过程的油被用于各种各样的应用,如涂料、橡胶、油墨、密封剂和炭黑分散体系。1这些油是用于各种行业,使用的描述和命名并不特定于任何上述应用程序。美国石油学会(API)基于化学油过程分为五类,粘度指数,含硫量和类型/程度的处理。2虽然这些信息很重要,但并不是所有的立即与涂料配方设计师。相反,属于涂料性能的信息不在。困境不是石油供应商或配方设计师的错。相反,石油供应商有责任对其多样化的客户基础,在某种程度上该行业作为一个整体,确保规范,测试和命名法尽可能标准化。
本研究的目的是了解过程的属性油(15环和一个石蜡的)影响芳香族聚氨酯双组份涂料性能的系统。聚合物/涂料技术常见化学家用来阐明组织性能之间的关系过程油及其在涂料性能的影响。
实验
布鲁克菲尔德粘度
油粘度测量使用布氏粘度计(RVT)模型在使用# 3轴25°C。13这些油的粘度(厘泊报道,cP)测定在100 rpm。油1、2和11个测试20 rpm因为他们更高的粘度。
涂层制备和应用
每个进程评估石油在一个模型中,双组分芳香族聚氨酯涂层。包含过程的一个组件,油,准备好了一份实验室Dispermat使用考尔斯叶片。每个涂料的颜料/填料分散时间30分钟在3500 rpm。isocyanate-functional的b组份由聚氨酯预聚物的解决方案。涂层薄膜的拉伸试验是由A和B组件混合在一起,释放,应用混合到一个面板(BYTAC®,圣戈班)在50岁千湿膜厚度和在环境温度下允许治疗一周。intercoat附着力测试,底漆应用相同的湿膜厚度在胶合板面板。底漆是治愈后,应用第二个外套,织物网格是嵌入在应用程序。每个外套被允许治疗72小时在环境温度。
拉伸试验
拉伸试验进行了一英寸/分钟的速度与2公斤英斯特朗3365牛顿(kN)负载细胞在一个。拉应力在最大负载(psi)和time-at-break (min)进行评估。三个标本为每个涂层进行了测试,结果是平均(除了涂层7,因为它表现出严重的色素沉淀,年底还俗气的固化时间)。
浊点
浊点进行了测试使用Novomatics Chemotronic冷却装置。每个测试是由重10克的每个测试石油和b组份在试管中,混合搅拌棒。混合温度从环境温度提高到230°C和前2分钟冷却。浊点是作为样品的温度变得朦胧。
1 h核磁共振光谱学
质子核磁共振(1 h NMR)谱进行了30毫克/ g解决测试油CDCl3(测试持续时间10分钟,40扫描)使用60 MHz NMR谱仪(Magritek Spinsolve 60)。峰集成的芳香,苄基的2°/ 3°/脂环族的和1°质子被评估,然后表示为一个百分比。
Intercoat附着力测试
允许两个外套治愈后,涂层是得分的刀片沿着每条边网。枣灰蝶属50磅/ 25公斤数字规模有一个钩子是用来抽离网垂直地涂胶合板。删除网格所需的力(盎司),以及破坏模式,即。胶粘剂(不利)或内聚(有利的)。
结果与讨论
油粘度和可观测
每一个组件混合被允许平衡测试前1星期。表1总结了原油粘度和色素的程度/填料沉降在每个组件。
最后一个星期,指出,只有混合油的粘度特征至少1400 cP没有表现出色素/填料沉降,即。、油1、2、11。不同程度的沉降发生在其他13个组件混合:部分沉积色素/填料可以和不能re-dispersed,以及完整的沉积。组件混合油7,最低粘度(15 cP),表现出完成,难以沉降。确定明确的类别之间的过渡粘度没有尝试缺乏详尽的数据集,例如,大量的粘度之间的差距
油5 (380 cP)和2 (1400 cP)。石油化学似乎没有强烈影响沉降的程度。例如,油6,虽然比其他15个不同的化学类型的油,取得了一个组件混合可以re-homogenized类似油5和10的粘度大于和小于石油的粘度6 (95 cP)。然而,如果不包括石蜡油在这项研究中,无法在这方面得出一个明确的结论。
治愈电影观察
在拉伸试验的各种电影做准备,很明显,这部电影从涂层7是独一无二的是唯一一个保持俗气的治疗时期。由于硬沉降观测在这涂层(超过40%的组件),其混合isocyanate-functional b组份导致组件包含过多的聚合物多元醇石油和过程。因此,混合under-indexed对其甲:哦,比率,导致在治疗,即。,俗气的电影。
石油运移指出在治疗4涂料的电影;那些油2、5、6和11所示。粘度的变化(油5和6低粘度,油2和11个高粘性)表明,化学特性也需要被认为是理解迁移现象。这将在后续部分。表2总结了治愈电影观察。图1演示了不同油迁移与油涂层制作的电影不同的属性,即油1和2。
拉伸试验
如前所述,由于极低粘度的石油7,其组件表现出严重的颜料/填料沉降,其电影仍然俗气与其他涂料。抗拉强度测试后这部电影必须终止10分钟没有这部电影打破。
涂料没有表现出石油的迁移,拉伸应力的平均值和time-at-break至少185 psi和5.6分钟,分别。有趣的是,在涂料中,表现出油迁移,涂料2和5表现出令人满意的拉伸性能,在涂料6和11明显劣势。类似于前一节中,没有油粘度和抗拉强度之间的相关性,如油2和11个高粘度油5和6是低粘度。图2和图3总结拉伸试验结果(原始数据包含在附录)。
苯胺点和云点之间的关系
石油的苯胺点的最低温度平衡解决方案是一个包含相同数量的苯胺和混合油、ASTM D 611中定义。3苯胺是一个初级芳香胺,包含更多的芳香性石油相比,所有其他参数相同的情况下会表现出较低的苯胺点。环过程石油行业列表的苯胺点价值分析证明书上的每个石油和/或产品数据表。尽管这个测试是石油行业的标准之一,它不提供涂料配方设计师有意义的信息。概念上类似于苯胺点的测试测试但定制需求的涂料配方设计师会更有用。例如,在制定涉及一个脂肪族聚氨酯芳香族聚氨酯代替模型,用更少的油芳香性(高苯胺点)可能更有利。
平印油墨清漆行业通常使用一个Chemotronic酷云点测量仪(ASTM D 6038)清漆的石油在一个特定的墨水。浊点是迄今为止溶解固体的温度不再是完全溶解,沉淀为第二阶段,因此提供一个多云的外观。4虽然分量包含油2和11中稳定的存储,直到一个——B-components和治愈成电影不相容相结合,展现石油迁移,过程中石油和b组份之间的观察。这一观察,测量的浊点油/ b组份混合设计。
苯胺和云之间的微妙但重要的区分点测试结果是苯胺点的溶解度的测试材料在苯胺,在浊点的结果表明两种材料的混溶。188金宝搏bet官网因此,云点测试更相关的涂料系统,特别是双组分系统的情况下。图4演示了苯胺点之间的相关性(报告的供应商)和测量各种油的混合云点值,并清楚地表明,当石油测试结果在云点大于108°C,油迁移。
混合的云点之间的相关性和苯胺点油保证评价的拉伸试验数据与迁移后的油的特性。块拉伸性能与苯胺/云点(图5和图5 b)表明,拉伸应力和time-at-break都密切相关,一个石油的苯胺/浊点一旦值足够高。
1 h核磁共振光谱学
至此,油过程的物理特性及其对涂料性能的影响进行了调查,但不是他们的化学特征。虽然过程石油工业利用苯胺点来确定相对芳香内容,1 h NMR分析是一种测量技术,更常见的聚合物/涂料行业评估材料。188BET竞彩188金宝搏bet官网在本节中,1 h NMR光谱被用来确定芳香的百分比和苄基的质子。典型的质子过程中发现油如图6所示。
光谱的角度来看,油1(相对高芳烃含量)和6(最低芳香内容)图7和图8所示。在每个图中,集成值和百分比显示的转换。
表3包含1 h核磁共振结果的总结为每个16个油,而附录包含剩余的光谱。石油,是唯一石蜡油在这项研究中,如含有芳香族/苄基的质子的比例最低。相反,油1包含芳香质子总额的比例最高,最明显的上涨近1.15%苄基的质子比最近的石油(石油11)。
确定苯胺和浊点
在这项工作的过程中,大多数的趋势确定解释各种涂料特性是合理的,如高粘度油展示相应高苯胺/浊点值,即:、石油11。然而,石油6苯胺/浊点值最高,但只有第五最高粘度。这个异常表明这个模型不能捕获所有的细节。一个假设是,可能会有相关性苯胺/云点值和粘度/ 1 h核磁共振的结果。当分离油粘度成两个组,即。小于和大于1000 cP,倒数芳香质子总数的百分比乘以粘度25°C生成令人满意的函数来预测苯胺/浊点。如图9所示,一个更好的相关性是为苯胺点开发低粘度油(石油)图(R2 > 0.97),而浊点的相关性更为有利(油/ b组份混合)高粘度油图(R2 > 0.99)。
Intercoat附着力
附着力测试对包含最高的三个涂料粘度油(油1号线、2号线和11)和三个涂料包含过程油粘度较低和广泛的苯胺/云点(油5、13和14)。图10显示很强的相关性之间的粘度和涂层失效类型。涂料11(最高粘度)展出脱胶90%以上,而涂料1和2(中间粘度)表现出大约50%粘性/脱胶。三个最低粘度涂料(无论石油苯胺/云点)内聚破坏表现出近100%。
看来苯胺/云点不发挥作用的失效模式。建议机制来解释这个观察是低粘度油促进更好的表面润湿不管他们的化学特征。相反,所需的力脱层第二个外套从最初的外套是由粘度和化学特征,即苯胺/浊点。如图11所示,剥离力沿着一条钟形曲线的函数云点107 - 108°C (74°C的苯胺点)是实现最好的粘附特性的最优值。
结论
油粘度和相对芳香内容是预测的基础过程油对聚氨酯涂料性能的影响。颜料/填料沉降强烈依赖的粘度石油和将发生在存储过程。粘附失效模式是最受油粘度的影响。油粘度,结合芳香质子的比例(衡量通过1 h NMR)在预测工具的云点油/ b组份混合。浊点也发现石油的苯胺点关联很好。石油苯胺/云点被用来确定哪些油固化涂膜将从各自的迁移,以及更好地理解涂层拉伸性能和剥离力。
确认
作者感谢日本Patel援助intercoat附着力测试,以及乔恩·金的化学研究/技术进行浊点测试。
引用
1访问https://ergonnsa.com/products/hyprene, 2019年11月。
2附录E̶API为乘用车电动机润滑油基础油可交换性的指导方针和柴油机油;https://www.api.org/certification-programs/engine-oil-diesel-exhaustfluid/ /媒体/文件/ % 20认证/ engine-oil-diesel /出版/附录- e - - 09 - 01 - 11. ashx牧师。
3苯胺点的标准测试方法和混合苯胺点的石油产品和碳氢化合物溶剂、ASTM D 611 - 04。
4标准测试方法确定树脂的兼容性/溶剂混合物的沉淀温度(浊点),ASTM D 6038 - 14。
5所罗门,T.W.G.基础有机化学,第五版,约翰威利& Sons, Inc .,纽约,1997年,541年。
6Pretsch大肠;Bühlmann p;Affolter, c结构的确定有机化合物光谱数据的表,第3版,施普林格,柏林,2000年、176年。
本文提出了在2020年水性研讨会在新奥尔良。有关更多信息,电子邮件cmolaison@gaco.com。
附录
拉伸试验原始数据
剩下的1H NMR光谱
