广州工业大学：微波驱动球化技术提高超细粉末涂料性能

粉末涂料是一种无溶剂体系，通过熔融并融合树脂、填料、颜料和助剂颗粒形成涂层。相较于液体涂料，粉末涂料具有经济和环保优势，目前已广泛应用于电器、工业设备等领域。然而，与液体涂料（10~40μm）相比，粉末涂料仍存在表面外观较差、涂膜较厚（50~100μm）等问题，这主要归因于其较大的颗粒粒径（中值粒径D50通常为35~45μm）。采用超细粉末技术（粒径<20μm）可有效改善上述问题，使表面更光滑、厚度更薄，从而推动粉末涂料在油性涂料领域的应用拓展，并进一步减少挥发性有机化合物（VOCs）的排放。

尽管超细粉末相比粗粉末更具优势，但其流动性较差，在流化、储存和喷涂过程中仍面临巨大挑战。这主要是由于颗粒间的相互作用力（如范德华力）增强，导致更容易发生粘聚和团聚现象。目前，人们已探索了多种提高粉末涂料流动性的方法。其中一种方法是将纳米颗粒作为流动助剂，涂覆在颗粒表面，从而改善流动性。这些纳米颗粒通过中和静电荷、降低内摩擦力以及作为间隔物来减少颗粒间的相互作用力，从而提高粉末的流动性。

然而，如何实现纳米颗粒与树脂之间的均匀分散及相容性仍存在挑战，这会影响*终涂层的外观。另一种方法是控制粒径分布，使其范围更窄。但粒径分布的控制往往需要调节研磨设备参数并进行后处理，实施难度较大。这些挑战促使业界必须探索提高粉末涂料流动性的新方法。

球化技术近年来在多个行业，尤其是在3D打印领域，被越来越多地用来改善颗粒的流动性，目前正受到研究者的关注。此外，增材制造技术的相关方法在粉末涂料行业也展现出应用的潜力。目前球化的主要方法有机械法、等离子体法和热法三类。机械球化通常采用带有旋转腔与叶轮的旋转式干法冲击混合磨。这种方法*早由Kioshi于1987年提出，处理时间和圆周速度对颗粒的球形度有显著影响，尤其对高弹性模量材料效果显著。等离子体球化技术是将粉末导入感应等离子体，加热至熔融状态后依靠表面张力作用形成球形颗粒。该技术主要适用于比聚合物更耐热的金属和陶瓷材料。热法球化技术主要包括气固法和液固法两种工艺路径。气固法通常在下行式反应器中进行，将颗粒分散在加热的氮气中实现均匀受热。液固法通过聚合物熔体乳液形成液滴后固化获得球形颗粒。然而，上述方法均需使用烷烃、醇类等有机溶剂及聚醚类聚合物。

现有球化技术主要应用于增材制造领域，而对包含多种树脂和无机填料组成的粉末涂料而言，相关的球化研究仍显不足。目前，关于球形热塑性树脂颗粒制备的研究很少，大多数研究都聚焦于粉末涂料研磨之前的处理工艺。

近期，广州工业大学张辉/刘卫团队、韦仕敦大学利用微波与纳米技术，成功开发了一种环保、高效的新型粉末涂料球化方法，显著提升了超细粉末涂料的流动性和外观。

以微波作为高效热源、水作为绿色分散介质、纳米SiO2颗粒作为间隔物，将粉末涂料颗粒不规则形状转变为更为球形形状。

结果表明，加热时间与纳米SiO2的含量对粉末涂料的球形度、流动性及综合性能具有决定性影响。当气相SiO2含量为1.0wt%、加热时间为120秒时，球化效率达到*优，所得颗粒平均球形度达到0.98。同时，粉末的休止角（AOR）降低了17.8°，流出速率从对照样品的6.9g/min提升至134.4g/min，表明粉末的静态和动态流动性均得到显著改善，球化处理后的超细粉末涂料具备更优异的流化特性。因此，本研究为不规则颗粒的球化及超细粉末涂料性能的提升提供了一种*潜力的技术途径。