粉末涂料是公認的具高效率、優良涂膜性能、生態環保、高經濟效益為一體的4E型涂料產品，近年來得到高速發展。然而與傳統的溶劑型涂料相比，粉末涂料雖然沒有易揮發的有毒物質對環境造成的污染，但在固化成膜過程中會有小分子物質的揮發釋放，這些揮發小分子聚集在一起會產生煙霧，這就是所謂的冒煙現象。

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

一般烤爐的進出口處冒煙大，若車間排煙不力，則生產車間內頂部會云霧繚繞。從噴涂現場來看，不管是平面粉還是砂面粉，亮光粉的還是平光粉、啞光粉，都有冒煙的現象，其中以啞光粉最為嚴重。

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行對比，不作為標準，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，但都在同一個數量級上。在單獨烘烤過程中均不會產生明顯的煙，因為聚酯都是由多元酸與多元醇反應而來，殘留的有機小分子的量都很少，且都是無色無味的，在烘烤過程中也不會產生煙霧，所以說樹脂可能不是粉末涂料產生煙霧的根本原因。

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系，結果如下。

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行對比，不作為標準，0級到5級代表煙少到煙大。

從以上兩個表的數據分析可知，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，發現填料的失重都在0.02%以下，而且常用的填料都是無機物，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合水，在擠出或者磨粉的過程中就已經完全揮發，不會對粉末冒煙有任何影響。顏料的失重更小，經過反復的測量，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，但有一定區別，首先它在固化過程中與樹脂反應而形成成膜物質，所以對于固化劑，在反應過程中小分子的揮發是必然的。首先我們測量了不同TGIC失重的大小，結果下表所示。

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行對比，不作為標準，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行對比，不作為標準，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的差別，但在冒煙大小方面并沒有明顯的區別，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號進行冒煙對比，發現加了助劑之后冒煙達到3級以上，雖然只添加了4-8%的助劑，卻對冒煙量產生如此大的影響，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在烘烤過程中的揮發、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，對冒煙的影響不大，改進的潛力不大。

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從表層析出，最終與空氣接觸，產生冒煙現象。

不同種類的蠟粉烘烤失重以及冒煙大小測試結果如下。

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行對比，不作為標準，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有關，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較多，產生煙霧多，同時烘烤過程容易泛黃，推測是發生了鍵的斷裂和小分子物質的釋放。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用在一般的粉末涂料當中，所以最好的辦法是通過使用改性蠟替換聚乙烯蠟，減少了小分子物質的釋放，從而減少冒煙。

安息香作為粉末涂料優異的脫氣劑，一直都是別的脫氣劑所無法取代的。安息香的作用機理是依靠在高溫條件下散發的小分子物質迅速帶走粉末涂料固化過程產生的揮發物，從而消除涂膜針孔現象，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行對比，不作為標準，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，因為體系反應過快就可能會出現針孔。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，其成分復雜，不同成分反應的差異導致反應過程中有很多的小分子物質釋放，從而產生明顯的冒煙現象?？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。經過供應商改進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、表面的細膩度、耐沸水性能和耐老化性能等。經過對比，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，產生煙霧的源頭主要是蠟粉，只需對蠟粉的種類和用量進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生很多的煙，不會影響正常的生產。

以上總結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構，分別從樹脂、固化劑和助劑等各方面去分析冒煙的原因，最終發現樹脂、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。