聚酯树脂的基本原理

Most polyester resins used in 涂层 applications are relatively low 分子量 和 are amorphous, 线性的或分枝的,必须交联才能形成有用的薄膜. 作为一个类, 热固性聚源物体参数 一般具有比热固性亚克力更好的金属附着力和抗冲击性能, 然而TSA提供的涂层具有更好的耐水解和耐风化性能. 在聚酯的主链上存在酯键使它们更容易水解, proper selection of backbone monomers that provide 空间 hindrance to the ester group linkage (for example 核计划组 提供更好的耐水解性和耐候性.

反应物过量的公式。聚酯树脂基本原理

This article will only consider saturated polyes源物体参数 which are sometimes referred to as 石油 free polyes源物体参数. 聚酯涂层是建筑的重要组成部分, 汽车 和 aerospace markets as they can be engineered to provide excellent properties including mechanical, 影响, UV, 耐化学性用于水性, 高固体含量,低VOC和粉末涂料. Linear聚酯 占卷材涂布用树脂的很大一部分. 当用三聚氰胺或封闭异氰酸酯固化时,可提供优良的弹性, 耐化学性和光稳定性. 聚酯的形成是由 不断的聚合 of an alcohol with at least two hydroxy groups 和 a carboxylic acid with at least two carboxyl groups. 通常聚酯含有二醇的混合物, 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膜. 如果使用了过量的二元酸, 聚酯是羧基端接与环氧树脂反应, 三聚氰胺或2-hydroxyalkylamides. 历史上聚酯合成被称为 缩聚反应 当一个醇基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, the reaction of an anhydride 和 an alcohol 和 lastly the ring opening polymerization of a lactone. 当二醇(DD)与等量的二元酸(CC)反应时 分子量 逐渐构建,并且更容易控制. 过量的反应物会有反应物的末端基. 例如:

平均的分子末端会有羟基. 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. 作为一个单体的比例 F(功能) > 2 增加, the Number Average Molecular weight 增加 和 the reaction must be controlled to avoid gelation. 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 预聚物的数量平均分子量在2000 ~ 6000之间.

图1 -聚酯合成过程中分子量的增加:

聚酯树脂的基本原理-分子量增加图

图2 -常见羟基功能单体如下:

普通羟基功能单体的配方。聚酯树脂基础

图3 -常见的二酸单体:

普通二酸单体配方。聚酯树脂基础

表一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
聚酯树脂的酸基效应表

表二-酸功能单体对聚合物性能的影响

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征,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)

理想的性能可以通过适当选择混合单体再加上聚合物体系结构的选择来满足膜的性能.

聚合物设计注意事项图表。聚酯树脂的基本原理

最后, the architecture of polyes源物体参数 can be modified with one or more reactive moieties to form for example urethane, 石油, 或者丙烯酸改性聚酯.

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资源:

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

用抗菌涂料保持细菌的自由

包括埃及在内的古代文明, 中国和印度利用金属或金属化合物利用铜, 银和锌可以对抗微生物引起的疾病, 而古希腊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到来, 最近又出现了COVID 19, 人们对抗菌材料的认识和使用越来越多,包括 抗菌涂料 阻止致病微生物的传播. 抗菌涂料的估计市场价值超过3美元.2019年为20亿美元,预计调整后的年增长率为10.4%到2026.

抗菌 (AM)涂料添加剂的作用是杀死微生物或阻止它们的生长. 抗菌 additives in 油漆s can serve as a 油漆 preservative or as an antimicrobial agent in the cured film. 根据抗菌剂添加剂的选择,这些材料可以杀死或抑制细菌的生长, 病毒, 涂层表面有真菌和藻类. 通过使用抑制微生物增殖或生长的抗菌技术,可以实现对微生物的控制, providing hygienic surfaces in hospitals 和 the food industry 和 to preserve the integrity of 油漆 films.

本文将重点介绍在固化膜中提供抗菌功能的抗菌添加剂和方法. 在涂料中使用AM剂杀死或阻止以下微生物生长的应用,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性的,因为它们的作用是在暴露于潮湿时将活性成分释放到涂层表面. AM改性漆膜的寿命取决于生物杀菌剂的释放速率,因为活性成分的浓度随时间减少.

描述涂料中AM剂随时间的释放-学习如何用抗菌涂料保持无虫

AM添加剂在固化涂料中的效果不仅取决于浓度, 树脂系统, 光泽, 聚氯乙烯, 涂层表面结构及其暴露的环境.

金属的使用,如  (和许多 铜合金 ), 锌 在各种形式的涂料中都可作为有效的抗菌添加剂. 银作为一种抗菌剂有几种作用机制. 一个这样的例子是银离子与酶中的巯基反应导致细胞死亡. 铜破坏细胞的机制包括在细胞中产生过氧化氢, excess 铜 can also bind with proteins resulting in the breakdown of the protein into nonfunctional sections. 硫代锌/2-丙基丁基氨基甲酸酯既是防腐剂又是杀菌剂. 美国环境保护署(EPA)负责监督抗菌剂和材料的监管,并确定铜合金杀死的细菌超过99种.在定期清洁的两小时内就能清除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,没有其他固体接触表面得到许可.S. 声称对人体健康有好处. 相应的, 环保局已经授予355种不同的铜合金成分抗菌素注册资格.

金属纳米粒子 包括PVP和多糖包裹银纳米粒子, 被mes包裹的银和金也被证明是有希望的抗病毒药物. 铜纳米粒子h已证明对大肠杆菌、真菌和细菌具有抗菌活性.

certain的用法 季铵硅烷 化合物也提供抗菌性能时,结合到固体表面. 一些例子包括二甲基十四烷基(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.

More recent literature reveals the 影响 that surface structure has on antimicrobial properties as a 针像表面 由3-(三羟硅基)丙基二甲基十四烷基氯化铵与表面结合形成的结构,当微生物与表面刺突接触时,通过破坏它们的外膜来破坏它们.

化学蒸汽沉积 二氧化钛 在紫外线照射下有光催化活性吗. Its self-cleaning properties are due to its strong oxidizing power that results in anti-细菌l, 抗病毒和抗真菌活性.

超疏水表面 那些接触角通常在150度或更大的范围内吗. 该表面结构的特征是与提供低表面张力的组件耦合的针状微结构. 这种表面结构也有降低微生物粘附表面的能力的功效,从而传递抗菌活性.

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资源:

  • 有机涂料,科学与技术,Frank N. 琼斯等人.al.,威利 & 儿子,2017
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木塑复合材料及中密度纤维板静电喷涂强化技术

Atman Fozdar1, 罗纳德·Lewarchik1”, Raviteja Kommineni1, Vijay Mannari2 ; 澳门买球排行App1, 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, 配制粉末是很有可能的 涂料 that apply to temperature sensitive surfaces 和 cure at low temperatures using IR or UV cure. 然而, the challenge still remains with the electrostatic application of powder 和 liquid 涂料 that 能与非传统基板(多孔基板,如MDF)产生可接受的附着力, 刨花板, 修剪 板和无孔基材如木塑复合材料, 塑料复合材料, glass, 陶瓷等.) 并达到良好的转移效率. 这些基材表面处理不足和/或不均匀 在应用前导致不均匀的整理, 膜缺陷多,转移效率差.

Our research has led to the 发展 of rapid drying conductive adhesion promo源物体参数 (CAP’s) with 提高了粉末和液体涂层对中密度纤维板等非导电基板的附着力, 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 ability of our CAP technology to dry quickly permits application in a continuous/conveyorized production 其次是粉末和液体涂料的应用和固化. 在此过程中CAP的使用 无需预热, 塑料衬底的等离子体处理和化学蚀刻 提高薄膜外观和应用效率. UV固化以及LTC(低温) cure) powder 和 liquid 涂料 can now be applied uniformly even in recess areas/faraday cage areas. This 专利 pending technology utilizes novel conductive materials in conjunction with a polymeric adhesion promoter 和 at the same time improves 灵活性 和 interfacial adhesion along with anti-static properties.

传统的处理方法用于提高表面电导率利用季铵盐分散(QAS),使涂层基质导电, 而水分敏感性如QAS导电处理,是水分敏感性和迁移性的. 最后,QAS技术不能增强附着力和灵活性.

介绍

最近在聚合物组成中进行了修改, 木塑材料不仅用于建筑行业 outdoor decking but also 汽车, furniture, fencing, l和scape timber, playground equipment etc. 在那里 使用WPCs有几个优点,例如,

  • 使用再造物料
  • 与木材相比,维护成本更低
  • 热稳定性高于塑料复合材料
  • 尺寸稳定性高于木材
  • 低吸湿性
  • 更好的切削加工性能等.
图1:全球木塑市场概况及同比增长.7

其中一个问题是, 面临的最大挑战, 木塑复合材料涂层的“可涂性”. 由于聚丙烯和/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塑材料的附着力都不好, 在极热/极冷的循环下,短时间内会导致分层.

在这个工作范围内, 粉末涂料 was identified as most suitable 和 eco-friendly 涂层 for WPC due to several reasons 如:

  • 不挥发性有机化合物的仪器
  • 更高的传输效率(高达90-95%),
  • 过度喷雾剂可重复使用
  • 优异的膜性能(坚韧、耐用、坚硬、耐刮伤)
  • 减少加工时间和能源需求
  • 一步完成工艺.

然而,粉末涂料塑料和复合材料也面临着一定的挑战. 例如,

  • 静电喷涂粉末涂料在不导电木塑材料上的应用, MDF, 刨花板和塑料复合材料
  • 粉末涂料对低表面能木塑的附着力
  • 由于粉末涂料的热偏转温度较低,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本研究范围内, 因为使用常规方法如预热中密度纤维板进行粉末喷涂时,存在与外观和成膜相关的多个问题,

  • 脂肪边缘,
  • 边缘开裂,
  • 销孔,
  • 外观不均匀,膜厚不均匀
  • 能够覆盖凹槽区域/视线之外的区域

克服上述挑战的方法描述如下.

表面电阻率

图2根据表面电阻率列出了导电材料的分类.

表面电阻率分级的量化:

防静电

  • 衰减率(秒衰减),5000到50v在12%相对湿度下
  • 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

  • 屏蔽效果(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 powder particles on 底物 as well as in recess areas w在这里 t在这里 is no direct line of sight at the time of 应用)在WPC和塑料基板上, 要求衬底表面电阻率小于108

欧姆/平方(来自澳门买球之前发表在《澳门买球》,20171). 因此,将它 导电、静态耗散范围见图2.

澳门买球的研究范围内, 澳门买球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颗粒(功能化和/或非功能化) 功能化).

确定最合适的导电剂, 澳门买球配制了一种DOE,并在不同的负载下用不同的导电剂涂覆不同的多孔和无孔非导电基板. 其表面电阻率见表1.

Table 1: Surface resistivity of coated 底物 using different types of conductivity agent at various loadings.

Additional comments: * indicates proprietary material; Surface resistivity (Ohm/Sq) was measured using 门罗电子型号272A和EDTM RC2175用于导电系统 ASTM D257.

Surface resistivity results listed in the above Table 1 show very little or no discrepancy since results of each 所有衬底的变化都非常接近.

除了电导率传授, 使用QAS有几个缺点, 因为它们是潮湿的, 过程和温度相关. 它们的迁移性质不能保证表层有足够的附着力 基板或柔韧性.

用于导电炭黑, 为了获得足够低的表面电阻率,需要显著的高负载 可以达到粉末涂层均匀成膜的目的. 高负载导电炭黑 颜料也会导致“蜡笔”效应,并对机械性能产生不利影响.

表1中列出的结果也证实,如果澳门买球增加导电剂的负载超过某个点,那么表面电阻率的下降不一定是实质性的或线性的. 因此,需要找到每种基质i的最佳用量.e. 多孔(如MDF)和无孔(聚碳酸酯), PC / 腹肌, 多孔性相对较弱的glass与木塑复合材料).

粉末涂料对塑料的附着力:

A major issue which confronts 涂料 和 ink industry is the adhesion of liquid 和 粉末涂料s to 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, 紫外线曝晒或化学氧化,可用于氧化表面 促进附着力的基材. 氧化表面会增加极性对表面能的贡献 和 produce more polar sites for bonding without altering the dispersive contribution significantly. 的 涂层 is best applied soon after 治疗 because the oxidation produces short lived radical species 和 是否随时间部分可逆. “辐射”技术的一个主要困难是获得均匀的表面 报道没有对, 哪些引入断链并能导致内聚失效 基片表面.

Mechanism of crosslinking involves several different reactions of acid functional groups forming N-acylurea, 氨基酯与环氧化合物的反应以及烷氧基硅烷的水解.

根据基体类型选择粉末涂层

Not all WPCs 和 plastic 底物s can withst和 high curing temperature of 160-200 C of conventional 粉末涂料. 在这样的高温下,大多数塑料往往会软化、降解甚至融化. 它会安全 在基材热偏转温度以下施用和固化粉末涂料.

Heat deflection temperature is a measure of polymer’s ability to bear a given load at elevated temperatures.

Table 2: Heat deflection temperature of different plastics 和 type of 粉末涂料 which can be used

CAP和粉末涂料的应用

在木塑复合材料上应用了cap, PC / 腹肌和MDF在10-14微米干膜厚度下使用 高压喷雾枪,喷嘴处空气压力20psi. 在室温下干燥/固化8-10年 分钟.

紫外光固化光滑, 白色环氧粉末涂料,低温固化黑色, texture epoxy 粉末涂料 was applied using electrostatic spray gun on 底物s coated with CAP.

紫外光固化粉末涂料的熔化固化规程:

UV固化粉末先在120o℃下融化3-4分钟,然后用带中压h球的传送带UV烘箱固化. 低温黑色,质地环氧粉末涂料在130o℃下固化8分钟

图3:未涂层和涂层PC / 腹肌
图4:未涂布和涂布木塑复合材料
图5:未涂层和涂层曲面瓷砖

此外,还进行了Positest拉脱附着力测试,以确定界面附着力. 多个 adhesion tests with 20 mm dollies were carried out to determine interface of the 涂层 failure 和 the 发生故障的力/区域.

用Positector B100/B200测量了CAP和固化粉末涂料的干膜厚度, 超声波膜厚仪.

表3:ASTM D4541 Positest AT-A拉脱附着力试验
无花果ure 6: Cohesive failure of 粉末涂料 on wood-plastic composite after positest pull-off adhesion test
图7:涂层中密度纤维板 (左) 和塑复合 (右) 经过交叉划线和预脱附着力测试. 图7显示了MDF和WPC衬底内的内聚失效. 未观察到粘结失效.

结论

  • CAPs ensure sufficient dissipation of negatively 负责d powder particles applied by electrostatic 喷涂设备以及促进界面附着力.
  • 在低膜厚的无孔衬底上,cap工作效率更高. 在多孔 由于一些材料被多孔材料吸收,衬底需要更高的膜厚 底物.
  • cap与多孔衬底形成化学键和机械键,从而产生高拉脱率 与PC / 腹肌复合材料等无孔基材相比,粘结强度更高.
  • CAPs使粉末涂料成功应用于各种wpc、塑料复合材料、 MDF, 调整董事会s, concrete 和 ceramic tiles, porcelain (uniformity, film formation, ability to coat 凹槽区等)无薄膜缺陷,如边缘脂肪、针孔、水泡、边缘裂纹等.
  • CAPs can significantly increase transfer efficiency of applying liquid or 粉末涂料 to plastic 具有复杂几何形状的复合材料.

未来的发展方向

  • 降低干膜厚度(DFT)适用于较薄的薄膜(3-6微米).
  • 通过改变反应组分增加交联密度.
  • 将干燥-触摸时间从8分钟减少到3-4分钟.
  • 涂层WPC和MDF材料的加速老化和抗热循环性能 (循环暴露于极热和极冷环境).

参考文献

  1. Fozdar一.Mannari V. 《澳门买球》.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. 低导电性基材的粉末涂层:非金属工件和部件的粉末涂层新工艺,”1998年1月.
  4. 高年代.,朱镕基X.P和Jesse (Jingxu) Zhu. “塑料部件粉末涂料”2016年9月.
  5. Schwarb R.来说米. 热敏性基材用紫外光固化粉末涂料.涂层tech, 2010年7月.
  6. Zeren S, Huguenard S. 《澳门买球排行App》.《澳门买球》乙部:《澳门买球排行App》第87期. 2(2004年6月).
  7. 《澳门买球排行App》锡安市场调研,2017.

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润湿和分离颜料. 然而,如果颜料的分散没有得到适当的稳定, 絮凝1 (图. 1, 2)将会产生. 絮凝是颜料颗粒相互吸引形成松散的聚集体,在轻微剪切下可重新分散的结果.

当颜料颗粒互相强烈吸引时,胶结剂或 聚集 可以发生的粒子. 团聚体 (被树脂或润湿剂包裹的化学结合的颜料聚集体)不容易再分散. 絮凝 可以通过低剪切反向应用到油漆上吗. 絮凝 会对颜色的显现、光泽和隐藏产生不利影响吗.

无花果. 3:原色颗粒与絮凝、团聚的关系2来源: MDPI.com

获得色素稳定的两种主要机制是 空间 和 负责. 负责排斥, 同种电荷的粒子表面互相排斥(更适用于水性系统, 无花果. 4)而空间位阻稳定是一种更常见的机制在溶剂型涂料(图. 5). 适当稳定的颜料分散防止絮凝和团聚.

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

颜料在水介质中的分散使用与无机溶剂介质相同的原理:即, 合适的润湿, 颜料的分散和稳定. 然而, the 表面张力 of water 和 high polarity makes it more problematic in wetting low polarity pigments. 在许多情况下, 水与色素的表面有很强的相互作用, 使分散剂在颜料表面不稳定. 确保颜料分散均匀稳定(色素消除) 絮凝 一种颜料而没有其他颜料的). 第三, 使用合适的润湿剂/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.

无机颜料,如氧化铁, 二氧化钛, 碳酸钙, 氧化锌, 和二氧化硅, 碳酸钙和硫酸钡等许多填充颜料具有极极性表面. 然而,单独的水通常不能充分湿润颜料表面. 因此,它们需要 表面活性剂 润湿和稳定分散.

此外,许多颜料制造商供应 表面处理颜料 帮助色素稳定. 许多制造商通过添加一层无机氧化物来改善颜料的润湿性,对有机颜料的表面进行修饰,以增加极性.

如果不考虑其作用,那么讨论色素稳定是不完整的 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对硬沉降的抵抗力:

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

更完整的讨论每个这些参数对颜料硬沉降和稳定性的影响将需要几篇文章来充分描述.  然而, 图6提供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防止颜料硬沉淀的网络结构. 合适的触变性可以通过几种不同的机制提高抗硬沉降能力.

  • 通过增加低剪切粘度来提高抗硬沉降能力
  • Forms an association with the pigment to decrease the effective density of the settled pigment layer.

然而, 必须确保触变剂和分散剂之间存在可接受的相容性. 触变性通常用于促进软沉降,包括用季铵化合物处理的粘土,为溶媒涂层提供更高的亲有机性. 凹凸棒土粘土可用于水性和溶剂型涂料, as the needle like clay particles associate to increase viscosity that easily breaks down under shear. 其他聚合物增稠剂可以通过增加粘度和促进易于再分散的软沉降而有效, 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探矿公司.

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Ron Lewarchik,文章作者 & 澳门买球排行App主席

作为投稿作者, Ron撰写了与涂料行业的配方相关的文章. 他还担任勘探者材料搜索引擎的顾问, 就数据库中与优化和组织材料相关的问题提供建议.