热固性粉末涂料由树脂（成膜物），助剂，颜料，填料等组成。几乎每一种原料都经过化学合成或加工，本身并不是十分纯净的材料，或多或少都有许多小分子易挥发成分，致使在粉末涂料的挤出生产和喷涂烘烤过程中，大家经常发现有冒烟和怪味（异味）,对现场炒作人员健康有明显的影响，同时对机器设备和作业环境也带来危害。

大家对于粉末涂料的理解和认识，都认为它是环保性好的涂料，但实际观察和分析，目前粉末涂料虽然强调有低的VOC排放，但粉末在烘烤过程释放的小分子化合物其数量并不少，且粉末烘烤设备对废气的回收通常较少，设备生厂商和喷涂厂家对此不慎重视，致使条件差的喷涂车间经常烟雾弥漫，对口，鼻，眼的刺激相当严重。

1烟雾产生原因分析

粉末烘烤过程释放的烟雾（常伴有刺激性气味），几乎全部来源于原材料，下面对各类原材料的合成，原料及化学基础做简单分析。

首先是树脂（成膜物），聚酯（PolyeserResin）分为端羧基和端羟基两类，是粉末涂料的主要成膜物，常用的多元醇和多元酸经酯化和缩聚而成，常用的多元醇如新茂二醇（NPG），乙二醇（EG），一缩乙二醇（DEG）三羟甲基丙烷（tmp）,1.4-丁二醇（BDG），环己烷二甲醇（CHDM）,丙二醇和丙三醇（甘油）等，常用的多元酸如精对苯二甲酸（PTA），经间苯二甲酸（IPA），己二酸（ADA），偏苯三酸酐（TMA）等。

一、步酯化反应在逐步生成大分子的同时放出水，酯化反应采用有机锡催化（含极性强或气味重的溶剂），酯化不充分或酯化水没全排出，将造成缩聚反映的不全，因为缩聚是进一步的酯化反应，少量水的存在也会促使部分聚合物水解，同时缩聚后期不通N2，真空时间或真空度不够，副产品水和未全反映的酯或酸不能全被抽走，致使产品中残留有水，原料酯或酸，小分子聚合物等，即所谓易挥发分。

现在市售的聚酯技术指标，物理性能有,外观，比重，软化点，TG，色泽和粘度等。化学性能有’酸值，羟值，碘值等，几乎不检测或指定挥发分。

另外需要指出的，市场上大量销售的所谓深色树脂（黑色，琥珀色或黄色），通常采用PTA落水料或次级品。回收的含PET包装材料，废PTA纤维等。原料来源庞杂，尤其时PET包装类材料中经常含有颜料，润滑剂，抗氧剂等，树脂成品色泽差，气味重，高温下挥发性怪味大。

环氧树脂（EpoxyResin），粉末涂料另外一种成膜物，常用的是双酚A和环氧氯丙烷（ECH）在NAOH作用下合成。合成工艺分一步法和二步法。一步法主要有三种工艺，即水洗法，溶剂萃取法和溶剂法。两步法分本体聚合和催化聚合。

国内销售多的是一步水洗法生产的环氧,即E-12,通常称为604环氧。虽然工艺成熟，但普遍存在缩短反应时间，减少水洗次数，添加白料聚酯等，树脂中的水分，环氯及许多低聚或水解物，很难清除完。

第三类树脂时丙烯酸（ArcylicResin）类聚合物，有时称为亚克力树脂，是其英文直译。类似于本系类树脂结构的还有部分助剂如流平剂，润湿促进剂等，在后文中说明。

丙烯酸树脂作为成膜物分三类1）GMA型。2）端羧基型。3）端羟基型。

GMA是甲基丙烯酸缩水甘油酯的简称，以其作为端机的树脂位GMA型树脂，具有环氧基反应基团，主要作为户外晓光树脂，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，丙烯酸异辛酯、GMA等。合成过程常引入少量苯乙烯，可提高耐水性。引发剂选择过氧化二本甲酰或偶氮二异丁腈，其部分分解产物会留在聚合物中。通常合成GMA树脂采用甲苯或二甲苯坐溶剂，聚合反应结束后须真空抽除溶剂和未反应的残留单体，低聚物等。

端羟基丙稀酸树脂，一般由丙烯酸，甲基丙烯酸，顺丁烯二酸酐等聚合而成，此类树脂耐候性不佳，受光，热作用易黄，较少作为成膜物应用，现在主要用于所谓物理消光剂。

端羟基丙烯酸树脂，聚合单体有，（甲基）丙烯酸羟乙酯，甲基丙烯酸羟丙酯，丙烯酸正丁酯，苯乙烯等，溶剂甲苯或二甲苯。引发剂时过氧化二苯甲酰。交联剂为封闭异氰酸酯，涂层具有良好的保光性和优异的耐候性。

这里顺便分析一下流平剂和润湿促进剂。

国内通用的流平剂时丙烯酸丁酯的单聚物，润湿促进剂（通称增光剂）是丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸甲酯的双聚物，引发剂一般选过氧化二本甲酰，溶剂是甲苯或二甲苯。反应结束真空抽除溶剂等。

接下来简要分析固化剂，首先是环氧树脂固化剂。

(1) 双氰胺（DICY）

具有较高的熔点，由石灰氮为原料制成，成品有晶体状和微粉状，视具体要求而选择。DICY通常挥发性小。加速双氰胺由双氰胺和促进剂（咪唑或或咪唑啉）混合成，按不同固化速度由须有混合比例。

改性双氰胺以邻甲基苯二胍（OTB）位典型，是以双氰胺为基础，引入邻甲苯基，降低熔点和提高与环氧树脂的相溶性，合成过程由大量的溶剂。更适合装饰性粉末。

(2) 咪唑和咪唑啉

通常作为固化促进剂，较少作为主固化剂，市售产品因纯度不足或后处理问题，烘烤延误一般比较多。

(3) 酸酐

作为环氧固化剂，一般用于功能性粉末中，如邻苯二甲酸酐，偏苯三酸酐，纯苯四甲酸酐，熔点较低，易挥发和升华，刺激性强。

(4)二酰肼

是一类常用的环氧固化剂，在功能性（绝缘）粉末和装饰性粉末中经常选用，熔点较高，挥发性小。

(5)有机酚类

作为功能性（管道防腐）粉末固化剂选用，规格很多，因采用双酚A等原料，挥发分较多。

其次时聚酯树脂固化剂，端羟基聚酯采用TGIC和HAA固化，端羟基聚酯通常的固化剂时封闭性异氰酸酯。

TGIC（异氰尿酸三缩水甘油酯）是特殊结构的环氧树脂，挥发份主要有残留环氧氯丙烷（ECH）、水、甲醇、低聚物和催化剂（如苄基三苯基氯化钠）分解物等。

HAA是羟烷基酰胺的通称，实际是一组混合物，采用的原料较多且复杂，如典型的采用丁酮作溶剂，催化剂是KOH和少量的醛类，单体是二乙二醇胺和己二酸二甲脂，由于反应温度控制和时间的不同，产成品的聚合度差异大，低温下结晶和脱溶剂不全将导致挥发份明显增多。

封闭异氰酸酯典型的是Degussa的B1530，采用己内酰胺作封闭剂，通常在150-170℃解封，遇高热、明火或与氧化剂接触，有引起燃烧的危险。受高热分解，产生有毒的氮氧化物。粉体与空气可形成爆炸性混合物，当达到一定的浓度时，遇火星发生爆炸。燃烧分解产物有一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物。己内酰胺易升华毒性较大，具体建议查询相关资料。

助剂方面前面提及的流平剂、增光剂，这里重点分析蜡、安息香、表面调整剂类和消光剂。

蜡（Wax）种类繁多，适合粉末涂料的蜡大体可分为：聚乙烯类、聚丙烯类、酰胺蜡类、聚四氟乙烯类及它们之间的组合，其他还有费托蜡、酯蜡、微晶蜡等。用量多的是聚乙烯蜡，按照生产工艺和原料来源有聚合型、低聚物复配型、裂解型（螺杆裂解和溶剂裂解），国内目前没有聚乙烯蜡合成装置，合成聚乙烯蜡全部进口，质量好，挥发份极少。

市场上聚乙烯蜡绝大部分是合成聚乙烯蜡树脂的副产物后加工品，须经过脱色、脱除小分子物、调熔点等，经常掺和微晶蜡、硬脂酸等，色泽一般偏灰色，白度低，105℃和200℃下挥发份都非常高，是粉末烘烤烟雾主要产生物之一。而裂解蜡白度好，由于采用聚乙烯蜡树脂为原料，工艺控制水平等对成品蜡的分子量分布、熔程和挥发物影响很大，同时裂解聚乙烯蜡常带有特殊气味，与树脂本身含有某些催化剂、抗氧剂等有关。

酰胺蜡是一类蜡的通称，应用多的是乙撑双硬脂酰胺（EBS），在粉末涂料配方中，EBS作用有点特殊，并赋予了很多名称，典型的有：表面调整剂、平滑除气剂、消泡剂、干粉流动剂等，合成EBS采用乙二胺和硬脂酸，工业品中没有纯粹的硬脂酸，绝大部分是16-18C的混合物，部分还掺合了氢化油，低熔点易挥发成分很多，普通市售的EBS在深色配方体系中发花、起霜、及雾影重，与高挥发份有一定关系。

聚丙烯蜡、聚四氟乙烯蜡整体用量少。目前由水煤气合成的费拖蜡（FTWax）正成为主流，因其熔点范围窄、润滑和分散性好，涂层耐磨耐磨好，同时有好的优势即是挥发份少。

安息香，化学名称：苯偶姻。由苯甲醛在氰化钾或氰化钠的作用下转化而成。工业品熔点≥132℃，熔点越低纯度越低，相应挥发份将增加。安息香有较强的升华性，合成过程中间物多，反应完成脱溶剂蒸馏很难除去，这两个因素使得安息香的粉末烘烤时烟雾和气味多。

消光剂对粉末涂料十分重要，品种很多，分类方法也不统一，大体可分为：蜡基、双官能团反应（竞争反应）、物理消光（丙烯酸树脂/有机锌盐）。

蜡基消光剂有单纯采用聚乙烯蜡或聚丙烯蜡，在较高的添加量时有一定的消光作用，也有聚乙烯蜡复合有机锌盐如原汽巴公司的HT3329，锌盐系橡胶工业上的硫化促进剂，可选的品种也很多，常选择噻唑类，因分子结构中含N-、S-等，在较高温度（挤出或烘烤）下部分分解形成少量硫化物、氮氧化物等，有一定气味（以臭味为主）并大量的烟雾。现普遍采用的所谓物理消光剂，实际应用表明，凡使用这类物流消光剂的粉末在烘烤时产生烟雾和怪味很普遍。

双官能团反应型消光剂，具有较高的熔点，相应挥发份较少。

粉末涂料使用的填料种类也很多，简单的可分为体质型和功能型。硫酸钡（重晶石和沉淀法）、碳酸钙（重质型）是主要的体质填料，滑石粉、高岭土、有机膨润土、石英粉等，添加量少，作为消光、助起皱纹、提高绝缘性及增加表面硬度等添加。

填料作为无机物，本身挥发物少，但如果对其表面改性和处理，将会采用许多助剂，常见的有硬脂酸、钛酸脂（铝酸脂、硅烷）偶联剂、各种离子型表面活性剂、水溶性高分子等，它们对填料是简单包裹吸附，存在极少数氢健和化学键结合，在高速剪切和高温烘烤时，易产生剥离和分解，脱离填料和涂层而形成挥发性物质。

钛白粉用于粉末涂料主要是金红石型，其表面经过有机硅烷等材料包裹处理，以提高分散性，与填料有许多相似性。

颜料是必不可少的材料，大体分为无机颜料和有机颜料。有机颜料的化学结构复杂，生产和表面处理流程长，残留物多，有些耐温差的颜料在较高温度下分解，更易形成挥发物。

无机颜料特别说一说炭黑，粉末涂料较常选用的炭黑是中色素和高色素炭黑，无论槽法或是炉法炭黑，成品炭黑都是烃类化合物不全燃烧生成的微细颗粒，在这些颗粒的表面经常结合有醌基、羧基、酚基和内酯基等含氧基团，表面极性大，吸湿性也大，在高温烘烤过程中，表面结合的含氧集团易脱出，与水分共同形成烟雾状物。