智能涂料-智能的选择

有很多定义 聪明的涂料但它们都有一个共同的特征,那就是能够感知环境并与之互动. 智能涂料除了具有传统的保护和装饰性能外,还具有额外的功能价值. 透明市场研究公司(Transparency Market Research)的一份报告预测,全球智能涂料市场将以每年29倍的复合增长率扩张.到2024年,销售额将达到10亿美元.

智能涂料中的外部刺激

智能涂料中的外部刺激因素可能包括以下特性:

  • 防腐
  • Antifingerprinting
  • 防污
  • Antimicrobiological
  • 抗真菌
  • Color-shifting
  • 容易清洁
  • 电致变色的
  • 疏水
  • 亲水
  • 防冰
  • 光伏
  • 压电
  • 压磁性
  • 自愈
  • 太阳热反射
  • Super-疏水
  • 热变色

这些涂层性能可通过使用新型专用添加剂获得, 颜料和/或聚合物.

Icephobic涂料 要么在附着力差的表面上阻止冰的形成,要么促进表面上形成的冰的释放. 防冰涂料应用于飞机工业、风力涡轮机和电力线路. 有两种类型的冰形成是有问题的.

  • 雾凇冰,更俗称霜
  • 眩光冰, 更常称为釉冰, 形成一层连续的液态水在表面结冰. 眩目的冰在电线和飞机上尤其危险.

防冰涂料可以配制成霜冰或眩目冰,但不能两者都适用. 对于眩光冰,一定程度的疏水性是必要的, 然而,许多超疏水涂层的表面结构实际上可以增强冰的附着力. 超疏水涂层的低表面极性和表面结构使得表面的疏冰性比基于接触角的预期要小. 图1说明了.

图1 -了解更多关于智能涂料的知识

一些研究表明,聚氨酯弹性体涂料比结构相似但在本质上更玻璃化的涂料具有更少的冰附着力. 其理论是,聚氨酯弹性体涂层的表面会引起固体冰与表面有悬垂链的轻交联聚氨酯或硅酮弹性体结构之间的滑动.

其他方法利用一些表面的凝固点降低或向低表面张力的涂层中添加油. 最后, 一些涂层利用添加剂来增加冰成核所需的过冷度.

自我修复涂料

所有涂层在使用期间都容易受到划伤和磨损. 划伤和磨损不仅对外观有不利影响, 但如果涂层被应用在可氧化的金属表面,则会进一步降低有效寿命.

Seongpil一个等.Al研究了基于胶囊或纤维的自修复技术. 一旦涂层被划伤, 含有催化液体可聚合材料的微或纳米胶囊(e.g. 干燥油,二环戊二烯)被释放到划痕中. 图2说明了基于胶囊或纤维的自愈合技术. 一旦胶囊破裂, 聚合的发生填充了空隙,减少了水分的进入,从而提高了涂层的耐腐蚀性能和外观. 基于热塑性聚己内酯(e-己内酯)的纤维分布在环氧基体中,是自修复技术的一个例子,当暴露在热中时,可恢复膜的完整性.

图2-基于胶囊或纤维的自愈合涂层

图2 -了解更多关于智能涂料的知识

环境传感涂层

能够对环境的变化做出反应, 这些涂料可用于多种用途. 例如,一些水性室内涂料含有一种染料,由于暴露在室内光线下或在干燥过程中pH值的变化而变色. 干燥后,颜色的变化,例如粉红色或紫色,有助于表示 足够的覆盖率 在同样颜色的底毛上.

含有pH敏感染料和荧光分子的涂料也被用于 检测腐蚀. 另一种方法是在环氧涂层中使用罗丹明b基掺杂剂来检测钢和铝的腐蚀,因为它对pH值的降低和铁的存在都有响应+++ 离子.

智能涂料另一个快速发展的领域是涂层的使用,改性,以抵抗病毒或细菌的表面定植. 大多数表面含有微量的营养物质,如糖, 帮助微生物生长和繁殖的油或磷.


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抗菌涂料

抗菌涂料有多种用途,包括医院, 厨房, 公共浴室, 交通运输(出租车, 超级汽车, 飞机上)、扶手和门把手上. 已经成功使用的添加剂包括在各种粘合剂中含有银的材料,或吸附在多孔表面上,以使缓慢释放和提高寿命. 季铵盐也具有抗菌活性, 季铵盐对病毒和真菌更有效. 铜也提供一些抗菌活性,以及有机基础的抗菌剂,如三氯生.

表1 -其他智能涂层应用概述

涂层类型主要刺激智能响应
太阳能反射使用掺杂的混合金属氧化物反射红外能量光色和暗色阳光提供冷却面,节省空调成本
压电颜料受力时产生电流(pb - zr -钛酸盐)振动当受到机械应力时产生电压
压磁多晶材料受到应力时会产生磁场振动受到机械压力时产生磁场
热变色液晶和亮色染料随温度变化而变色温度指示温度在指定范围内的变化
电致变色的当接触电流时会改变颜色的聚合物电解质电流颜色变化,审美情趣,指示
疏水/亲水表面改性结合调整表面张力水分调节水接触角排斥(疏水)或吸湿(亲水)

有关材料选择以增强疏水性的其他信息, 请导航到 www.ulprospector.com (EU).

  • 有机涂料,科学与技术,Frank N. 琼斯等人.al.,威利 & 儿子,2017
  • PCI杂志
  • 科学指引
  • 形状记忆辅助自愈合涂层,2013,材料科学与工程
  • 透明市场研究:智能涂料市场-全球行业分析, 大小, 分享, 增长, 趋势, 和预测2017 - 2025
  • 安圣弼,李敏旭,亚历山大L. Yarin,山姆年代. 尹, 抗腐蚀外部自愈研究进展:微胶囊体系与核-壳维管网络体系的比较, 化学工程杂志, 卷344, 2018, 206 - 220页, ISSN 1385 - 8947, http://doi.org/10.1016/j.cej.2018.03.040.

视图, 这里提出的意见和技术分析是作者或广告商的意见和技术分析, 不一定是UL公司的勘探者.com或UL有限责任公司. 所有内容受版权保护,未经UL或广告客户事先授权,不得转载. 本网站的编辑可能会不时核实其内容的准确性, 澳门买球对作者所犯的错误不负任何责任, 编辑人员或其他投稿人.

快速增长的直接金属涂层领域

直接到金属涂层(DTM) 是涂料行业快速增长的一部分吗. 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工业,建筑产品和产品整理. 这些应用中的许多都需要在高要求的暴露条件下(如石油钻井)发挥性能, 近海石油钻井平台和铸造厂. DTM涂层的复合年增长率估计在10%左右. DTM涂层采用喷涂、刷涂、卷涂等方式. 基材包括铝、冷轧钢、热轧钢和涂层金属.g. 热浸镀锌钢、galfan、galvalume、电镀锌钢及电镀金属.

通过定义, DTM涂层直接应用于金属表面,不需要广泛的清洗或预处理即可粘附. 理想情况下,这些涂层可以一次性直接涂到金属上. 然而, DTM涂层也可以由一层底漆和一层面漆组成,涂在经过适当处理以消除表面污染物和氧化物的金属表面. DTM涂层的主要优点是它们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、水性和高固形物. 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-了解更多关于直接到金属涂层

在设计提供长期性能的DTM涂层时,有多个问题需要考虑. 这些包括:

  • 基材润湿
  • 最初的附着力
  • 长期附着力和耐腐蚀性较强

基材润湿

金属表面的润湿 影响初始附着力的主要因素是什么. 如果涂层不容易扩散或弄湿表面,附着力将受到不利影响. 换句话说,基材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流平性. 在上图中, 蓝色的球体代表一个油漆滴, 黄线代表金属表面. 右边的液滴完全润湿了金属表面,从而提供了提供附着力的最佳机会.

有两种方法可以确保基材湿润. 从基质的角度来看, 第一种是增加基底的表面积,例如, 通过磨擦和/或喷砂. 该过程还去除金属氧化物和氢氧化物层,以提供更易于形成更持久的表面粘结的表面. 第二种方法是修改涂层,以确保良好的润湿(e.g. 低表面张力)通过添加适当的润湿剂以及溶剂或助溶剂,可以降低表面张力.

一旦达到足够的初始润湿, 第二个需要考虑的因素是对初始金属附着力的影响.


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最初的附着力

最初的附着力 是否可以定义为涂料固化后与基材表面的附着力的质量, 但在自然风化和/或加速测试之前. 固化膜的初始附着力可通过ASTM D3359等试验来量化 交叉舱口胶带粘接 和/或ASTM D 4541 涂层的拉脱强度 粘附力的单位是磅每平方英寸. 增强的一些考虑事项 最初的附着力 挥发物从漆膜上蒸发后包括:

  • 具有促进与金属表面结合的功能基团的树脂系统
  • 合适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. 长期的粘合和防腐取决于树脂骨架和交联.

金属基板-了解更多关于直接到金属涂层

合适的粘附促进剂和偶联剂的存在

为了促进粘连,树脂和交联剂中含有过量的 活性的氢供体和接受基团 应该使用. 这种树脂含有以下一种或多种官能团:

  • 羧基(供氢基)
  • 胺(接受氢基团)
  • 羟基
  • 酰胺
  • 氨基甲酸乙酯
  • 磷酸盐(所有氢的接受或提供)

交联的数量和类型

因此,为什么环氧与氨基-酰胺基团交联(羟基, 醚, 氨基和酰胺官能团), 聚氨酯和聚氨酯(例如湿固化聚氨酯)对金属表面具有优良的附着力. 因此,它们被广泛地直接用于金属应用.

加a 合适的硅烷偶联剂 还能增强初、长期的粘附性能. 偶联剂是由分子一端的反应基团(Y)组成的分子,用于与聚合物链上的官能团与偶联剂的另一端(- 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, 附着在硅上的-OR基团可以是甲氧基或乙氧基, 分子的Y部分是官能团,比如氨基, 环氧树脂, 异氰酸酯, 丙烯酸甲酯或乙烯基. 该反应首先涉及烷氧基水解形成硅醇,硅醇进一步与金属表面上的羟基发生反应. 另一端, 或Y部分, 偶联剂的一部分与树脂主链上的官能团反应.

公式2 -了解更多关于直接到金属涂层

表一三烷氧基有机官能团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表面有- oh以及自交联形成- Si - O - Si -涂料的 以及Al, Zr, Sn, Ti和Ni的氧化物
环氧树脂氨基功能3-glycidyloxypropyl trimethoxysilane表面有- oh以及自交联形成- Si - O - Si -涂料 铝,锆,锡,钛和镍的氧化物
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-,表面有- oh湿固化树脂 提高附着力,物理和环境性能
N/AN/AN-octyltriethoxysilane形成- 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形成- Si - O - Si -潮湿固化树脂,提高附着力和膜的完整性. 也可用作a 水分清道夫
异氰酸酯羟基,氨基或巯基3-isocyanatopropyl-triethoxysilane表面有- oh以及自交联形成- Si - O - Si涂料的 金属和无机氧化物,也可保湿
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

长期附着力和耐腐蚀性较强

最后,提供 更长期的附着力和腐蚀保护, DTM底漆应采用优质树脂体系配制, 含防腐颜料,抗水分渗透. 后者的质量可以通过增加疏水性和交联密度来实现. 一种持久的防潮底漆还具有抵抗固化膜水解的能力.

图2说明了一种具有良好基材润湿性的配方可以实现的防腐类型, 一流的初始粘附, 长期耐腐蚀、高疏水性.

图2. 防锈装甲底漆,采用澳门买球排行App配方的双组分聚氨酯面漆,采用高交联树脂体系,加入或不加入疏水性颜料改性(SNTS)组合.

10,正确配制的盐雾直接对金属2涂层涂料系统(底部一排代表已去除的漆膜).

表面涂层图像-了解直接到金属涂层

长期的耐腐蚀性能是一个重要的考虑因素,与树脂/涂层系统的选择一样,要提供湿附着力,并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,水分和氧气渗透性降低. 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. 具有高芳香族特性的树脂(双酚a基环氧树脂, 聚碳酸酯和苯乙烯树脂) 低氧渗透率. 卤化树脂,如氯乙烯, 共聚物, 氯化橡胶和聚偏氟乙烯等氟化聚合物的水溶性都很低,因此 透湿率低1 (见表二).

总之, DTM涂层的防腐蚀配方是一项复杂的工作,取决于金属基体, 服务环境, 颜料水平和树脂类型的选择. 有关树脂和材料选择的更多信息,以制定防腐涂料, 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)有机涂料,科学与技术,第四版.

纳米级高性能保护

最初发表于 欧洲涂料之旅2019年07月08日

具有高交联密度的新一代防腐涂料技术. 作者:Atman Fozdar, Ronald Lewar- chik, Raviteja Kommineni,澳门买球排行App有限责任公司,美国.

图1:RA Exp1穿透铁锈与母材结合机理示意图.

一种提高性能的创新技术, 节省材料和人工成本,无需环氧底漆. 单组分聚合物渗透剂与腐蚀的母材发生反应,形成持久的结合,并增加结构的有效使用寿命. 这种涂层技术具有深远的潜力, 例如在海上应用中, 化学加工和汽车重漆.

低碳钢因其成本低廉,是各种应用中应用最广泛的合金之一, 货源丰富,制造方便. 但是钢的腐蚀是运输(e.g. 汽车、飞机、船舶)和基础设施.g. 管道, 建筑, 桥梁, 石油钻井平台, 炼油厂)工业,直接影响其结构的完整性, 导致与钢结构的安全和维护有关的问题. 根据NACE国际[2]发表的研究, 腐蚀造成的损失超过2美元.每年5万亿. 有不同的方法来对抗腐蚀,比如, 使用防腐衬里, 电镀, 有机聚合物涂层和化学气相沉积. 在金属基材上涂上有机保护层, 特别是铝和钢, 是一种有效的方法来保护这些基质免受严重腐蚀环境. 有机涂层可以通过三种主要机制最大限度地减少金属基材的腐蚀:屏障, 牺牲和抑制.

由于各种原因,澳门买球经常看到钢结构腐蚀的早期迹象. 这可能是由于表面处理不良或防护涂层的应用,也可能是酸雨等环境因素造成的, 高湿度, 温度变化, 水气凝结, 化学烟雾, 如果建筑物淹没在水或土壤中,则会有溶解气体. 在上述因素中, 不当的表面准备是导致钢结构腐蚀的最重要因素之一,可能导致结构完整性和结构在其有效使用寿命结束前的损失. 是否有办法在观察到最初的腐蚀迹象后保护结构, 不需要进行劳动强度大的工作,比如去除涂层, 清洁——荷兰国际集团(ing), 预处理和重涂应用, 这样可以显著提高其使用寿命, 更有效率和更经济.

表1:RA Exp1与其他体系的理化性质比较.

结果一览

  • 澳门买球开发了一种单组分聚合物渗透剂,可用于清洁或轻微腐蚀的钢/铝表面,也可用于表面预处理.
  • 涂层含有纳米活性材料,首先穿透铁锈,然后迁移到未腐蚀的金属表面, 聚合形成高度交联的保护性网络.
  • 经过清洁预处理的钢表面的结果可以超过10,000小时的盐雾,表面涂层时无水泡或划痕蠕变.
  • 新的创新技术提供了更好的性能, 无需环氧底漆, 节省人工和材料成本.

实验

RA Exp1中使用的低分子量低聚物的一个独特方面, 在树脂骨架和低分子量活性稀释剂上是否普遍存在三种类型的反应性不饱和. 这三种类型的双键提供了一种协同固化机制,导致辅助固化性能和高交联密度,抑制可溶性盐和水分的渗透. 该树脂共混物与有机改性水合正磷酸盐锌铝钼锌和5-硝基异邻苯二甲酸锌等缓蚀颜料及独特的导电颗粒配合使用,可进一步提高其耐蚀性. 图中显示了RA Exp1如何穿透锈蚀 图1. 穿透基板表面后, 低分子量不饱和单体和低聚物, 与其他反应位点的化学键/交联, 形成一个高度交联的网络,不渗透水分和其他可溶盐,导致腐蚀加剧.

通过加入超疏水纳米织构二氧化硅[3],制备了RA Exp1的疏水和超疏水变异. 这种添加剂自然是超疏水的,具有亲/疏水位点,并产生体积疏水涂层. 因此, 即使固化涂层的表面由于现场的正常磨损而磨损, 下面的几层仍然会防潮. 澳门买球对RA Exp1(添加和不添加添加剂)和双组份聚氨酯面漆(添加和不添加添加剂)进行了单独的实验设计。.

在盐雾测试中演示的保护

研究了添加RA Exp1和不添加RA Exp1对冷轧锌镍钢基体的影响, 在干膜厚度为125 μm (DFT)的情况下,分别在表面涂上含有添加剂和不含添加剂的2k聚氨酯涂层. 根据ASTM B117标准,在盐雾柜中进行盐雾试验, 之后所有面板在室温下固化7天. 带有人工缺陷的涂覆板(划痕尺寸为106毫米× 2毫米), 使用1毫米划线工具创建),用于加速腐蚀过程. 所有涂层板以45°的角度放置在测试室中,并暴露于5.0 wt.% NaCl溶液,40°C. 凝结水收集速率和相对湿度≥1.0 to 2.0 ml/h / 80 cm2(水平收集面积)和95%. 对涂层的保护性能进行了进一步研究,重点研究了涂层表面腐蚀或损伤区域的大小和分布,000小时的盐雾暴露.

图2 显示了10,000小时盐雾博览会-当然, 四种体系中有三种以RA Exp 1为底漆,一种是2K聚氨酯面漆,没有划痕或表面起泡和/或腐蚀. 前四张照片显示的是10年后的不同系统,000小时的盐雾展示-当然,下面四张照片显示了在使用脱漆器去除涂层底部一半后,涂层(相同系统)下的腐蚀程度.

导电纳米颗粒的低阻抗

通过对磷酸锌预处理冷轧钢进行电阻抗试验,研究了RA Exp1的阻隔防护性能, 并与市场上现有的基于常规双组分环氧树脂和湿固化聚氨酯体系的涂料进行了比较. 三电极涂料测试池(参比电极:饱和甘汞电极(SCE)), 对电极:工作电极:钢试样14.6 cm2面积)进行EIS测量[1]. 阻抗定量在开路电位(OCP)下进行,OCP保持在频率范围0.1至100 KHz,振幅正弦电压±60 mV. 4个样品(RA Exp1, 2k环氧树脂和2个湿固化聚氨酯样品)浸泡在40 mL NaCl溶液(3.5 wt.%)和EIS测量在40天内完成.

最初的波德和奈奎斯特图(图3一 & 3b 表示所有涂层变化均表现为高阻抗的电容性行为. 与其他对照样品相比,RA Exp1的阻抗值相对较低, 哪些可以归因于涂层的导电/抗静电性质,这是由于添加了导电纳米颗粒和添加剂,以提高耐腐蚀性.

图2:ASTM B117, 10000小时盐雾暴露.
图3a: RA Exp1, 2K环氧树脂,湿气固化聚氨酯 & 2(初始). 图3b: RA Exp1, 2K环氧树脂,湿气固化聚氨酯的Nyquist图 & 2(初始).
图4a: RA Exp1, 2K环氧树脂,湿气固化聚氨酯 & 2、经过50天(1000小时)的暴露.
图4b: RA Exp1, 2K环氧树脂,湿气固化聚氨酯的Nyquist图 & 2、暴露50天(1000小时)后.

对电解质扩散有更大的抵抗能力

图6 展示了一种用于受半渗透涂层保护的金属基板的简化等效电路, 忽略可忽略的涂层电阻大小. 等效电路网络中元件的值可以直接表征涂层的性能. 通过拟合等效电路模型提取的孔阻力(Rp)值作为暴露时间的函数,可用于比较各种涂层体系的性能并对其进行分级. 图5 显示了一个包含孔隙阻力(RP)对. 曝光时间(小时), 这表明,2K环氧树脂的Rp随时间的增加而降低,而, RA Exp1, 湿固化氨基甲酸乙酯1和氨基甲酸乙酯2对氨基甲酸乙酯1几乎不变,暴露在3.5% NaCl溶液.

浸泡1000小时后,湿固化聚氨酯样品的阻抗值 & 2明显下降,而RA Exp1和2K环氧树脂的阻抗值保持不变,没有明显下降. 所示 图4一 & 4b,湿固化聚氨酯2的性能由1不变变为2不变. This could be due to the diffusion of electrolyte to 涂层 和 substrate interface; hence, 涂层层下可形成双层涂层. 其他样品包括RA Exp1, 没有观察到这种行为,这表明涂层更能抵抗电解质和可溶性盐的扩散.

RA Exp1, 2 k环氧树脂和各种潮气聚氨酯系统喷雾应用清洁预处理的冷轧钢材磷酸锌和沙地的冷轧钢材板在125μm干膜厚度(DFT)和在环境温度下可以治愈一段7天前描述的物理和机械性能. 表1 提供了新技术与其他系统的物理和化学性质的比较.

图5:孔隙阻力(Rp) Vs. 曝光时间.
图6:EIS测试等效电路图.
图7:RA Exp1、2K环氧树脂和湿固化聚氨酯的TGA曲线/分解温度 & 2.

在极端条件下的潜在用途

对RA Exp1、2K环氧树脂和湿固化聚氨酯1进行热重分析(TGA) & 2. 结果表明,RA Exp1的分解温度较高,为463.而其他涂层的分解温度为430-440℃(图7). 这项研究证实,RA Exp1可用于涂层暴露在高温等极端条件下的环境.e. 锅炉、化工设备、压力容器等.

高性能双层防腐保护

这项新技术极大地提高了金属基板的耐腐蚀性,如:预处理铝, 锌镍处理的冷轧钢, 轻锈钢和经磷酸锌处理的冷轧钢表面涂有RA Exp1. 结果表明,更好的面部抗水泡, 与在此工作范围内测试的所有其他系统相比,耐蠕变性能和总体耐腐蚀性更好. 根据TGA分析,较高的分解温度表明RA Exp1可能用于高温应用. 不同的乙烯基聚合反应和RA Exp1的氧化固化反应动力学尚未完全确定,仍然是一个研究的课题.

该技术的潜在应用领域包括:用于维护和维修的高性能防护涂料, 汽车再加工, 工业应用, 产品完成, 海上应用,如石油钻机和炼油厂, ACE行业, 还有锅炉, 化学加工设备和压力容器.

总之, 这种新一代的创新防护涂层和超疏水防护涂层在两层体系中提供了业界无与伦比的防腐蚀保护.

问Atman Fozdar 3个问题

为了达到最佳效果,您建议在什么样的温度下固化? 涂层 能否在环境温度下固化,类似于大多数涂料的固化维护和 在现场修复应用,但固化也可以通过热烘烤加速. 环境赖斯- 在7天之后就能达到完全的性能.

你在现实条件下测试了实验室结果吗? 主体涂层已被应用 在多种基体上,如冷轧钢, 磷酸锌冷轧钢, 热轧钢, 2024 & 7075铝预处理六价铬封口剂,镉处理面板(使用 (航空航天)与锌镍处理基板(用于航空航天和汽车). 加速者- - - - - - UV-A暴露,ASTM B117盐雾,克利夫兰冷凝湿度测试 随着现实生活暴露在一些温暖的气候地区附近沿海地区目前 被测试.

你提到的高温负载膜还能抗腐蚀吗? 涂层 温度超过350-400℃但低于450℃且饱和的物品 蒸汽暴露在几周的盐雾暴露后表现良好(正在进行的测试). 然而, 该测试是在受控实验室条件下进行的. 现场评价仍然是一个调查的主题.

[1] MertenB.电化学阻抗谱(EIS)报告“ST-2016-7673-1”2015.
[2] NACEInternational-http: / / inspectioneering. com/news/2016-03-08/5202/nace-study-估计全球-成本- 25万亿-腐蚀的安. 2016
[3]辛普森J. 等. 2015年代表. 掠夺. 理论物理. 78 086501.

特写图片:来源:Nikolay Zaburdaev - stock.adobe.com

显著提高传输效率

最初发表在 欧洲涂料杂志11 - 2018

用于非导电基板和复杂几何形状上静电喷涂的增强型技术. 通过自我Fozdar, 罗纳德·Lewarchik, 澳门买球排行App有限责任公司, 美国, 和Vijay Mannari, 东密歇根大学, 美国.

轻型汽车是塑料和高分子复合材料的重要市场, 在过去的五十年里有了显著的增长. 在其他原因, 这是由于与金属相比较便宜, 能够塑造复杂的几何形状, 减少体重, 由于减轻了重量,燃油经济性也提高了. 各种塑料和复合材料用于汽车内饰, 外壳, 电气系统, 动力系统和发动机部件. 其复杂的几何形状和基材的不导电性质意味着涂层不能使用静电喷涂, 是什么限制了传统喷涂方法的应用. 传统的液体涂层喷涂方法会造成传输效率的显著损失(根据基体的几何形状,约损失40- 60%)。, 所以这里有一个明显的市场机会.

粉末涂料被认为是最适合和环保的塑料涂料,因为, 例如:

  • 无有害挥发性有机化合物
  • 更高的首次传递效率(高达90- 95%),
  • 过喷可重复使用/回收.
  • 优异的膜性能(坚韧、耐用、坚硬、耐刮伤)
  • 较低的加工时间和能量要求.
  • 一步法加工制程.
  • 但是粉末涂料塑料和复合材料也带来了一定的挑战,例如:
  • 采用静电喷涂的粉末涂料

塑性塑料和复合材料.
ą在低表面能的塑料上粘附粉末涂层.
ą选择正确的粉末化学,在低温下固化

由于塑料和复合材料的热偏转温度低.

澳门买球已经开发了一种方法来克服这些挑战.
使用CAPs,无需预热和等离子处理 和化学蚀刻塑料衬底同时改善薄膜 外观及使用效率.

结果一览

  • 一种新的导电粘附促进剂(CAP)技术应用于连续/输送生产线, 干的很快.
  • UV固化以及低温固化(LTC)粉末和液体涂层现在可以均匀地应用于塑料复合材料的re- ess/Faraday cage领域.
  • 在低膜厚的无孔衬底上,cap工作效率更高.
  • cap可以显著提高液体或粉末涂层对复杂几何形状塑料复合材料的转移效率.
图1导电材料表面电阻率分类.

地表电阻率是关键

图1 根据表面电阻率对导电材料进行分类. 为粉末涂料在塑料基材上的成功应用, 衬底的表面电阻率必须小于108欧姆/平方(从澳门买球以前的工作发表在 欧洲涂料日报》 20171). 这将它置于导电、静态耗散的范围 图1. (澳门买球将成功的应用程序定义为统一的外观, 薄膜的形成和粉末颗粒的沉积在基板上以及在应用时没有直接视线的凹槽区域.)

表面电阻率分级量化:

Anti-static
衰减率(秒衰减),在12%相对湿度下5000到50v
标准:MIL PRF 8705d, NFPA 56A

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日,IEC 60079 - 0

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
屏蔽效果(衰减分贝)
标准:ASTM D4935

图2: (Left) Uncoated polycarbonate/ABS composite; (Right) polycarbonate/ABS coated with UV curable powder 涂层.

澳门买球评估了不同类型的导电剂,如四分之一 三元铵化合物(QAS)、炭黑、石墨烯等 导电纳米粒子. 确定最合适的电导率 Ity agent,澳门买球制定了实验设计和涂布各种 多孔与无孔、不导电的基材不同 各种负载下的导电剂. 它们的表面电阻率为 给出了 表1 & 图5 & 6. 这些结果显示很少或没有 差异是由于所有衬底的变化都非常小.

除了电导率,使用QAS有几个缺点- 是的,因为它们与湿度、工艺和温度有关. 它们的迁移性质并不能保证足够的灵活性或粘性 面漆与基材的接触. 对于导电炭黑,显著 高负载需要得到足够低的表面电阻率,以便 粉末涂层形成一层均匀的薄膜,使其变质 薄膜的机械性能.

表1 还表明,如果澳门买球加载导电剂超过一定的点,那么表面电阻率的下降不一定是实质性的或线性的. 澳门买球需要找到多孔基板(如MDF)和无孔基板(如MDF)的最佳用量.g. 聚碳酸酯、PC/ABS、玻璃、木塑复合材料,多孔性较差).

Figure 3: (Left) Uncoated 木-plastic composite (WPC); (Right) 木-plastic composite coated with UV curable powder 涂层.
图4:经Positest拉拔附着力试验后粉末涂料在木塑复合材料上的粘结失效.
图5:表面电阻率的对数(欧姆/平方)Vs. 总配方固体中电导率的百分比.

塑料上的粘附涂层

涂料和油墨行业面临着液体和粉末涂料对塑料的附着力的挑战, 尤其是热塑性烯烃. 传统方法如火焰处理, 电晕放电, 气体等离子体, 紫外线曝晒和化学氧化可用于氧化基材表面,以促进附着力. 表面氧化增加了对表面能的极性贡献,产生了更多的极性成键位点,而不显著改变分散贡献. 涂层最好在处理后不久应用,因为氧化产生短命的自由基物种,并且部分可逆. “辐射”技术的一个主要困难是在不过度处理的情况下实现均匀的表面覆盖, 是什么导致了链的断裂,并可能导致基板表面内的内聚失效.

改性聚合物附着力促进剂中卤素的含量决定了其与各种涂料体系的相容性. 一旦聚合物粘附促进剂与导电纳米颗粒分散, 它通过分散作用与塑料和复合基材结合并附着在上面. 卤化材料和接枝的官能团增加了CAP的极性,促进了CAP与基体和粉末/液体表面涂层的界面粘附.

图6:表面电阻率(欧姆/平方)对. 导电纳米颗粒对总配方固体的负载百分比.
图7: (Left) Uncoated curved porcelain tile; (Right) curved porcelain tile coated with low temperature cure powder 涂层 with texture finish.
表1:Surfaceresistivityofcoatedsubstrateusingdifferenttypesofconductivityagentatvariousloadings.
表2:不同塑料及可使用的粉末涂料类型的热偏转温度.

衬底类型影响很大

并不是所有的塑料基材都能承受传统粉末涂料的高温固化, 160-200 °C. 在这样的高温下,大多数塑料往往会软化、降解甚至融化. 在基材的热偏转温度以下应用和固化粉末涂料是安全的. 热偏转温度是衡量聚合物在高温下承受给定负荷能力的一个指标.

方法

将cap应用于PC/ABS、MDF、木塑复合材料 干膜厚度为10-14 μm的弧形瓷砖 喷嘴处空气压力为20psi的喷枪. 他们干/治愈 室温下静置3 ~ 5分钟.

一种可紫外光固化的光滑白色环氧粉末涂料(图2 & 3)和低温固化织构黑色混合(环氧/聚酯)粉末涂料(图7),用静电喷枪涂在涂有CAP的基片上. UV固化粉末首先在120°C下融化3-4分钟,然后使用带中压h -球的传送带UV烘箱固化, 低温固化粉在130℃下固化5分钟.

为了确定界面附着力,进行了正拉脱附着力试验. 用20 mm的胶轮进行了多次粘附试验,以确定涂层失效的界面和发生失效的力/面积. 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, 图4 & 8).

澳门买球现在在哪里?

  • cap确保静电喷涂设备所喷涂的带负电荷的粉末颗粒得到充分的消散,并促进界面附着力.
  • 在低膜厚的无孔衬底上,cap工作效率更高. 在多孔衬底上,由于某些材料会被多孔衬底吸收,因此可能需要更高的膜厚.
  • CAPs使粉末涂层成功应用于各种塑料复合材料(均匀性), 膜的形成, 能够覆盖凹槽区域, 等.).
  • CAPs可以显著提高对具有复杂几何形状的塑料复合材料涂覆液体或粉末的转移效率.
图8:Positest拉离附着力测试的图形表示, ASTM D4541 -粉末涂料内的粘结失效, 无界面粘结失效.
表3:ASTM D4541 Positest AT-A拉脱附着力测试.

问Atman Fozdar 3个问题

你如何定义“传统”和“非传统”基质?
目前的静电应用技术只允许金属基板(本质上是导电的,需要接地消散静电)成功地涂粉. 导电粘附促进剂(CAP)技术使粉末涂料成功地应用于非导电或非传统基板,如玻璃, 陶瓷, 塑料, 复合材料, 木, 女警官等. 通过使基板表面导电和提高粉末涂层与基板之间的界面附着力, 这是传统季铵盐和其他方法无法做到的.

除了轻型车辆外,还有哪些塑料涂层应用是可行的?
汽车用塑料复合材料只是展示CAP技术的例子之一. 几乎, 任何塑料基板或复合材料(用于电器), 建设, 医疗或工业领域)能承受120°C(粉末的熔化温度)的可涂粉. 澳门买球预计木塑复合材料市场的巨大潜力,以及回收塑料的更有效的涂层应用,具有更高的首次传递效率和零VOC.

在这项技术商业化之前,必须克服的最重要的挑战是什么?
澳门买球正在研究MDF等多孔基质的优化配方. 此外,零VOC水性版CAP大约需要8-10分钟才能干燥/固化. 澳门买球正在评估其他聚合物,以减少干燥/固化时间,以便能够在连续/传送带环境中使用,以提高生产率.

参考文献

[1] Fozdar.Mannari V. 《澳门买球排行App》.欧洲涂料杂志,2017年4月.

特写图片:来源:Dmitry Perov - stock.adobe.com

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澳门买球排行App进行了广泛的研究和测试,以评估失败是如何发生的,并建立其可重复性. 一旦失败被证实,化学动力公司提供了全面的专家证人支持.

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