PTFE-Free蜡添加剂对刮伤表面| PCI杂志 - 188bet搏金宝,188金宝搏bet官网

为什么聚四氟乙烯涂料应用程序中使用?

聚四氟乙烯(PTFE)是一种物质在涂料应用程序与一个独特的行为。在所有类型的涂料用于修改总机械性能和改善值抗划伤和耐磨性,同时降低表面摩擦。如果使用聚四氟乙烯作为油漆和涂料的添加剂,它只有轻微影响光泽度值或其他光学特性,适用于食品接触应用。这种物质本身是惰性的,耐温度,相比其他有更高的密度蜡助剂,如巴西棕榈蜡或聚乙烯蜡。由于聚四氟乙烯的密度越高,蜡助剂可以定位在整个涂料电影,相比其他一些蜡添加剂定位到油漆表面,只有在涂层之间的接口和交互的空气(图1)。

聚四氟乙烯蜡可以单独使用或结合其他蜡基地,如聚乙烯(PE)蜡。当以这种方式使用时,聚四氟乙烯必须有一个非常细粒度和粒度分布窄。PTFE-based添加剂通常以粉末形式交付或分散在有机溶剂类型。^1、2

为什么它是更好的替代PTFE-Based物质在涂料应用程序吗?

聚四氟乙烯是一个著名的代表全氟烃基和氟烷基物质(pfa)。氟化聚合物的生产是pfa排放的来源,以及聚合物本身。这一大群合成化学物质具有广泛的使用在我们的现代社会。他们可以找到在纺织品下雨和户外服装、表面处理、浸渍提高耐候性和耐久性。pfa用于高性能防火服装和消防泡沫,而且在日常电器如煎锅,锅碗瓢勺,食品包装实现antistick清洗或属性。此外,如前所述,这些物质被用于各种油漆、镀铬,提高耐久性和建筑材料。188金宝搏bet官网

尽管提高和改进几个属性在这些应用领域,pfa有负面影响和消极的影响。一些毒性对人类和pfa也是著名的环境污染物。由于carbon-fluoride债券,在有机化学最强大的债券,他们非常耐药和持续恶化。这是有利于产生持久的属性在涂料应用程序中,但对环境有害,这些物质在长途运输可以很容易地从他们的释放源,然后在自然环境中积累。研究表明,pfa很容易就会污染水源,例如雨水,地下水,饮用水和土壤。清理污染的网站是困难和昂贵的。此外,这些物质通常可以在人类血液中找到。测试表明,pfa可以削弱免疫系统,都与高胆固醇水平和肝损伤。

因此,全球监管身体开始调查PFAS-containing聚合物,使其全球主题增加公众和科学关注pfa的使用。全球监管领导人如欧洲化学品局、美国环境保护署和中国生态环境的中华人民共和国已经推出了限制,限制,禁止,指示pfa的使用。^{3 - 8}

PTFE-Free替代品

引入新的家庭成员

虽然聚四氟乙烯是一种具有独特性能的物质,可用的替代方案,已经发展为典型的PE /聚四氟乙烯蜡添加剂替代解决方案。BYK CERAFLOUR 1050、1051年CERAFLOUR和CERAFLOUR 1052提供类似的表演,集中精力提高耐磨性和抗划伤,在同一时间。它们提供了一个系统的减少摩擦系数(咖啡)和只显示对光泽度的影响最小,同时适合食品接触应用。这三个新开发替代现在可以直接比较现有PTFE-based标准石蜡添加剂溶剂-基础和水系统(图2)。这三个新产品有一个固体交付形式和d90:10µm非常细粒度的粉末化。这提供了可再生的性能在各种不同的应用领域。新的蜡添加剂1050使用PE-wax基础,尤其推荐用于实验和haze-sensitive系统。蜡添加剂1051使用改性PE合金蜡基础和显示最好的结果在一个广泛的应用领域。蜡添加剂1052还使用一种修改PE合金和建议系统咖啡需求较低。

新家庭成员的技术性能

确保新的替代品可以跟上市场标准,PTFE-based蜡助剂在过去的几十年里,发展在不同的测试系统进行了力学性能和应用领域是非常重要的。

食品和饮料罐头应该保护他们填了好几年。由于这些长时间存储,包装和食物之间的交互必须最小化。可以内部通常涂以有机层保护的完整性可以从食物的影响,防止金属之间的化学反应可以和食物。另一方面,外部也涂层防止可以成为在储存或运输损坏,并提供一个吸引人的外表。这意味着内部和外部涂料需要满足特定的需求关于抗划伤和咖啡值。测试与抗划伤可以使用TQC-sheen-mechanized划痕试验机行业执行705年(图3)。一个测试面板,慢慢地移动而定义针表面划痕。变量加载可以应用于实现涂层的破坏。⁹

常用的测试方法评估表面的咖啡值是Altek 9505流动/润滑测试仪。通过遍历权重样本,确定摩擦系数,表示直接在电子模拟仪。¹⁰结果通过这两种方法的测试新的蜡的成绩可以在图4中找到。使用的配方是一个solventborne bisphenol-A-free,聚酯/ melamine-based实验,和所有的蜡添加剂使用1%固体蜡对总公式。

CERAFLOUR 999和996 R CERAFLOUR粉末添加剂根据PTFE-modified PE蜡和蜡作为市场标准的比较。同时,涂层样品没有蜡添加剂可以在图中找到。结果清楚地表明,所有产品可以降低涂层表面的咖啡从0.30(没有蜡),总共约0.06,使用蜡添加剂。PTFE-based之间的价值观和新PTFE-free产品高度可比性。相同的声明是有效的光泽涂层硬度。没有蜡添加剂的控制样本显示了低只有100克的抗划伤性能水平。每个蜡使用添加剂,可以提高抗划伤900 g。交换PTFE-based蜡添加剂与新的PTFE-free产品是可能的,在不损失性能。

的比较,光泽和硬度在BPA-NI涂层实验确定。 — 图4|比较,光泽和硬度在BPA-NI涂层实验确定。

另一个领域的应用尤为重要卷材涂料在形成之前,金属涂层成所需的形状。预涂金属表面提供了一个高质量的画在一个广泛的颜色和纹理。预涂金属的表面可以是非常马特或高光泽,光滑,桔皮,或变形。预涂金属可用在各种钢铁和铝的成绩和合金。尽管卷材涂料中使用的有机涂层干膜厚度低于post-applied电影如《汽车涂料,他们仍然提供一个特别优秀的机械和光学性能。连续卷材涂料过程提供了最高的质量保证标准通过coil-to-coil一致性。¹¹这意味着,耐磨性和所需的值必须精确地重现,可靠和完全调整水平保持运行的应用程序进程,并允许所有部件类型的切割和成形后涂层的过程。当然,这应该不会引起对涂料本身的伤害或用于切割和成形过程的工具。以及良好的力学性能,涂层必须提供恒定的光泽水平和良好的水准,没有闪蒸出后的应用程序。¹²

一个有效的方法来评估在卷材涂料耐磨性是泰伯测试(图5)。对于这个测试,一个平坦的标本,大约100毫米正方形或圆形的形式,安装一个转盘平台,在一个固定的垂直轴旋转速度。两Taber-abrasive车轮,这是应用于一个特定的压力,进行摩擦磨损行为特征与试样接触产生的滑动旋转两个车轮磨耗试验。转盘旋转,轮子是由示例相反的方向。一个研磨轮摩擦标本向外围,另一外,内轮按摩中心,而真空系统在测试期间删除创建的任何松散碎片。¹³

测量重量的损失在毫克指定数量的旋转周期。在图6中,添加剂996 R和添加剂999,再次成为市场标准与溶剂型聚酯/三聚氰胺卷材涂料系统。所有蜡添加剂使用1%固体蜡配方标准条件。这表明新蜡添加剂1050、1051和1052可以提供高度的耐磨性与PTFE-based标准。他们每个人都大大降低磨损相比,控制样本没有打蜡添加剂和光泽保持在同一高度。

在相同的聚酯/三聚氰胺卷材涂料系统,同样清楚的是,新的PTFE-free蜡添加剂可以有一个额外的好处。他们每个人都展示优秀的水准和高清晰度的图像(DOI)相比,控制样本,没有打蜡的添加剂。在图7中,显示了一盏灯的反射光泽涂层表面的角。所有新PTFE-free选择显示高超的水准,但蜡添加剂1051显示特别出色的光学性能测试系统。

图7| PTFE-free蜡助剂1050、1051和1052年聚酯/三聚氰胺卷材涂料。

PTFE-based蜡添加剂的另一个特别重要的应用领域是广泛的工业涂料为电脑或电子消费品,从涂料通过DIY气溶胶和鼓涂层涂料用于农业,农业设备和汽车内饰。工业涂料可以用于广泛的底物,可用于所有类型的涂层技术,如辐射固化、常规干燥、热固化或两包养护。他们可以是基于溶剂,溶剂免费,或水,但这些涂料都有一个共同点是,他们需要和耐磨。一个额外的测试方法在这一领域的应用是磨损测试根据Wazau SN 27650(图8)。

APG SN 27650 Wazau磨损测试设备。 — 图8APG SN 27650 | Wazau磨损测试设备。

设备决定了涂料的耐磨性。适用于表面暴露于轻微的机械应力,如与纺织品摩擦或纸。耐磨性的测试,根据这个标准,可以在几乎任何平面区域进行。纸带被涂在板以恒定的速度100厘米/分钟和推到标本区域定义使用气缸负载。耐磨性的措施是纸带在厘米的长度需要载体材料可见。此外,在厘米可以设置为所需的值,本文需要移动标本。¹⁴

新PTFE-free评估产品在一个水一盒丙烯酸乳液10%有机助溶剂内容Wazau磨损和泰伯磨损(图9)。每个用2%固体蜡蜡使用添加剂配方。泰伯测试使用CS10磨轮在500克1000发子弹在每一方的压力,和Wazau磨耗试验是评价涂层可以承受的最大纸张长度。此外,每个样本评估光纸的长度超过300厘米。结果表明,所有新PTFE-free产品在测试执行得很好。他们降低泰伯磨损25毫克的控制样本,没有蜡,4毫克用蜡添加剂1050年,1051年和1052年。结果是高度与PTFE-based标准蜡添加剂。Wazau磨损表明所有新PTFE-free产品可以承受较小的机械应力以及PTFE-based或更好的产品。特别是,照片包括磨损后的纸长度300厘米表现出更少的损坏涂层和更多的同质行为相比,控制样本没有蜡添加剂和PTFE-based蜡添加剂。

比较的泰伯磨损和Wazau水GI镀层的磨损。 — 图9|比较泰伯磨损和Wazau水GI镀层的磨损。

几十个样品评估后的发展阶段和评估他们在各种领域的应用程序中,涂层系统,并使用不同的评价方法,可以得出结论,新引入PTFE-free蜡添加剂CERAFLOUR 1050年CERAFLOUR 1051, CERAFLOUR 1052有潜力取代PTFE-based PE /聚四氟乙烯蜡添加剂(图10)。他们可以匹配著名的属性,如磨损和抗划伤不使用聚四氟乙烯。他们代表的另一种选择PTFE-based蜡添加剂没有有害影响的缺点对人类健康或环境污染。给出的结果从一个广泛的选择强调扩展测试和开发流程,并提供潜在的概述,这些新产品报价。在结束这个项目的全面概述,建议评估所有三个新产品替代PTFE-based蜡添加剂,因为个人的结果可以系统的依赖。测试的主要建议是添加剂1050尤其是实验和haze-sensitive系统,添加剂1052系统咖啡的需求较低,总体和添加剂1051年最好的结果是需要在一个广泛的应用领域。