聚酯树脂基础

大多数用于涂料应用的聚酯树脂相对较低的分子量和非晶态, 线性的或分枝的,必须交联以形成有用的膜. 作为一个类, 热固性聚源物体参数 通常提供更好的金属附着力和抗冲击比热固性丙烯酸, 然而,TSA的涂层具有更好的耐水解和耐风化性能. 聚酯主链中酯键的存在使它们更容易水解, 正确选择能给酯基键提供空间位阻的主链单体(例如 核计划组 提供更好的耐水解性和耐候性.

过量反应物配方。聚酯树脂的基本成分

本文将只讨论饱和聚酯,它有时也被称为无油聚酯. 聚酯涂料是建筑的一大组成部分, 汽车和航空航天市场,因为他们可以设计提供优良的性能,包括机械, 影响, UV, 耐化学性,适用于水性, 高固体含量,低VOC,粉末涂料. Linear聚酯 在卷材涂料中使用的树脂占很大比例. 当用三聚氰胺或封闭的异氰酸酯固化时,可以提供极好的灵活性, 耐化学性和光稳定性. 聚酯的形成是通过 不断的聚合 含有至少两个羟基的醇和含有至少两个羧基的羧酸. 聚酯通常含有二醇的混合物, 三醇和二元酸与过量的多元醇形成端羟基聚酯,与三聚氰胺或异氰酸酯预聚物反应形成涂层. 如果使用了过量的二元酸, 聚酯端接羧基以与环氧树脂反应, 三聚氰胺或2-hydroxyalkylamides. 历史上聚酯合成被称为 缩聚反应 当一个醇和一个羧基反应生成水时. 其他聚酯合成路线包括酯与醇的反应, 一种酸酐和一种醇的反应,最后一种内酯的开环聚合. 当二醇(DD)与等摩尔量的二元酸(CC)反应时 分子量 逐步构建,并且更容易控制. 过量的反应物会有这个反应物的末端基团. 例如:

平均分子的末端会有羟基. Branched polyes源物体参数 are made from mixtures of monomer that contain one or more monomers which have a functionality F > 2. 作为单体的比例 F(功能) > 2 增加, 数均分子量增加,必须控制反应,避免凝胶化. 广泛的聚酯在商业用途,为传统聚酯固化 三聚氰胺 or 异氰酸酯 预聚物,数平均分子量在2000到6000之间.

图1 -合成聚酯过程中分子量的增加:

分子量增加图-聚酯树脂的基本原理

图2 -常见的羟基功能单体如下:

普通羟基功能单体配方。聚酯树脂的基本成分

图3 -常见的二酸单体:

普通二酸单体配方。聚酯树脂的基本原理

表I -多元醇对聚合物性能的影响:

聚合物的影响表。聚酯树脂的基本原理
酸对聚酯树脂基面的影响表

表二-酸性功能单体对聚合物性质的影响:

如表一和表二所示, 正确选择共反应物单体可以提供一系列的性能特性,提供一系列的性能属性,如

  • 水解稳定性 癸二酸的,(核计划组 CHDA)
  • 表面风化 (npg, bepd, tmp, tme, hhpa, ipa)
  • 硬度 (npg, tme, tme, chdm, ta)
  • 灵活性 (AA, AzA, Seb, CHDA, TA, CDO)

通过选择合适的共混单体,结合聚合物体系结构的选择,以满足薄膜性能的要求,可以获得理想的性能.

聚合物设计要点图表。聚酯树脂基础

最后, 聚酯的结构可以用一个或多个反应基团进行修饰,以形成例如聚氨酯, 石油, 或者丙烯酸改性聚酯.

有关聚酯的更多信息, 生物基树脂及原料, 请导航到 www.ulprospector.com.

资源:

  • 有机涂料,科学与技术,弗兰克·N. 琼斯等人.al.,威利 & 儿子,2017
  • 探勘者

用抗菌涂层保持无细菌

包括埃及在内的古代文明, 中国和印度已经利用金属或利用铜的金属化合物, 银和锌可以对抗由微生物引起的疾病, 而古希腊人和埃及人则使用特定的霉菌和植物提取物来治疗感染. 自从SARS的到来, 以及最近的COVID - 19, 人们越来越认识和使用抗菌材料,包括 抗菌涂料 防止致病微生物的传播. 抗菌涂料的市场价值估计超过3美元.2019年为20亿美元,预计调整后年增长率为10亿美元.4%到2026.

抗菌 (AM以涂料添加剂形式出现的各种制剂,其作用不是杀死微生物,就是阻止微生物的生长. 涂料中的抗菌添加剂可以作为涂料防腐剂或固化膜中的抗菌剂. 根据抗菌添加剂的选择,这些材料可以杀死或抑制细菌的生长, 病毒, 涂层表面有真菌、藻类. 微生物控制可以通过使用抑制微生物繁殖或生长的抗菌技术来实现, 在医院和食品工业中提供卫生的表面,并保持漆膜的完整性.

这篇文章将集中在抗菌添加剂和方法,以提供抗菌功能的固化薄膜. 在涂料中使用AM制剂来杀死或阻止以下微生物的生长,包括:

  • 真菌
  • 细菌
  • 藻类
  • 病毒

油漆中使用的大多数杀菌剂是迁移的,因为它们的功能是在暴露于潮湿时释放活性成分到涂层表面. AM改性漆膜的寿命取决于杀菌剂的释放速率,因为活性成分的浓度随着时间的推移而降低.

描述释放的AM剂在油漆与时间-学习如何保持与抗菌涂料无Bug

在固化的油漆中,AM添加剂的效果不仅取决于浓度, 树脂系统, 光泽, 聚氯乙烯, 涂料表面结构及其所暴露的环境.

金属的使用如  (和许多 铜合金 ), 锌 在各种形式的涂料中都是一种有效的抗菌添加剂. 银的抗菌作用有几种机制. 其中一个例子是,银离子与酶中的硫醇基团发生反应,导致细胞死亡. 铜破坏细胞的机制包括在细胞内产生过氧化氢, 过量的铜也会与蛋白质结合,导致蛋白质分解成非功能性部分. 锌吡啶硫酮/2-丙基丁基氨基甲酸酯既可作为防腐剂,又可作为杀菌剂. 美国环境保护署负责监督抗菌剂和材料的管理,并确定铜合金能杀死99人以上.如果定期清洁,两小时内就能清除9%的致病细菌. 铜和铜合金是一种独特的固体材料,因为在美国没有任何其他固体接触表面获得许可.S. 来证明人类的健康. 相应的, 美国环保署已经批准了355种不同铜合金成分的抗菌注册资格.

金属纳米粒子 包括PVP和多糖包裹的银纳米粒子, mes涂层的银和金也显示出作为抗病毒药物的潜力. 铜纳米粒子h大肠杆菌、真菌和细菌具有抗菌活性.

使用certain 季铵硅烷 当粘结到固体表面时,化合物也提供抗菌特性. 一些例子包括二甲基十八烷基(3-三甲氧基硅基丙基)氯化铵, 烷基二甲基苄基氯化铵和二癸基二甲基氯化铵.

最近的文献揭示了表面结构对抗菌性能的影响作为一个 针像表面 由3-(三羟基硅基)丙基二甲基十八烷基氯化铵与表面结合形成的结构,当微生物接触到表面尖刺时,通过破坏微生物的外膜来摧毁微生物.

化学蒸汽沉积 二氧化钛 在紫外线照射下具有光催化活性. 它的自洁性是由于它的强氧化能力,从而产生抗菌作用, 抗病毒和抗真菌活性.

超疏水表面 接触角通常在150度或更大范围内吗. 该表面结构的特征是针状微结构与提供低表面张力的组件相结合. 这种表面结构在降低微生物粘附表面的能力从而赋予抗菌活性方面也有效果.

有关选择材料以增强疏水性的附加信息, 请导航到 www.ulprospector.com (EU).

资源:

  • 有机涂料,科学与技术,弗兰克·N. 琼斯等人.al.,威利 & 儿子,2017
  • 探勘者
  • PCI杂志
  • C & 在新闻
  • 新材料科学与技术“,
  • 维基百科
  • 全球市场的见解

木塑复合材料和中密度纤维板静电喷涂强化技术

Atman Fozdar1, 罗纳德·Lewarchik1”, Raviteja Kommineni1, Vijay Mannari2 ; 腾讯五分彩1, 密歇根, 美国; Eastern 密歇根 University2, 密歇根, 美国

摘要

随着粉末涂料配方的最新进展, 很有可能形成粉末 适用于对温度敏感的表面,并使用红外或紫外固化在低温下固化的涂层. 然而, 粉末和液体涂料的静电应用仍然是一个挑战 使非传统基材(多孔基材,如MDF)具有可接受的附着力, 刨花板, 修剪 板和非多孔基板如木塑复合材料, 塑料复合材料, glass, 陶瓷等.) 并达到良好的输送效率. 这些基材表面处理不充分和/或不均匀 在应用之前,会导致表面不均匀, 膜层缺陷多,转移效率差.

腾讯五分彩官网的研究导致了快速干燥导电粘附促进剂(CAP’s)的开发 提高了粉末和液体涂层对非导电基板(如MDF)的附着力, 刨花板, 调整董事会, 木塑复合材料, 纤维增强复合材料, 腹肌, 聚碳酸酯, 改性聚苯醚GTXTM, SMC Polyolefinics等.; while at the same time improving transfer efficiency by dissipating static 负责. 的 腾讯五分彩官网的CAP技术快速干燥的能力允许在连续/输送生产中应用 其次是粉末和液体涂料的应用和固化. 在这个过程中使用CAP 无需预热, 等离子体处理和化学蚀刻塑料衬底 提高薄膜的外观和使用效率. 可UV固化以及低温LTC 粉末和液体涂层现在可以均匀应用,甚至在凹槽区域/法拉第笼区域. 这项正在申请专利的技术利用了新型导电材料与聚合物粘合 促进剂,同时提高柔韧性和界面附着力以及抗静电性能.

传统的提高表面导电性的处理方法是利用季铵盐分散(QAS)使被涂层的基材导电, 而湿敏的QAS导电处理具有水敏性和迁移性. 最后,QAS技术不能增强附着力和柔韧性.

介绍

在最近的聚合物组成的修改, 木塑件不仅用于建筑行业 户外装饰板还可用于汽车、家具、围栏、景观用材、操场设备等. 在那里 使用WPCs有几个优点,例如:

  • 使用再造物料
  • 比木制品的维护费用低
  • 比塑料复合材料具有更高的热稳定性
  • 比木材的尺寸稳定性更高
  • 低吸湿性
  • 更好的切削加工性能等.
图1:全球木材pc市场概况及年增长率.7

其中一个问题, 大多数WPC制造商和消费者所面临的问题是, 木塑板涂层的“可着色性”. 由于使用的聚丙烯和/或聚氯乙烯或大多数塑料的表面能较低, 大多数传统涂料对木材没有很好的附着力, 在极端高温/低温循环下,短时间后会导致分层.

在这个工作范围内, 粉末涂料被认为是最适合木塑复合材料的环保涂料,原因有以下几个方面:

  • 不挥发性有机化合物的仪器
  • 更高的传输效率(高达90-95%),
  • 可重复使用
  • 优异的涂膜性能(坚韧、耐用、坚硬、耐划伤)
  • 减少工艺时间和能量需求
  • 一步精加工.

然而,粉末涂层塑料和复合材料存在一定的挑战. 例如,

  • 静电喷涂粉末涂料在非导电木塑板上的应用, MDF, 刨花板和塑料复合材料
  • 粉末涂料在低表面能木塑板上的附着力
  • 由于粉末涂层的热偏转温度低,选择合适的粉末化学成分,使其在低温下固化.

粉末涂料在中密度纤维板上的应用也在此研究范围内, 因为粉末喷涂中密度纤维板时,采用传统的方法如预热中密度纤维板,会产生与外观和成膜有关的多重问题,

  • 脂肪边缘,
  • 边缘开裂,
  • 销孔,
  • 外观和膜厚不均匀,
  • 能够在隐蔽的区域或视线以外的区域涂漆

下面介绍克服上述挑战的方法.

表面电阻率

图2列出了导电材料的表面电阻率分类.

表面电阻率分类的量化:

防静电

  • 衰减率(秒衰减),在12%的相对湿度下,5000到50伏
  • 标准:MIL PRF 8705d, NFPA 56A 静态耗散(ESD)

静态耗散(ESD)

  • 表面电阻率(欧姆/平方)
  • 表面电阻(欧姆)
  • 标准:ASTM D257, ESD STM11.11、IEC 60079-0导电

导电

  • 体积电阻率(Ohm-cm)
  • 表面电阻率(欧姆/平方)
  • 标准:ASTM D257 EMI/RFI屏蔽

EMI / RFI屏蔽

  • 屏蔽效能(衰减分贝)
  • 标准:ASTM D4935
  1. 用于粉末涂料的成功应用(外观均匀, 薄膜的形成和沉积 粉末颗粒在基板上以及在没有直接视线的凹洞区域 应用)在WPC和塑料基板上, 基底的表面电阻率要求小于108

欧姆/方(来自腾讯五分彩官网之前发表在《腾讯五分彩》,20171). 因此,将它 在导电、静态耗散范围,如图2所示.

在腾讯五分彩官网的研究范围内, 腾讯五分彩官网评估了不同类型的导电剂,如季铵盐 化合物(QAS), 炭黑, 石墨烯以及导电纳米粒子(功能化和/或非 功能化).

确定最合适的导电剂, 腾讯五分彩官网配制了一种DOE,并在不同的负载下用不同的导电剂涂覆了不同的多孔和非多孔的非导电衬底. 其表面电阻率见表1.

表1:不同类型的导电剂在不同载荷下涂层基板的表面电阻率.

Additional comments: * indicates proprietary material; Surface resistivity (Ohm/Sq) was measured using Monroe Electronics Model 272A和EDTM RC2175用于导电系统,按 ASTM D257.

表1中列出的表面电阻率结果差异很小,甚至没有差异 所有基质上的变化都非常接近.

除了传导性, 使用QAS有几个缺点, 因为它们是潮湿的, 过程和温度相关. 它们的迁移特性不能保证皮毛有足够的附着力 衬底或柔韧性.

用于导电炭黑, 为了得到足够低的表面电阻率,需要显著的高负载 可实现粉末涂料均匀成膜. 高负载导电炭黑 颜料还会导致“蜡笔”效果,对机械性能产生不利影响.

表1中的结果也证实,如果腾讯五分彩官网将导电剂的负载增加到某一点,那么表面电阻率的下降并不一定是实质性的或线性的. 因此,需要找到每种底物i的最佳用量.e. 多孔(如MDF)和无孔(聚碳酸酯, PC / 腹肌, glass和木塑复合材料,多孔性相对较低).

粉末涂料对塑料的附着力:

涂料和油墨工业面临的一个主要问题是液体和粉末涂料的附着力 WPC和塑料复合材料. 传统的处理方法有火焰处理、电晕处理等 放电, 气体等离子体, 紫外线照射或化学氧化可用于氧化的表面 增强附着力的基材. 氧化表面会增加表面能的极性贡献 并产生更多的极性位点成键而不显著改变色散贡献. 的 涂层最好在处理后不久应用,因为氧化会产生短期的自由基物种和 是部分可逆的吗. “辐射”技术的一个主要困难是实现均匀的表面 报道没有对, 哪个引入了断链,并可能导致内部的内聚失效 基片表面.

交联机理包括几种不同的酸官能团形成n -酰基脲的反应, 氨基酯与环氧化反应以及烷氧基硅烷的水解.

根据基板类型选择粉末涂层

并不是所有的wpc和塑料基板都能承受传统的160-200℃的高温固化 粉末涂料. 大多数塑料在如此高的温度下会软化、降解甚至熔化. 它会安全 在基板热偏转温度以下进行粉末涂料的喷涂和固化.

热偏转温度是聚合物在高温下承受给定负载能力的一种测量.

表2:不同塑料和可使用粉末涂料类型的热变形温度

CAP及粉末涂料的应用

将CAPs应用于木塑复合材料上, PC / 腹肌和MDF在10-14微米干膜厚度使用 高压喷雾枪在20 psi的空气压力喷嘴. 它们在环境温度下干燥/固化8-10 分钟.

紫外光固化光滑, 白色环氧粉末涂料,低温固化成黑色, 采用静电喷枪在涂有CAP涂层的基材上喷涂纹理环氧粉末涂料.

UV固化粉末涂料熔化固化规程:

UV固化粉先在120o℃下熔化3-4分钟,然后用中压h泡的传送带UV烘箱固化. 低温发黑、有纹理的环氧粉末涂料在130o℃固化8分钟

图3:未涂层和涂层的PC / 腹肌
图4:未涂层和涂层的木塑复合材料
图5:未涂布和涂布的弧形瓷砖

此外,还进行了Positest拉离附着力测试,以确定界面附着力. 多个 用20mm的胶粘剂进行了粘结试验,确定了涂层失效与涂层的界面 发生故障的力/区域.

用Positector B100/B200测量了CAP和固化粉末涂层的干膜厚度, 超声波薄膜测厚仪.

表3:ASTM D4541 Positest AT-A拉离附着力试验
图6:粉末涂料在木塑复合材料上的粘结失效
图7:涂层的MDF (左) 和塑复合 (右) 经过交叉拉拔和粘合试验. 图7显示了MDF和WPC基体内聚失效. 未观察到粘连失效.

结论

  • 电容保证了负电荷粉末粒子在静电作用下的充分消散 喷涂设备以及促进界面附着力.
  • 在无孔衬底上,薄膜厚度较低时,CAPs工作效率更高. 在多孔 由于某些材料被多孔吸收,需要较高的薄膜厚度的衬底 底物.
  • CAPs与多孔衬底形成化学和机械结合,导致高拉离 与PC / 腹肌复合材料等无孔基板相比,结合强度更高.
  • CAPs使粉末涂料成功应用于各种WPCs、塑料复合材料、 中密度纤维板,装饰板,混凝土和瓷砖,陶瓷(均匀,成膜,涂层能力 凹陷区域等),无膜缺陷,如脂肪边缘销孔,水泡,边缘裂纹等.
  • CAPs可以显著提高液体或粉末涂料在塑料上的转移效率 具有复杂几何形状的复合材料.

未来的发展方向

  • 减少干膜厚度(DFT)用于更薄的薄膜应用(3-6微米).
  • 通过改变反应物质的组成来增加交联密度.
  • 将干燥到触摸的时间从8分钟减少到3-4分钟.
  • 涂层WPC和MDF材料的加速风化和热循环电阻 (循环暴露于极热及极冷环境).

参考文献

  1. Fozdar一.Mannari V. “用于非传统基材粉末涂料的低VOC静态耗散涂料的开发.欧洲涂料杂志,2017年4月.
  2. 卡洛斯·L.阿尔梅达P. 导电聚合物:合成、性能和应用(聚合物科学与技术).
  3. Cudazzo M / R. Knofe. 低导电性基材粉末喷涂:非金属工件和部件的新型粉末喷涂工艺,”1998年1月.
  4. 高年代.,朱镕基X.P和Jesse (Jingxu) Zhu. 2016年9月《塑料构件粉末涂料.
  5. Schwarb R.来说米. 热敏性基材的紫外光固化粉末涂料.CoatingsTech, 2010年7月.
  6. Zeren S, Huguenard S. 紫外光固化粉末涂料:中密度纤维板的白色厚面漆配方.国际表面涂料B部分:涂料交易87号. 2(2004年6月).
  7. 2017年“全球木塑复合市场”锡安市场调研.

沉淀:影响颜料沉淀和稳定性的因素

介绍 -颜料分散过程的第一步是颜料的润湿和分离. 然而,如果颜料分散不稳定, 絮凝1 (图. 1、2)会有结果. 絮凝是颜料颗粒相互吸引形成松散的聚集体的结果,这些聚集体可以在温和的剪切下重新分散.

当颜料颗粒相互强烈吸引时,粘结剂或 聚集 粒子的概率. 团聚体 (由树脂或润湿剂包裹的化学结合的颜料聚集物)不能轻易地再分散. 絮凝 在油漆上应用低剪切能逆转吗. 絮凝 会对颜色的显现、光泽和遮盖有不利影响吗.

无花果. 3:原色颗粒与絮凝、凝聚的关系 MDPI.com

获得颜料稳定的两个主要机制是 空间 和 负责. 负责排斥, 带有同种电荷的粒子表面相互排斥(更适用于水性系统, 无花果. 4)而在溶剂型涂料中,空间稳定是更常见的机理. 5). 适当稳定的颜料分散剂可以防止絮凝和结块.

无花果. 4:电荷斥力稳定机制 陶氏涂料.com
无花果. 5:空间稳定机制 Inkline.gr

颜料在水性介质中的分散原理与无机溶剂介质相同:即, 合适的润湿, 颜料分散与稳定. 然而, 水的表面张力和高极性使它在润湿低极性颜料时更成问题. 在许多情况下, 水与颜料表面强烈地相互作用, 使颜料表面的分散剂不稳定. 确保颜料分散均匀稳定(消除颜料) 絮凝 除一种颜料外的其他颜料). 第三, 使用适当的润湿剂/表面活性剂有助于改善极性和 表面张力 色素之间的关系 色素不稳定.

氧化铁等无机颜料, 二氧化钛, 碳酸钙, 氧化锌, 和二氧化硅, 碳酸钙、硫酸钡和许多其它填料颜料具有极极性的表面. 然而,仅用水通常不能充分湿润颜料表面. 因此,他们需要一个 表面活性剂 湿润和稳定分散.

也有许多颜料厂家供应 表面处理颜料 帮助颜料稳定. 许多厂家通过添加一层无机氧化物来改善颜料的润湿性,来修改有机颜料的表面以增加极性.

颜料稳定化的讨论不可能不考虑其作用 色素沉淀 随着时间的推移.  这些因素都影响颜料的沉降程度和抗硬沉降性:

  • 颜料分散的质量
  • 颜料颗粒大小
  • 吸油
  • 形状
  • 分布
  • 色素密度
  • 油漆粘度

要更全面地讨论这些参数对颜料的硬沉降和稳定性的影响,需要几篇文章来充分描述.  然而, 图6给出了颜料和颜料参数与颜料沉降的简化关系.

无花果. 6:参数与沉降的关系

最后, 使用适当的触变性有助于建立足够的粘度和网络结构,防止颜料硬沉淀. 合适的触变性可以通过几种不同的机制提高耐硬沉降的能力.

  • 通过增加低剪切粘度来提高抗硬沉降能力
  • 与颜料形成联结,以降低沉降颜料层的有效密度.

然而, 必须确定触变剂和分散剂之间有可接受的相容性. 触变性通常用于促进软沉降,包括用季铵盐化合物处理的粘土,以提供更高的有机亲和性的溶媒涂层. 凹凸棒石粘土可用于水性和溶剂型涂料, 由于针状粘土颗粒相结合,粘度增加,在剪切下容易分解. 其他聚合物增稠剂可以有效地增加粘度和促进易于再分散的软沉降, 如:

  • 细粒二氧化硅
  • 蓖麻油衍生物
  • 基本的磺酸钙
  • 胶态硅酸铝

要阅读文章的其余部分,请点击 在这里 去UL勘探者.

__________

Ron Lewarchik,文章作者 & 腾讯五分彩官网总裁

作为一个特约作家, 罗恩在涂料工业中撰写与配方有关的文章. 他还担任勘探者材料搜索引擎的顾问, 就数据库内的优化和组织材料相关问题提供建议.