Как улучшить атмосферостойкость порошковых покрытий с помощью антиоксидантов и светостабилизаторов?
С быстрым развитием национальной экономики применение порошковой окраски на открытом воздухе становится все более распространенным. Таким образом, устойчивость к атмосферным воздействиям и долговечность порошкового покрытия в качестве защиты и украшения также привлекают все больше и больше внимания, особенно пленка покрытия внутренних и наружных предметов, таких как потолки, панели навесных стен, питьевые фонтанчики, кондиционеры, стиральные машины, алюминиевые профили. , и т. д.
Существует множество факторов, влияющих на стойкость порошковых покрытий к атмосферным воздействиям, включая внутренние факторы, такие как структура и характеристики смол, отвердителей, цветных наполнителей и других добавок; и природные факторы (внешние факторы), такие как воздействие солнечного света (в основном УФ), состав атмосферы (кислород, озон, промышленный дым и т. д.), влажность (в том числе кислотные дожди, соляные брызги и т. д.), изменения температуры. , и т. д.
Ультрафиолетовое излучение является основной причиной естественного старения порошковых покрытий, а кислород в атмосфере является важным фактором, способствующим естественному старению. Под действием ультрафиолета и кислорода запускается автоматическая реакция окисления порошкового покрытия, то есть цепная реакция окисления, которая ухудшает качество порошкового покрытия. Вода и тепло ускоряют эту реакцию и способствуют фотоокислению.
Пленка порошкового покрытия в процессе формирования будет иметь слабые цепные связи и макромолекулярные цепи диеновой структуры, которые склонны к фотоиндуцированной реакции окислительной деградации (старению) после УФ-излучения, что приводит к выцветанию и мелению пленки покрытия.
Чтобы ингибировать или замедлить фотоокисление покрывающей пленки, люди обычно добавляют антиоксиданты, поглотители ультрафиолета или светостабилизаторы или их смесь.
Исследования по применению антиоксидантов
Из механизма термокислородной деструкции полимеров известно, что термокислородная деструкция полимеров обусловлена главным образом возникновением цепных радикальных реакций, запускаемых генерацией свободных радикалов из гидропероксидов под действием тепла.
Следовательно, термическое кислородное разложение полимеров можно ингибировать путем захвата радикалов и разложения гидропероксидов, как показано на рисунке 1. Среди них антиоксиданты широко используются для вышеупомянутого ингибирования окисления.
Антиоксиданты (или термостабилизаторы) — это добавки, которые используются для ингибирования или замедления разложения полимеров под действием кислорода или озона в атмосфере и являются наиболее широко используемыми добавками в полимерных материалах.
Порошковые покрытия подвержены термическому кислородному разложению после обжига при высоких температурах или солнечном свете, старение, пожелтение и другие явления серьезно влияют на внешний вид и характеристики продукта. Чтобы предотвратить или уменьшить возникновение этой тенденции, обычно используют добавление антиоксидантов. или термостабилизаторы для достижения.
Антиоксиданты можно разделить на три основные категории в зависимости от их функции (т.е. характера вмешательства в процесс автоматического химического окисления).
Первая категория называется антиоксидантами с обрывом цепи, которые в основном захватывают или удаляют свободные радикалы, образующиеся в результате автоокисления полимеров.
Вторая категория называется антиоксидантами типа разлагателей гидропероксидов, которые в основном вызывают разложение гидропероксидов в полимерах нерадикального типа.
Третья категория называется антиоксидантами типа пассиваторов ионов металлов, которые могут образовывать стабильный хелат с вредными ионами металлов, тем самым притупляя каталитическое воздействие ионов металлов на процесс автоокисления полимера.
Первый из трех типов антиоксидантов называется основным антиоксидантом, главным образом блокаторами фенолов, секоароматическим амином; вторая и третья категории называются вспомогательными антиоксидантами, фосфитами, солями дитиокарбаматов металлов и т. д. Чтобы получить стабильное покрытие, отвечающее требованиям применения, обычно выбирают различные антиоксидантные композиции.
В следующем тесте используются различные антиоксидантные композиции, добавляемые в состав порошкового покрытия. После распыления и отверждения изготавливается образец, значение b измеряется при той же толщине пленки с помощью колориметра, а цвет пленки покрытия оценивается с помощью Международная система окраски порошков CIE Lab (DIN 6174, ISO 10526 и ASTM 2244).
Результаты испытаний после сортировки цвета пленки покрытия в порядке от суб-возрастающего до отличного, это видно.
1, базовый состав 1 показывает серьезную потерю света, хотя термостойкость пигмента хорошая, но после образования пленки анализ показывает, что пигмент окисляется при высокой температуре, а некоторые группы внутри пигмента реагируют под действием кислород.
2, изменение цвета формулы 2 и формулы 3 лучше, чем у формулы 1, но улучшение не очевидно, и формула 3 имеет лучший эффект, чем формула 2.
После анализа антиоксидант предотвратил дальнейшее окисление и уменьшил изменение цвета, а эффект антиоксиданта 3 был лучше, чем у антиоксиданта 2. Другая причина может быть связана с тем, что оба затрудненных амина предотвращают образование красящей группы после окисления. пигмент, но эффект не очень хороший, только предотвращает дальнейшую реакцию после частичного окисления, поэтому эффект не может быть лучшим.
3, формула 4 лучше, чем формулировка 3, но не самая лучшая. Поскольку фосфитный антиоксидант обладает хорошей способностью защищать цвет, он обладает восстанавливающими свойствами и может быстро восстанавливать пигмент, окисляемый при высокой температуре, поэтому он оказывает лучший антиоксидантный эффект.
4, эффект, достигаемый формулой 5, лучше, чем формула 4. В этой формуле основной антиоксидант и вспомогательный антиоксидант используются вместе, поэтому она не только останавливает дальнейшее окисление пигмента, но и быстро восстанавливает окисленную группу, а вспомогательный антиоксидант может сделать группа красителей, вырабатываемая основным антиоксидантом, становится легче, поэтому она оказывает хороший синергетический эффект.
5, эффект сохранения цвета составной антиоксидантной композиции 6 значительно лучше, чем у рецептуры 5. Антиоксидант 4 представляет собой смесь высокоэффективного фосфита и фенольного антиоксиданта, и соответствующее соотношение этих двух веществ оказывает хорошее антиоксидантное действие.
6, состав 7 лучше, чем состав 6, а цветовой эффект в основном такой же, как у исходного пигмента. Рекомендуемая дозировка антиоксиданта составляет от 0,5% до 1,0%, поэтому дозировка препарата 6 значительно меньше. Это показывает, что цветовой эффект сохраняется лучше после увеличения дозировки соединения-антиоксиданта.
7, испытание рецептуры 8 показывает, что в процессе экструзии порошкового покрытия и отверждения пленки использование антиоксидантов может эффективно ингибировать смолу в процессе окислительной деструкции, улучшая ударопрочность.
Рецептура при добавлении антиоксидантов позволяет увеличить соотношение лицевой поверхности к основанию, чтобы достичь тех же характеристик без добавления антиоксидантов при меньшем соотношении лицевой стороны к основанию. Это связано с тем, что добавление антиоксидантов снижает тенденцию разложения смолы на продукты с низкой молекулярной массой, поэтому большие молекулы смолы лучше покрывают большее количество наполнителей, в то время как эксплуатационные характеристики остаются неизменными.
8, можно увидеть образцы пленки белого покрытия Состава 10 и Состава 9, а также антиоксиданты могут эффективно подавлять обработку порошковых покрытий и пожелтение процесса пост-отверждения, улучшать цветовые характеристики белых порошковых покрытий.
Приведенные выше результаты испытаний показывают, что, хотя на появление окисления в пленке покрытия влияет множество факторов, таких как качество и тип смолы, пигмента, добавок, конструкция состава покрытия, производственный процесс, температура, атмосфера, влажность и другие Природные факторы, применение подходящих антиоксидантов уменьшает возникновение этой тенденции.
Исследования по применению светостабилизаторов
Разложение полимеров в присутствии света и кислорода называется «фотоокислительной деградацией». Светостабилизаторы, также известные как УФ-стабилизаторы, представляют собой класс стабилизирующих добавок, используемых для ингибирования фотоокислительной деградации полимерных смол и улучшения устойчивости к атмосферным воздействиям пленок порошковых покрытий.
В соответствии с различными механизмами стабилизации светостабилизаторы можно разделить на светозащитные агенты, поглотители ультрафиолетового излучения, агенты разрушения возбужденного состояния и агенты захвата свободных радикалов.
Из-за разнообразия и сложности составов порошковых покрытий, процессов отверждения и форм отверждения, сохранение света и защита порошкового покрытия очень важны.
Во-вторых, светостабилизатор очень эффективен для легкого старения покрытия и продления срока службы покрывающей пленки, его количество очень мало, обычно всего 0,5–1,0% от общего состава.
Поэтому применение светостабилизаторов в порошковых покрытиях для улучшения их атмосферостойкости является очень простым, дешевым и очень эффективным методом.
В соответствии с формулой, приведенной в Таблице 2, к покрытию добавляют светостабилизатор и образец пленки покрытия отверждают распылением.
Эффективность применения светостабилизатора оценивается следующим образом.
1, атмосферостойкость порошка в помещении очень плохая, но добавление светостабилизаторов будет играть значительную роль.
2, составы A и D не добавлены в светостабилизатор, тест показывает, что они значительно хуже, чем образец, добавленный в светостабилизатор.
3, C и F составы показывают, что количество светостабилизатора увеличивается, светостойкость и сохранение цвета пленки покрытия значительно улучшаются.
4. Результаты испытаний на выпечку показывают, что светостабилизатор не обладает способностью противостоять температуре, для решения проблемы термостойкости пленки покрытия следует добавить добавки, предотвращающие пожелтение.
Исследование синергетического применения антиоксиданта и светостабилизатора
Благодаря приведенному выше тесту мы можем понять, что старение пленки покрытия на самом деле является результатом совместного действия ультрафиолета и кислорода, и этот процесс включает в себя два разных процесса: фотодеградацию и фотоокисление.
Однако светостабилизаторы и антиоксиданты имеют разные механизмы стабилизации пленки покрытия, и ожидается, что комбинация двух стабилизаторов с разными механизмами действия обеспечит лучший стабилизирующий эффект, чем один стабилизатор, то есть синергетический эффект.
В настоящее время на рынке имеются такие стабилизаторы, что также является тенденцией развития стабилизаторов. Но одновременно появится синергетический эффект, два разных стабилизатора между аддитивным и антагонистическим эффектом.
Таким образом, в антиоксиданте и светостабилизаторе хорошее понимание различных реакций между ними имеет решающее значение только для того, чтобы освоить влияние этих двух факторов на потенциальную химическую реакцию, чтобы разработать эффективный антиоксидант и светостабилизатор с системой.
Посредством испытаний на ускоренное старение и спекание пленки покрытия оценивается эффект добавления антиоксидантов и светостабилизаторов в рецептуру порошкового покрытия. Тестовые составы и результаты показаны в Таблице 4 и Таблице 5.
По результатам испытаний оценивается светостабилизатор.
1, добавление светостабилизатора будет играть значительную роль в устойчивости порошка к атмосферным воздействиям, но стойкость пленки покрытия к пожелтению не изменится.
2. Светостабилизатор и антиоксидант с атмосферостойкостью и обесцвечиванием пленки покрытия оказывают значительное влияние, а в лучшем случае количество обоих 1:1.
3. Светостабилизатор и антиоксидант оказывают лучший эффект в системе HAA.
Использование светостабилизаторов и антиоксидантов не так просто, как представлено в статье. Согласно теории, эффект различных светостабилизаторов и антиоксидантов должен быть подтвержден дальнейшими экспериментами.
Заключение
Добавление антиоксидантов и светостабилизаторов в порошковые покрытия позволяет эффективно ингибировать и снижать скорость термического и фотоокисления полимерных макромолекул при производстве и нанесении порошковых покрытий, значительно улучшать термо- и светостойкость пленки покрытия, задерживать деградацию. и процесс старения пленки покрытия, а также продлевают срок службы пленки покрытия.
Светостабилизаторы и антиоксиданты, используемые в высокоэффективных порошковых покрытиях, при правильном использовании будут иметь синергетический эффект, значительно улучшая атмосферостойкость пленки порошкового покрытия, особенно пленки порошкового покрытия Super-Duable.
При неправильном использовании возникнет аддитивный или даже антагонистический эффект, что приведет к снижению стабильности пленки покрытия. Тенденция стабилизаторов и будет развиваться в направлении многофункциональности.
Свяжитесь с нами прямо сейчас!
Если вам нужен COA, MSDS или TDS, пожалуйста, заполните контактную информацию в форме ниже, мы обычно связываемся с вами в течение 24 часов. Вы также можете написать мне info@longchangchemical.com в рабочее время (с 8:30 утра до 6:00 вечера UTC+8 пн.~сб.) или воспользоваться чатом на сайте, чтобы получить быстрый ответ.