的業(yè)務開發(fā)經(jīng)理 Andrew Walton 說道，“我們?nèi)栽陂_展的許多研發(fā)工作主要面對那些傳統(tǒng)上無法應用粉末涂料的非導電熱敏基材，也就是通常使用液態(tài)漆層的部件，我們對噴涂這類材料非常感興趣，因為我們可以為傳統(tǒng)上無法應用粉末涂料的基材提供可應用粉末涂料的屬性，從而獲得高的涂著效率和非常耐用的飾面?！?/p>

涂著效率是指粘附在預期表面上的涂層或漆層與浪費材料量的百分比。由于應用過程是利用靜電噴槍將帶電材料沉積到基材上，因此粉末涂料能夠?qū)崿F(xiàn)高的涂著效率。

Keyland Polymer的可紫外固化粉末涂料已在各行業(yè)中得到了應用，包括運動和娛樂設(shè)備、航空航天和汽車等。比如，在體育行業(yè)，這些涂料為自行車、網(wǎng)球拍和高爾夫球桿等產(chǎn)品帶來了更強的耐用性和使用性能。在航空航天和汽車領(lǐng)域，該公司正在開展一些研發(fā)項目，以探索將其涂料用于內(nèi)飾部件，以及開發(fā)具有特定性能特征的功能性涂料。

Walton 表示，該公司內(nèi)部的樹脂制造能力使其能夠訂制樹脂配方來滿足不同應用的獨特需求。這種靈活性使Keyland Polymer能夠開發(fā)具有高化學耐受性、抗紫外褪色和其他特殊性能的涂料。

粉末涂料的優(yōu)勢

粉末涂料以其耐用性和保護性而聞名，可針對環(huán)境因素（包括紫外輻射、濕氣和化學品）提供強大的屏障，這種保護對于在戶外或惡劣環(huán)境中使用的產(chǎn)品特別有益。此外，粉末涂料還帶來了諸多的美觀性選擇：從啞光到高光，從金屬質(zhì)感到紋理外觀，粉末涂料有多種顏色和飾面可供選擇。這種多功能性允許設(shè)計師在不影響產(chǎn)品性能的情況下實現(xiàn)特定的美學目標。

也許最重要的優(yōu)勢是粉末涂料被認為是一種環(huán)保工藝。與液態(tài)油漆不同，粉末涂料不含溶劑或HAP，釋放的VOC 量可以忽略不計，這使其成為更環(huán)保的選項，符合許多行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展目標。

此外，粉末涂料的固態(tài)特征使其易于儲存、運輸和清理。而在應用過程中，粉末帶有靜電，這使其能夠粘附在基材上，意味著所應用的大部分涂料最終都會附著在部件上，從而實現(xiàn)了高的涂著效率，最大程度地減少了浪費。多余的粉末還可以回收重復使用。

紫外固化粉末涂料

固化過程中的過熱除了給復合材料部件或塑料部件帶來變形或降解的風險外，還會影響復合材料的力學性能，如拉伸強度和彈性。而紫外固化的粉末涂料對于涂覆此類材料特別有用，因為暴露在紫外線下時，它們會立即固化，這有助于降低改變材料性能的風險。通過使用紫外光來固化涂層，可以在不損壞基材的情況下獲得耐用、高質(zhì)量的飾面。

Keyland Polymer的營銷經(jīng)理 Rebecca Lonczak 解釋說：“我們標準的紫外配方的固化率比任何其他低溫或傳統(tǒng)熱固性粉末涂料的要低得多。對于具有較低溫度閾值的部件，可紫外固化的粉末涂料是一種理想的解決方案。”

Lonczak 解釋說，應用可紫外固化的粉末涂料所使用的設(shè)備與傳統(tǒng)粉末涂料的相類似，主要區(qū)別是這些粉末涂料配方中含有光引發(fā)劑，且需要紫外線來完成固化過程。

應用可紫外固化的粉末涂料確實需要考慮采用特定的設(shè)備和工藝?！胺勰┩苛吓c系統(tǒng)是齊頭并進的。”Walton 說道。

該過程包括兩個不同的步驟：熔化和固化。粉末涂料必須得到加熱才能流動，這可以采用不同的熱源來實現(xiàn)，包括對流加熱和紅外加熱。一旦粉末涂料流動并處于高溫下，就需要使其暴露在紫外線下來實現(xiàn)固化和交聯(lián)。

在部件上涂覆紫外固化的粉末涂料后，需要利用對流加熱或紅外加熱來使其受熱。粉末涂料熔化后，利用紫外線對其進行固化

其他注意事項

除了需要固化外，在復合材料部件上應用粉末涂料前，還需要考慮其他一些因素。

1. 復雜的形狀：碳纖維部件通常具有復雜的形狀和輪廓，這為均勻涂敷粉末涂料帶來了挑戰(zhàn)。先進的應用技術(shù)，如帶有可調(diào)節(jié)噴嘴的靜電噴槍，有助于實現(xiàn)涂料的均勻涂敷。在應用過程中，旋轉(zhuǎn)或傾斜部件也可以確保粉末涂敷到表面上的所有角落。

2. 表面處理：在施加涂層前，需要對表面作適當?shù)奶幚?，這對于確保粉末涂料的附著力和耐久性至關(guān)重要。碳纖維和復合材料的部件通常具有光滑、無孔的表面，涂層難以附著，利用噴砂、化學蝕刻或涂底漆等表面處理技術(shù)，則可以提高附著力。在對復合材料部件進行表面處理時，必須選擇一種不損壞纖維或樹脂基體的方法。

3. 電導率：粉末噴涂工藝是依靠靜電吸引在固化前將粉末固定到位。碳纖維本質(zhì)上具有導電性，這有助于粉末涂料的應用。但是，電導率可能會因復合材料的配方和纖維取向而異。由于確保整個部件具有一致且足夠的靜電荷至關(guān)重要，因此使用導電底漆或?qū)⒉考拥氐燃夹g(shù)可以改善粉末涂料的應用過程。

Walton表示，有許多導電底漆和粘合劑促進劑可供選擇。事實上，Keyland Polymer有一種專為復合材料部件而設(shè)計的底漆。在噴涂粉末之前，根據(jù)部件的復雜性和系統(tǒng)的工藝限制對部件進行噴涂或浸漬。

展望未來

Keyland Polymer正在不斷突破可紫外固化的粉末涂料技術(shù)的界限。該公司正在積極研究進一步降低固化溫度的方法，一些項目的目標是，將固化溫度降至100℃。這些進步為涂覆熱敏基材開辟了新的可能性，并有助于擴大可紫外固化的粉末涂料的應用范圍。

隨著市場對輕質(zhì)、高性能材料需求的不斷增長，開發(fā)并改進用于復合材料的粉末涂料工藝，有助于推進復合材料在各領(lǐng)域的應用。Walton表示，在電動汽車、儲能和航空航天等應用領(lǐng)域，特別是在未來空中交通（AAM）領(lǐng)域，人們正在對“以新的方式使用粉末涂料”產(chǎn)生興趣?！拔覀兛吹绞袌鰧δ苄酝苛隙茄b飾性涂料的需求有所增加?！?/p>

粉末涂料作為一種飾面選擇可以提供很多幫助，因為它能夠?qū)⒛途眯?、保護性、美觀性和環(huán)境效益結(jié)合起來。技術(shù)的進步消除了對基材熱敏性的擔憂以及使用該材料的其他挑戰(zhàn)，粉末涂料有望在復合材料的應用中發(fā)揮越來越大的作用。