微波驱动球形化技术提升超细粉末涂料的流动性与表面性能

针对超细粉末涂料因颗粒形状不规则导致的流动性差、表面粗糙等问题，研究人员创新性地采用微波加热与纳米SiO2 协同作用实现颗粒球形化。通过调控纳米SiO2 含量（0.5–1.75 wt%），使颗粒平均球形度（R）达0.98，静态休止角（AOR）降低17.8°，动态流出速率提升至134.4 g/min。该研究为环保型超细粉末涂料性能优化提供了高效解决方案，成果发表于《Progress in Organic Coatings》。

　　

粉末涂料因其零挥发性有机物（VOC）排放特性成为环保涂装的重要选择，但传统粉末涂料存在膜厚（50–100 μm）、表面平整度差等缺陷。超细粉末（D₅₀
< 20 μm）虽能实现薄层（10–40 μm）和光滑表面，却因颗粒间范德华力增强导致流动性恶化，严重制约其工业化应用。现有改善方法如纳米颗粒流助剂（如nano-SiO₂
、Al₂
O₃
）或粒径分布调控，均面临分散不均、工艺复杂等问题。球形化技术虽在3D打印领域成熟，却鲜少应用于多组分复合的粉末涂料体系。

为此，国外研究团队开发了一种微波驱动液相球形化技术，以水为介质、纳米SiO₂
为间隔材料，对混合聚酯-环氧粉末（D₅₀
18 μm）进行改性。通过微波快速加热（避免预固化）和纳米颗粒协同作用，显著提升颗粒球形度与流动性。研究采用热重分析（TGA）量化纳米SiO₂
残留，结合形态学表征和流动性能测试（休止角AOR、流出速率），系统评估了纳米SiO₂
含量（0.5–1.75 wt%）的影响。

主要技术方法

1. 微波加热系统：采用定制微波装置实现快速均匀加热，分子量分析证实无预固化副反应。
2. 纳米颗粒负载：通过高速混合将Aerosil 200（nano-SiO₂
   ）分散于粉末表面，TGA验证结合稳定性。
3. 性能表征：扫描电镜（SEM）分析球形度（R），粉末综合测试仪测定AOR和流出速率，对比未处理样品。

研究结果

1. 颗粒形态与球形度：微波处理使颗粒平均球形度达0.98，电镜显示表面光滑度显著提升。
2. 流动性能改善：AOR降低17.8°，流出速率从6.9 g/min跃升至134.4 g/min，静态与动态流动性同步优化。
3. 纳米SiO₂
   剂量效应：0.85 wt%残留量时性能最佳，过量添加（如1.75 wt%）反而导致颗粒团聚。
4. 表面外观：优化组涂层呈现类油性漆的光泽度，证实球形度对美观性的主导作用。

结论与意义
该研究首次将微波球形化技术引入粉末涂料领域，通过纳米SiO₂
与微波的协同作用，突破超细粉末流动性与表面性能的瓶颈。成果表明：

1. 技术革新性：微波加热较传统热源效率更高，且水介质符合环保要求。
2. 工业适用性：流动性能指标（如AOR<30°）已接近工业喷涂标准，为超细粉末替代油性漆提供可能。
3. 剂量敏感性：纳米SiO₂
   的“少即多”效应提示需精确调控添加量。
   此项工作为粉末涂料的高端化应用（如汽车、电子设备）奠定基础，同时为多组分复合材料的球形化提供新思路。