摘要：概述了木基材料溶剂型透明涂饰、粉末透明涂饰研究现状以及低温快固透明粉末涂饰的技术进展。
针对传统粉末涂料成膜温度高、固化时间长、不宜在木基材料表面涂饰等缺点，从树脂和助剂两方面入手，阐述了低温快固化透明粉末涂料的制备方法，讨论了木基材料透明粉末涂饰未来发展方向。
粉末涂料是一种100%固体粉末状涂料，具有生产和使用过程环保、涂料可回收再用、涂膜的物理机械和耐化学等性能良好、生产效率高、易实现自动化流水线涂装、可大大减少待烘工件的堆放场地等优点。
近年来，欧美一些发达国家已成功将粉末涂料应用于中密度纤维板、塑料等非金属材料上，为木基材料粉末装饰提供了一种新的利用途径。
而木竹地板、薄木竹装饰板、实木家具、木竹玩具等这类木基材料表面装饰需要保持原有的天然纹理，选用透明涂饰不仅可提高木材表面光泽度、硬度、耐磨性等理化性能，还能起到防水、防腐和防开裂变形，延长板材及制品的使用寿命。
传统透明涂饰方法虽然工艺成熟，但因污染严重，正逐渐被淘汰，在这种背景下，环保透明粉末涂饰技术应运而生。
它是一项崭新的技术，不同于传统的油漆、液体涂料在木基材料表面的装饰。
作者在对木基材料溶剂型透明涂饰、透明粉末涂饰研究现状以及透明粉末涂料制备、粉末涂饰工艺等详细综述的基础上，探讨了木基材料透明粉末涂饰的未来发展方向。
1、木基材料透明涂饰的研究现状
1.1溶剂型透明涂饰
传统木基材料透明涂饰普遍使用溶剂型涂料，其施工和使用过程中都会产生有毒有害物质，其中苯化合物已经被世界卫生组织确定为强烈致癌物质，因此正逐渐被其他产品所替代。
近几年开发应用的水性木器涂料，它是一种较好的有机溶剂型涂料取代物，大大降低了油漆的毒害作用。
但也存在一些缺点，如:丙烯酸－聚氨酯体系的乳液硬度不高，丙烯酸乳液耐磨及抗化学性较差、漆膜硬度较软、丰满度较差、综合性能一般、施工易产生缺陷等，而聚氨酯乳液性能上相对较好但价格非常昂贵。
Overbeek认为水性涂料中聚合物的不均匀性对涂料性能影响较大。此外，液体涂料的涂饰过程一般都需要反复操作，生产效率低，同时还存在运输安全问题。
郭洪武等用石英玻璃和涂料制成的游离膜替代水性透明涂料，直接涂饰在木材上也获得了不错的效果，但由于成本和技术问题，目前还未形成产业化规模。
随着人们环保意识的增强及对天然产品的迫切需求，木基材料透明涂饰技术已成为人们关注的热点和重点。
低温快固和透明涂饰是目前粉末涂料行业的两个重要研究方向。低温快固不仅可节约能源，提高生产效率，对木基材料受热变形影响最少。而透明涂饰则可以保留基材或底漆的纹理和色泽，同时提高基材表面的亮度。
粉末涂料与涂装起始于20世纪30年代后期，到了90年代初，才开始出现一些低温固化粉末涂料研制的报道。
美国Ferro公司开发的超临界VAMP粉末涂料制造技术，为生产低温固化粉末涂料创造了条件;Ciba公司开发出的一系列用于板材和硬木的新型UV固化粉末涂料;
Mallik介绍了一种含有甲基丙烯酸甲酯缩水甘油的低温固化粉末涂料并指明其在MDF粉末涂饰方面的重要地位;还有美国杜邦公司的Alesta®UV和奥地利老虎涂料公司开发的TIGER Drylac®Wood等木材专用粉末涂料。
国内在木基材料用的低温快固涂料方面的研究更晚，主要有魏杰等发明了一项新型UV光固化粉末涂料，该涂料熔合温度低，固化速度快，涂膜平整度好，并适用于木基材料表面的涂装。
陈新立先后开发出一种固化温度120～160℃、固化时间30min的LCA－咪唑固化体系的环氧粉末涂料。
浙江农林大学研制出一种固化温度140℃、固化时间12 min的低温快固化粉末涂料，并在胶合板、MDF等材料上进行了工艺试验。
葛伟青等制备的低温固化环氧粉末涂料，固化温度可降至110℃，各项性能均能达到要求，在一定程度上又降低了粉末涂装对热敏材料的伤害，并且节约能源、降低成本、提高效率。
透明粉末涂料在金属材料上的应用较早。宝马公司是世界上第一家在其标准产品中使用粉末罩光透明漆的汽车制造商。
1994年第一辆粉末涂装的汽车下线，到2000年底为止，在宝马公司的德国工厂，粉末罩光清漆已投入商业化生产，共计生产了50万辆汽车。
然而，到目前为止，透明粉末涂料的实际应用仍存在一些问题。周斌华等提出以功能环氧丙烯酸醋和脂肪族二元酸的聚醉(如十二烷双酸)为基础的汽车用透明面涂层耐溶剂性比较差。
孙先良认为丙烯酸树脂作为透明涂料涂饰于基材表面仍需要需提高涂层光滑度、抗碎落性和耐酸雨能力。
然而，目前只有一些不透明涂料应用在人造板上的报道，尚没有低温透明粉末涂料在木基材料上的涂饰研究，因此开展该方面的研究工作将使粉末涂料行业开辟出一个新的领域。
2、木基材料透明粉末涂料制备
透明粉末涂料正被越来越多的高校、研究机构及企业所重视，主要集中在原料筛选、涂料配方和制备工艺等方面研究。
透明粉末涂料同其他粉末涂料的制备工艺类似，需要经过以下工序:配料→预混合→熔融挤出→压片→粉碎→筛分→检验。
由于透明粉末涂料的抗污染能力较差，所以整个生产过程中工艺控制特别严格，否则易出现缩孔、杂色等缺陷。
涂料原材料对粉末涂料的品质起决定性作用。因此要综合考虑各材料之间的配比，各组分之间的优良混融性是保证粉末涂料质量的基础。
原料体系主要有:丙烯酸体系、聚酯体系和混合型体系3种。透明粉末涂料选用树脂原则为:应保证涂层有良好的流平性和交联度、有优良的涂层性能、涂层耐候性好、清晰度和透明性好、光泽高等特性的树脂。
国外透明粉末涂料产品以丙烯酸树脂型透明粉末涂料为主，涂层性能好，产品价格高。
国内企业受原材料供应的限制，生产和销售聚酯透明粉末涂料，价格较低，但涂层硬度和光泽较低、清晰度和透明性不够好。
秦传香制备的丙烯酸粉末涂料在耐腐蚀、耐污染方面的表现比聚酯树脂好很多。程红华等研制的高性能聚酯透明粉末涂料涂层大部分的性能与丙烯酸树脂透明粉末涂料相当;
与市场上聚酯透明粉末涂料比较，流平性好、涂层硬度高、抗冲击性好、涂层清晰度和透明性好，产品价格只是进口丙烯酸透明粉末涂料的60%，有很好的市场竞争力。
此外，继环氧树脂粉末涂料之后，聚酯－环氧粉末涂料被迅速投入工业应用，其工艺简单、价格低、流平性好、机械强度高和耐化学腐蚀性能强。
它既吸取了两者的优点，又弥补了环氧树脂抗紫外线性差和聚酯树脂耐候性差的缺点，因此，在很多用途上逐渐代替了环氧树脂粉末涂料。
梁润晃等发明了应用于金属表面具有透明清晰度高、外观感强、符合环保要求、应用成本低的特点的聚酯－环氧透明粉末涂料，但该类涂料在木基材料上的应用未见报道。
为满足涂膜基本理化性能要求，赋予涂膜特定功能，以及降低生产成本等，制备涂料时需要加入一些助剂。目前常用的有流平剂、催化剂、消泡剂及增硬剂等助剂。
张华东、于吉涛等和何德泉在制备低温快固化粉末涂料时流平剂用量控制为总粉量的0.3%～1.0%，目的是降低粉末涂料的表面张力，使涂膜迅速得以流平，避免橘皮和缩孔等表面缺陷的产生。
于吉涛等和何德泉分别在做低温固化环氧粉末涂料和丙烯酸透明粉末涂料时选用的消泡剂用量都为总粉量的0.5%，目的是减少或消除气泡，防止涂层出现孔隙、脆化等缺陷。
程红华等和殷雄飞等分别在制备高性能聚酯透明粉末涂料和EP粉末涂料时催化剂用量控制在1%～2%，减少了反应时间，涂膜性能也基本满足要求。
张华东等研究表明加入含氟蜡可显著提高漆膜硬度和耐划伤性，然而加蜡会导致漆膜表面形成类似霜的薄层，降低了透明性。
张风生等通过实验证明白色填料沉淀硫酸钡和活性硅微粉按比例1:2加入到原料体系中可以有效提高环氧树脂粉末涂料的防腐性能。
从上述文献资料看，要制备木基材料的透明粉末涂料，一方面需要在流平剂、消泡剂和催化剂三者之间适当的比例，另一方面，还需另外加入一些透明助剂以填补缺少颜填料而降低的漆膜性能。
透明粉末涂料的喷涂与一般涂料的喷涂一样，当前使用最多的粉末静电喷涂法。为了得到好的喷涂效果，提高喷涂效率，必须有效地控制影响粉末静电喷涂的各项因子。
3.1静电喷涂
静电喷涂是粉末涂饰一个重要工序，它涉及到粉末粒径大小、喷涂距离、供粉气压、喷涂电压和涂层厚度等因素。
许多学者开展了这方面的研究。如:何达荣等研究表明适宜喷涂粒径为20～90μm，粉末太细易堵枪，喷粉时易飞溅；过粗则不仅会由于自重及导电原因致使喷涂效果差，而且成膜时易产生橘皮，影响涂膜的平整及光泽。
同时，何达荣等还认为喷涂距离一般宜控制在150～300 mm，喷涂距离增大时，粉末的沉积率下降;喷涂距离太近对涂层易造成高压击穿，产生涂膜针孔。
陈元春等认为喷粉厚度一般控制在60～80μm为宜，涂层过薄，除了会出现颗粒外，还会有流平差，橘皮严重，浅色品种的遮盖力差。
同时涂膜的防护能力(如耐酸、耐碱、耐盐和耐水等)差;涂层太厚会影响被涂工件的尺寸，耐冲击、柔韧性、附着力等性能会下降。
3.2固化工艺
粉末涂料固化工艺主要包括粉末涂料固化设备和工艺参数。目前，金属材料表面粉末固化常用普通干燥箱。然而，随着烘烤温度的升高，烘烤时间可缩短；烘烤温度过高，木基材料的耐热性达不到要求。
因此，一些热敏性材料则大多采用紫外和红外固化设备。为保证产品质量，提高生产率，应采用合适的固化设备和固化工艺。
近年来，部分欧美发达国家企业已成功地将静电粉末喷涂工艺应用于人造板表面装饰，Gema等公司开发出产了红外线固化设备；
Nutro等公司生产了红外/热风熔合和紫外线固化结合的设备;英国某公司研发了红外炉，其加热速度快，从而解决了基材不易过热的难题，且基材内部强度不受到损失，又节省时间和空间。
常用的木基表面粉末喷涂工艺为紫外线(UV)固化型粉末喷涂工艺和超低温固化型粉末喷涂工艺。
目前在欧洲等国家紫外线(UV)固化型粉末涂料已经停产，由于其生产成本高、树脂种类少，紫外光固化危害等问题，不适应产业化生产。
超低温固化型粉末喷涂工艺是现今欧美普遍采用的工艺，其在有色粉末涂料上的固化效果较好，设备投资比紫外固化少，涂层的温度在短时间内达到所需温度而基材温度仍处在能承受的范围内。
Thmoas介绍了一种红外线催化技术配合低温热处理促使粉末涂料在MDF表面快速、有效的结合固化方法，并指出这种方法的涂饰效果接近于金属材料的粉末涂饰效果。
德国Sauter公司开发了一种近红外粉末涂料的快速固化技术。这些都促使了低温快固化粉末涂料研制成功，使得粉末涂料在塑料产品上实现低温快速固化薄涂层成为可能。
4、发展方向
透明粉末涂饰符合“4E”原则，备受人们青睐。随着环保意识的增强，人们对木基材料装饰环保性要求越来越高，因此，迫切需要研发一种无VOC排放、无游离甲醛释放、无需油漆的绿色环保装饰新技术。根据目前木基材料透明粉末涂饰发展现状，特提出以下研究方向：
(1)透明粉末涂料的固化设备研发
由于木基材料表面不如金属那么地平整，采用一般的烘烤固化方法仍旧不能使漆膜橘皮完全消除。因此，要研发一种热压固化设备，将高温垫板直接作用于粉末，既可使粉末在较短时间内融合固化、不挤出，又易脱模和获得非常平整的漆膜。
(2)透明涂膜薄层化
近年来，粉末涂料的薄膜化成为研究开发的热点。对于溶剂型涂料可以借助溶剂对底材表面的润湿和降低涂料的粘度来改善涂料流平性，但是粉末涂料却完全依靠自身的流平性，要得到薄而平整的涂膜，难度很大。
粉末涂料涂层的厚度是粉末平均粒径的2～3倍时，能得到满意的涂膜外观和流平性。因此要得到30～40μm膜厚的满意外观粉末涂料的平均粒径应在15～20μm。
(3)透明粉末涂料水浆化
为获得更好的表面性能，往往需要更细的粉末颗粒。但细颗粒不仅加工困难，而且过细颗粒的存在反而会对粉末的贮存，静电喷涂带来质量问题。将已制得的粉末涂料加入少量助剂，分散于水中进行湿研磨，加工成细度3μm、固含量35%～38%的乳状液体，可以通过普通液态涂料喷枪喷涂于基材上。
(4)功能型透明粉末涂料的研发
由于不能加入一些会影响其透明性的颜填料，透明粉末涂料的一些理化性能会有所欠缺，如硬度、耐划伤、耐化学性能等。而作为木基材料用粉末涂料的防碎裂，防火、耐候性、耐高温等装饰性能都需满足要求。因此，在不影响其透明性的基础上，通过改性树脂或添加透明助剂以提高透明涂层的性能是一个重要研究方向。
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