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快速增长的直接到金属涂层的部分

直接到金属涂层(DTM) 是涂料行业中一个快速增长的部分吗. 这种增长与效率提高带来的成本降低有关, 节省时间,减少生产步骤. 这些涂料用于重工业、建筑产品和产品整理. 其中许多应用需要在苛刻的暴露条件下的性能,如石油钻井, 海上石油钻机和铸造厂. DTM涂层的复合年增长率估计在10%左右. DTM涂层可采用喷涂、刷涂、辊涂和卷涂等多种方式. 底材包括铝、冷轧钢、热轧钢和涂覆金属(如铝、冷轧钢、热轧钢).g. 热浸镀锌钢,galfan, galvalume,电镀锌钢和电镀金属).

通过定义, DTM涂层直接应用于金属表面,不需要大量的清洁或预处理. 理想情况下,这些涂层可以一步直接应用到金属上. 然而, DTM涂层还可以包括一层底漆和一层面漆,应用于适当准备以消除表面污染物和氧化物的金属表面. DTM涂层的主要优点是不需要多步骤的清洗操作, 涂装前的预处理和密封. 目前的DTM技术包括溶剂性、水性和高固体性. 它们可以是单组分或双组分丙烯酸, 环氧树脂或聚氨酯, 或由通过聚合固化的不饱和聚合物/低聚物组成.

基材润湿图像-了解更多直接到金属涂层

在设计提供长期性能的DTM涂层时,需要考虑多个问题. 这些包括:

  • 衬底的润湿
  • 最初的附着力
  • 具有较长的附着力和耐腐蚀性

衬底的润湿

金属表面的润湿 是影响初始黏附的主要因素吗. 如果涂层不容易蔓延或潮湿的表面,附着力将受到不利影响. 用另一种方式来说明这一点——基板的表面张力必须高于涂层的表面张力,以确保良好的流动性和平整性. 在上图中, 蓝色的球体代表一个油漆滴, 黄色的线代表一个金属表面. 右边的液滴完全湿润金属表面,从而提供了最好的粘附机会.

有两种方法可以保证基材的良好润湿. 从衬底的角度来看, 第一种方法是增加衬底的表面积, 通过磨蚀和/或喷砂. 这一过程也去除金属氧化物和氢氧根层,以提供一个更易于形成一个更持久的表面结合. 第二种方法是对涂料进行改性,以保证良好的润湿性(如涂布、涂布等).g. 较低的表面张力)通过添加适当的润湿剂以及溶剂或助溶剂来降低表面张力.

一旦达到足够的初始润湿, 第二项考虑是回顾导致金属初粘着力的因素.


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最初的附着力

最初的附着力 可以定义为油漆固化后对基材表面的附着力的质量, 但在暴露于自然风化和/或加速测试之前. 固化膜的初始附着力可以通过ASTM D3359等测试来量化 十字舱口胶带粘接 和/或ASTM D 4541 涂层的拉拔强度 它以磅每平方英寸来量化附着力. 需要加强的一些注意事项 最初的附着力 挥发物从漆膜上蒸发后包括:

  • 具有官能团的树脂系统可以促进与金属表面的结合
  • 适当的粘附促进剂和偶联剂的存在
  • 交联的数量和类型

具有官能团的树脂体系

具有与金属表面的氧化物和氢氧化物层形成氢键或共价键能力的树脂和交联剂体系通常提供最佳的初始附着力. 长期粘接和防腐依赖于树脂骨架和交联.

金属基板- -了解更多关于直接到金属涂层

适当的粘附促进剂和偶联剂的存在

为了提高附着力,树脂和交联剂中含有大量的 活性的氢供体和接受基 应该使用. 这种树脂含有一个或多个下列官能团:

  • 羧基(供氢基团)
  • 胺(接受氢基团)
  • 羟基
  • 酰胺
  • 氨基甲酸乙酯
  • 磷酸(所有的氢接受或提供)

交联的数量和类型

因此,可以理解为什么环氧树脂与氨基-酰胺基团(羟基)交联, 醚, 氨基和酰胺官能团), 聚氨酯和聚氨酯(例如来自湿气固化聚氨酯)对金属表面提供极好的附着力. 因此,它们被广泛地直接应用于金属领域.

加上一个 合适的硅烷偶联剂 还可以提高初粘和长期粘接性能. 偶联剂是由分子一端的反应基团(Y)组成的分子,用于与偶联剂另一端(- Si - OR)的聚合物链上的官能团发生反应3 )与金属表面发生反应.

公式2 - -了解更多关于直接到金属涂层的知识

在上面的分子中, 硅上的-OR基团可以是甲氧基或乙氧基, 分子的Y部分是一个官能团,比如氨基, 环氧树脂, 异氰酸酯, 丙烯酸甲酯或乙烯基. 该反应包括烷氧基的第一次水解形成硅醇,硅醇与金属表面的羟基进一步反应. 另一端, 或Y部分, 偶联剂与树脂骨架上的官能团发生反应.

公式2 -了解更多关于直接到金属涂层的知识

表I-三烷氧基有机功能硅烷的例子及其应用

R =反应组开启r(哟3)或r(哟2CH3)R基团与活性硅烷例子Trialkoxy硅烷反应应用程序
氨基环氧树脂的功能 3-aminopropyl-triethoxysilane表面与- oh结合并自交联形成- Si - O - Si -涂料的 玻璃以及Al、Zr、Sn、Ti、Ni的氧化物
环氧树脂氨基功能3-glycidyloxypropyl trimethoxysilane表面与- oh结合并自交联形成- Si - O - Si -涂料 用于玻璃以及Al、Zr、Sn、Ti、Ni的氧化物
Meth-acrylate丙烯酸树脂聚合3-methacryloxypropyltrimethoxysilane与另一种硅烷自交联形成- Si- O - Si-并在表面形成- oh湿固化树脂 提高附着力,物理及环境表现
N/AN/AN-octyltriethoxysilane形式- Si - O - Si -疏水性, 提高疏水性
乙烯基乙烯基或丙烯酸树脂聚合乙烯基-trimethoxysilane形式- Si - O - Si -湿固化树脂,提高附着力和膜的完整性. 也用作 水分清道夫
异氰酸酯羟基,氨基或巯基3-isocyanatopropyl-triethoxysilane表面与- oh结合并自交联形成- Si - O - Si涂料的 金属及无机氧化物,也可以保湿
硅烷SIVO溶胶-凝胶法无VOC水性表面处理 适用于各种金属和表面

具有较长的附着力和耐腐蚀性

最后,提供 长期附着力和防腐保护, DTM底漆应采用高质量的树脂体系, 含有防腐蚀颜料,抗潮湿渗透. 后者的质量可以通过增加疏水性和交联密度来实现. 持久耐湿底漆还具有抵抗固化膜水解的能力.

图2显示了一种能够提供优良基材润湿性的配方所能实现的防腐类型, 一流的初始粘附, 长期耐腐蚀,疏水性强.

图2. 由化学动力公司(Chemical dynamics)配制的双组分氨基甲酸乙酯面漆的防锈漆底漆——采用高交联树脂体系,并结合或不结合疏水性颜料改性(SNTS).

10,000 ASTM B117正确配方的盐雾直接到金属2层涂料系统(底部一排代表已除去的漆膜).

表面涂层图像-了解直接到金属涂层

长期的耐腐蚀性是一个重要的考虑因素,选择树脂/涂层系统,提供湿附着力,最大限度地减少水分和氧气的渗透. 随着树脂Tg和交联密度的增加,水分和氧的渗透性降低. 除了, 低渗透率有助于提供湿附着力,因为当涂层从其使用环境中移除时,较少的水将解吸. 具有大量芳香特性的树脂(双酚a基环氧树脂), 聚碳酸酯和苯乙烯化树脂) 低氧渗透率. 卤化树脂,如氯乙烯, 共聚物, 氯化橡胶和氟化聚合物(如聚偏氟乙烯)的水溶性都很低,因此 透湿率低1 (见表二).

总之, DTM涂层的抗腐蚀配方是一项复杂的工作,并取决于金属基体, 服务环境, 颜料水平和树脂类型的选择. 有关制备缓蚀剂涂层的树脂和材料选择的其他信息, 请导航到 www.ulprospector.com.

来源:

  1. www.faybutler.com/pdf_files/HowHoseMaterialsAffectGas3、焊接杂志.

引用:

探勘者知识中心 和 搜索引擎

芝诺W. 威克斯小.弗兰克·N. 琼斯,苏格拉底彼得帕帕斯,道格拉斯A. 威克斯. (2007). 有机涂料:科学与技术,第三版.

威利,琼斯e.al. (2017)《腾讯五分彩》,《腾讯五分彩》第四版.

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