涂料制造商和原材料供应商一直坚持美国环保署规定,已经将他们的客户从传统配方具有高挥发性有机化合物的仪器与显著降低挥发性有机化合物的仪器高固体含量的配方。下一步的公司正在积极的和消除挥发性有机化合物的仪器完全转换客户的粉末涂料、无溶剂系统。一个段转换成高固体含量和粉末涂料是耐高温涂料市场。因为这个原因,部分增长速度超过10%每年在过去五年。大部分的增长从液体涂料市场;然而,重要的增长源于新产品应用和陶瓷市场。gydF4y2Ba

客户从液体转变为粉是复杂的和一些路障必须加以解决。耐高温市场也不例外。有机硅聚合物的使用在这个市场带来一组额外的障碍,因此延误了转换从1980年代末到90年代初。天生硅树脂软化点较低,不符合有机聚合物。前者将限制数量的硅胶纳入一个有机的系统,因此限制产品的高温性能。这个问题有一定的有机硅树脂和兼容性限制他们的使用和市场接受度。硅胶的再造技术提高软化点和使用当前构建作文使人来开发下一代技术。gydF4y2Ba

背景gydF4y2Ba

使用有机硅树脂粉末涂料始于1980年代末,和技术在90年代中期成为商业(见边栏)。在这段时间里,配方是利用传统的硅技术开发,由相对低水平的硅胶。提高涂料的耐高温有机硅树脂,正因为如此,他们有限的应用程序与中期等耐高温烧烤架,吸烟者,炊具的应用程序。90年代末,硅胶厂商专注于开发新技术,使采用最大化有机硅含量粉末涂料。这将提高现有技术的性能和打开新市场的可能性使用粉末。的一些新的应用程序包括照明灯具涂料(白人),家用电器(烤箱、炉灶等)、消声器和排气系统。在过去的五年里,大多数的耐高温粉末涂料市场一直由美国制造商,欧洲制造商提供的很少。gydF4y2Ba

审查gydF4y2Ba

硅胶厂商描述不同类型聚合物的单体合成期间使用。是一个四价硅原子,形成四个σ键的基态,并通过氧被认为是被动的债券(见图1)。如果一个硅原子氧连着,这被称为一个单功能的,或“M”单位;包含两个硅氧硅烷双官能的债券,或“D”单位。“T”单位是三功能性的单体,“Q”表示一个quadrifunctional硅烷。gydF4y2Ba

此外,硅氧具有高度的亲和力,将形成一个高能Si-OSi债券(108 - 110千卡/摩尔),而债券C-CC的能量是82 - 85千卡/摩尔和C-OC键能是84 - 87千卡/摩尔。因此,树脂用于粉末涂料主要是由“T”单位,最大化Si-O债券的数量。可能会有一些“D”单位增加灵活性。自从Si-OSi键能比它高出大约20%有机计数器部分的高度Si-O (siloxy)单位将会增加系统的耐热和耐紫外线。gydF4y2Ba

赢也可以分为一个分类系统,是基于类型的有机取代基存在,这是由一个“R”如图1所示。辛组的存在使他们适合用作驱虫剂,和氨基酸组让他们理想的用作附着力促进剂。热氧化硅树脂通过这些取代基有机的氧化发生。取代基的类型和浓度一定将决定材料将如何执行在不同的环境中。有机硅树脂与苯含量高是适合应用程序要求耐热性。苯基取代基的半衰期,当接触到250°C (482°F), 100000小时或11.4年(见表1)。这使得苯基有机硅树脂适合应用程序需要在高温下良好的保光性和灵活性。甲基取代基的半衰期是10000小时或1.14年,和丙基取代基的半衰期是七个小时。甲基取代基中使用的应用程序需要增加硬度。有机取代基也会影响有机硅聚合物的兼容性与有机树脂。取代基与大于三个碳原子会增加硅树脂的兼容性,和更少的任何东西都会被通常与有机物不相容。 Methyl silicone resins are incompatible with organic polymers; however, if used by themselves will form an excellent product.

合并gydF4y2Ba

涂料的改性有机硅聚合物可以通过pre-reacting或混合后与有机硅聚合物。有四种基本类型的反应与有机硅树脂发生:烷氧基/水、烷氧基/羟基硅醇/硅醇、硅醇羟基。预反应的方法通常是由树脂制造商,包括反应一个烷氧基或硅醇功能性树脂的羟基功能有机树脂(见图2)。这个反应需要热量和,如果硅烷氧基功能,将需要的蒸馏酒。然而,混合方法使用常规设备混合硅树脂和其他涂料原材料。188金宝搏bet官网gydF4y2Ba

在这种情况下,有机硅应用于衬底硅醇功能和一次将homopolymerize形成Si-O-Si固化后才(参见图3)。它还将与羟基反应功能有机树脂形成热固性系统。gydF4y2Ba

膜的形成gydF4y2Ba

膜的形成始于涂层应用程序,可以通过斯巴达袍或电晕喷雾。应用程序后,涂层经过烤箱将治愈~ 220°C (420°F)。聚合物的固化过程将开始经历一个融化阶段,使聚合物的活性组与足够的能量成为移动交联(见图4)。有机硅的硅醇组将与其他硅醇组(homopolymerize)交联,形成Si-O-Si矩阵。硅醇组还将在邻近的有机聚合物与羟基反应形成热固性系统。这是除了反应发生与有机粘结剂(TGIC /聚酯,GMA丙烯酸/苯酚、环氧/聚酯或环氧/甲酚/酚醛清漆,等等)。gydF4y2Ba

下一阶段的这一过程发生在产品暴露在其服务的温度。如果这是大于400°C (752°F)这部电影将经历一个热解步骤(参见图5)。在这个步骤中,将氧化有机粘结剂和有机subtituents也氧化形成的混合有限公司gydF4y2Ba _2gydF4y2Ba 、公司和其他氧化有机化合物和水。理论上,剩下的唯一的一个组件将氧化硅树脂,无机颜料,衬底。因此,如果没有足够的硅树脂的配方然后系统会失败或严重的粉笔。gydF4y2Ba

新产品发展gydF4y2Ba

下一代的粉末涂料将信封对高温性能通过最大化硅树脂的水平。完整的电影将一个氧化无机骨架组成的氧化硅树脂和无机颜料,如图6所示。gydF4y2Ba

因此,通过增加水平的硅树脂和减少水平的有机树脂、氧化热解后发生的水平将会下降。一般来说,有机硅树脂比有机树脂软化点较低。硅胶生产商提供的旧系列的产品有软化点- 55°C (95 - 131°F),因此,只能少量使用。这有限的市场使用中档耐高温应用程序。提高软化点65 - 80°C (149 - 176°F)使他们更耐烧结,从而可以制定涂料和高水平的硅胶没有有机树脂。gydF4y2Ba

合并的苯基硅树脂的软化点78°C (172.4°F)成一个环氧甲酚酚醛清漆体系(见表2)导致了优异的保光性(> 91%)接触260°C 50小时后(见图7)。gydF4y2Ba

将同样的配方在QUV-B(313海里)内阁导致56%的保光性和无粉化后196小时(见图8)。gydF4y2Ba

增加methylphenyl硅树脂的软化点可以产生白色或浅色涂料接触高温后抗泛黄。有机树脂和有机取代基将开始黄色暴露在温度升高后由于不完全氧化的有机组成部分。硅树脂的改性,提高methyl-to-phenyl比率增加了无机的性格。methylphenyl的掺入硅树脂的软化点74°C (165°F)成为可能制定白色粉末涂料,不含有机粘结剂(见表3)。gydF4y2Ba

这种涂层受到250°C (482°F) 200小时,只有1.14的△E(参见图9)。gydF4y2Ba

这些涂料有良好的阴影粘附在暴露于温度升高(见图10)。这开辟了新的市场,并设置为追求浅色电器、灯具白色和炊具的应用程序。gydF4y2Ba

应用程序gydF4y2Ba

所有的结果都是基于粉末,应用在20 - 40(希腊μ)(0.8 - -1.6密耳)膜厚度。粉末粒度从10到60(希腊μ)。涂料应用使用沃尔特飞行员喷雾系统(斯巴达袍)和治愈220 - 250°C (428 - 480°F) 30分钟。电影与更高的膜厚度将裂纹和分层后暴露在高温下。涂料具有高膜厚也会倾向于形成泡沫的困气体(水)。添加苯偶姻或Oxymelt A4将帮助这些涂料的脱气。gydF4y2Ba

粉制备gydF4y2Ba

原材料在Mixa188金宝搏bet官网co混合器混合3分钟800 rpm和20°C (68°F)。混合物是通过单螺杆挤出机挤压(巴斯)与第一个区组60°C (140°F)和第二区设定在100°C (212°F)。扭矩是40%和螺杆速度设定在150 rpm。gydF4y2Ba

挤出物是磨成粉用细川高速轧机设定在12000 rpm。添加气相法白炭黑1400 rpm的设置。气相法白炭黑有助于增加自由流动和流化,以及减少的趋势烧结的粉末。gydF4y2Ba

结论gydF4y2Ba

美国环保局规定的增加迫使涂料制造商新产品发展关注粉末涂料。反过来,硅胶制造商专注于开发新一代的产品,这将使构建开发高性能的产品。gydF4y2Ba

下一代的产品包括高水平的苯基取代基或methylphenyl高软化点。高苯含量增加有机兼容性和耐热性。提高软化点将有可能制定与高水平的硅胶粉末涂料。这些新配方将有良好的光泽稳定性和技术特征。与有机硅改性的有机系统也将增加紫外线阻力。这些增加的好处将有可能新市场转换为粉和提高现有市场的性能。gydF4y2Ba

栏:有机硅树脂在粉末涂料的历史gydF4y2Ba

1994年第一次试验有机硅树脂在美国gydF4y2Ba

1996年第一次出售不同的有机硅树脂烧烤市场gydF4y2Ba

1997 -硅树脂耐热粉市场的建立gydF4y2Ba

1998 -开发新的树脂更高的TgydF4y2Ba_ggydF4y2Ba(65 - 85°C)gydF4y2Ba

1999年开发的新树脂耐热白色涂料gydF4y2Ba