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快速增长的直接金属涂层部分

直接到金属涂层(DTM) 涂料行业是一个快速增长的领域吗. 这一增长与效率提高导致的成本降低有关, 节省时间和更少的生产步骤. 这些涂料用于重型建筑行业,建筑产品和产品整理. 许多此类应用要求在苛刻的暴露条件下(如石油钻探)具有良好的性能, 离岸石油钻井平台和铸造厂. DTM涂料的年复合增长率估计在10%左右. DTM涂料采用喷涂、刷涂、滚涂和卷涂. 基材包括铝,冷轧钢,热轧钢和涂层金属(例如.g. 热镀锌钢、镀锌钢、镀锌钢及镀金属).

通过定义, DTM涂层直接应用于金属表面,具有粘附能力,而不需要广泛的清洁或预处理. 理想情况下,这些涂层可以一步直接应用到金属上. 然而, DTM涂层也可以由一层底漆和一层面漆组成,应用于经过适当准备的金属表面,以消除表面污染物和氧化物. DTM涂层的主要优点是不需要多步清洗操作, 涂装前的预处理和密封. 目前的DTM技术包括溶剂型、水性和高固体型. 它们可以是单组分或双组分丙烯酸, 环氧树脂或聚氨酯, 或由不饱和聚合物/低聚物组成,通过聚合固化.

基材润湿图像-了解有关直接到金属涂层的更多信息

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:

  • 基材的润湿
  • 最初的附着力
  • 长期附着力和耐腐蚀性

基材的润湿

金属表面润湿 影响初始黏附的主要因素是什么. 如果涂层不容易扩散或湿润表面,附着力将受到不利影响. 用另一种方式说明这一点——基材的表面张力必须高于所涂涂层的表面张力,以确保良好的流动和平整. 在上面的图表中, 蓝色的球体代表颜料滴, 黄线代表金属表面. 右边的液滴完全润湿了金属表面,从而提供了提供粘附的最佳机会.

有两种方法来确保良好的基材润湿. 从底物的角度来看, 例如,第一种方法是增加基材的表面积, 通过磨损和/或喷砂. 该工艺还去除金属氧化物和氢氧根层,以提供更易于形成更持久的表面粘结. 第二种方法是对涂层进行改性,以保证良好的润湿性.g. 降低表面张力),通过添加适当的润湿剂以及可降低表面张力的溶剂或助溶剂.

一旦达到充分的初始润湿, 第二个需要考虑的是回顾导致初始金属粘附的因素.


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最初的附着力

最初的附着力 可以定义为涂料固化后与基材表面的附着力质量, 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等试验来量化 十字开口胶带粘合 和/或ASTM D 4541 涂层的拉脱强度 它以磅/平方英寸为单位来量化附着力. 需要加强的一些注意事项 最初的附着力 从漆膜蒸发后的挥发物包括:

  • 具有促进与金属表面结合的官能团的树脂系统
  • 存在合适的粘附促进剂和偶联剂
  • 交联的数量和类型

具有官能团的树脂体系

能够与金属表面的氧化物和氢氧根层形成氢键或共价键的树脂和交联剂系统通常提供最佳的初始粘附性. 长期的粘附和防腐依赖于树脂骨架和交联.

金属衬底-了解更多关于直接到金属涂层

存在合适的粘附促进剂和偶联剂

为了促进附着力,树脂和交联剂含有过多的 活跃的氢供体和接受基团 应该使用. 这种树脂含有下列一个或多个官能团:

  • 羧基(供氢基)
  • 胺(氢接受基)
  • 羟基
  • 酰胺
  • 氨基甲酸乙酯
  • 磷酸盐(所有氢接受或释放)

交联的数量和类型

因此,这就解释了为什么环氧树脂与氨基酰胺基团交联(羟基, 醚, 氨基和酰胺官能团), 聚氨酯和聚氨酯(例如,来自湿固化聚氨酯)对金属表面具有优异的附着力. 因此,它们被广泛地直接用于金属应用.

a的添加 适合硅烷偶联剂 还可以增强初始和长期粘附性能. 偶联剂是一种由分子一端的反应基团(Y)组成的分子,用于与聚合物链上的官能团(- Si - OR)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

在上面的分子中, 与硅相连的-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, 甲基丙烯酸酯或乙烯基. 该反应首先涉及烷氧基水解形成硅醇,硅醇与金属表面的羟基进一步反应. 另一端, 或Y部分, 偶联剂的一种与树脂骨架上的官能团反应.

公式2 -了解更多关于直接到金属涂层

表一-三烷氧基有机功能硅烷的例子及其应用

R =反应组开r(哟3)或r(哟2CH3)R族反应活性硅烷例子三烷氧基硅烷反应应用程序
氨基环氧树脂的功能 3-aminopropyl-triethoxysilane与- oh在表面以及自交联形成- Si - O - Si -涂料的 玻璃以及Al, Zr, Sn, Ti和Ni的氧化物
环氧树脂氨基功能3-glycidyloxypropyl trimethoxysilane与- oh在表面以及自交联形成- Si - O - Si -涂料 玻璃以及Al, Zr, Sn, Ti和Ni的氧化物
Meth-acrylate丙烯酸树脂聚合3-methacryloxypropyltrimethoxysilane与另一个硅烷自交联形成- Si- O - Si-并在表面与- oh结合湿固化树脂 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湿气固化树脂,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与- oh在表面以及自交联形成- Si - O - Si涂料的 金属氧化物和无机氧化物,也滋润治愈
硅烷SIVO溶胶-凝胶法不含VOC的水性表面处理 适用于各种金属和表面

长期附着力和耐腐蚀性

最后,提供 长期粘接和防腐, DTM底漆应采用优质树脂体系配制, 含有防腐蚀色素,抗水分渗透. 后一种质量可以通过增加疏水性和交联密度来实现. 持久防潮底漆还具有抗固化膜水解的能力.

图2说明了可以通过提供良好基材润湿性的配方实现的腐蚀保护类型, 极好的初始粘附力, 长期耐腐蚀,高疏水性.

图2. Rust armor底漆,双组分聚氨酯面漆,由Chemical dynamics公司配制,采用高交联树脂体系,含或不含疏水性颜料改性(SNTS).

10,ASTM B117适当配方的直接涂到金属2涂层涂料系统的盐雾(底部一排代表已去除的漆膜).

表面涂层的图像-了解直接到金属涂层

长期耐腐蚀是一个重要的考虑因素,同时选择树脂/涂层系统,提供湿附,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,透湿率和透氧率降低. 除了, 低渗透率有助于提供湿性附着力,因为当涂层从使用环境中去除时,会有更少的水吸附. 具有大量芳香特性的树脂(双酚a基环氧树脂), 聚碳酸酯和苯乙烯树脂) 低氧渗透性. 卤化树脂,如氯乙烯, 共聚物, 氯化橡胶和含氟聚合物如聚偏氟乙烯都具有低水溶性,因此 低透湿率1 (见表二).

总之, DTM涂层阻腐蚀的配方是一项复杂的工作,取决于金属基体, 服务环境, 颜料等级和树脂类型的选择. 有关树脂和材料选择的更多信息,以制定防腐蚀涂料, 请浏览 www.ulprospector.com.

来源:

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

引用:

勘探者知识中心 而且 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.al. (2017)有机涂料,科技,第四版.

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