防紫外线涂料和塑料在汽车行业| PCI杂志 - 188bet搏金宝,188金宝搏bet官网

自亨利•福特(Henry Ford)推出了他著名的T型车,汽车和交通工程的发展经历了真正的量子飞跃。由于各种可能的形式,安全注意事项和节省重量,汽车工业正越来越多地使用塑料组件。平均而言,今天的车由14%的各种类型的塑料。有机材料,然而,受自然衰老过程,使必要的添加稳定剂。暴露在阳光下加速这个过程。通常,这种塑料组件面漆处理。然而,由于不受欢迎的移民,塑料和涂料的稳定剂的浓度降低。塑料,以及涂料,然后不再足够保护。本文描述了迁移的机理和解释可能推迟它的方法。

图1

塑料

塑料在汽车电缆绝缘、室内覆盖、仪表板、坦克或。越来越多的车身组件也被塑料制成的。这些裸露的或出现在汽车身体的其他部分一样的阴影。甚至一些试点项目描述汽车的塑料制成的尸体。

材料本身是自然衰老过程,最早开始生产,由于极端处理条件下发生的。尽可能推迟退化,所谓的过程和长期稳定剂添加。如果组件暴露在元素没有保护、退化是进一步加速。除了强制性的长期稳定,聚合物还需要额外UV-stabilization包。

图2

涂料

紫外线稳定是不可或缺的元素塑料涂层的汽车外观。在理想情况下,这些都是多层系统。涂层的塑料的应用底漆开始,最下面的一层上的约束力,在底漆,然后应用。最后,实验确定含有光稳定剂紫外线保护海豹涂层系统。

然而,这加剧了migration1问题:稳定剂的有机基质可以迁移到塑料,还允许迁移的塑料稳定剂的顶面涂层。减少紫外线保护的浓度在油漆表面,涂层的防护功能,根据定义,也减少。塑料稳定剂从衬底向上迁移导致夹大衣或泛黄,在最坏的情况下,甚至可以导致完全丧失附着力。

图3

聚合物稳定剂包

每一个稳定剂都有特定的温度范围,发展其最佳的保护作用。出于这个原因,混合不同的稳定剂添加到聚合物——即所谓的稳定剂包。他们通常包括中小学抗氧化剂,并确保足够的保护聚合物(参见图1)。

最重要的主位阻酚类抗氧化剂。他们是适合作为长期稳定剂在几乎所有的情况下。尽管有很多好处,他们有一个不受欢迎的副作用。由于紫外线辐射和随后的光解的退化,他们开发的深颜色的醌型结构,导致泛黄的塑料(见图2)。2

为防止经常高温在进一步处理,二次亚磷酸盐等抗氧化剂,phosphonites或哈尔斯也使用。

涂层稳定剂包

两组的稳定剂为涂料和开发适用于塑料和涂料保护自己:紫外线吸收剂和位阻胺(也称为哈尔斯=受阻胺光稳定剂)。3

图4

紫外线吸收剂

大部分的紫外线吸收剂功能根据类似的机制。物理吸收过程保护的深层部分涂层和底物高能分数的阳光。这些被吸收,导致异构化,导致分子转变成一个兴奋的结构。分子恢复原状时,吸收热能向环境释放的能量。相关的紫外线吸收剂在涂料包括2-hydroxybenzophenones oxalanilides, 2-hydroxyphenylbenzotriazoles 2-hydroxy-phenyltriazines。

根据Lambert-Beer法律,介质的吸收取决于,除此之外,在距离上的紫外线吸收剂浓度和它的光。浓度和涂层的厚度,因此,不允许低于某一最小限制为保证保护通过吸收衬底。的UV射线穿透涂层越深,越吸收或紫外线吸收剂的效果。由于距离很短的紫外线能够前往的直接表面涂料、UV吸收剂的保护作用是最低(见图3)。

图5

位阻胺(哈尔斯)

与紫外线的保护人的受阻胺光稳定剂类型、稳定的结果被困在中间的激进分子。所有这种类型的紫外线保护是基于一个化学结构:tetramethyl-piperidine。他们只不同的取代基的氮原子(R)或相反的环一边(R, R”)。

他们操作结合氧暴露在紫外线保护者的光形成稳定的硝基氧自由基。后者陷阱激进分子,由聚合物通过暴露于紫外线。硝基氧自由基的最重要的特征是他们的再生能力。因此,周期性反应是可能的,可以重复数百次,直到哈尔斯本身已经退化(参见图4)。激进的链式反应,攻击涂层和底物,从而阻止了。

哈尔斯,与紫外线吸收剂,保护化学而不是身体。因此,它们的有效性取决于粘合剂的最佳传播。哈尔斯的必要数量因此基于固体含量的粘合剂。

图6

迁移过程

迁移是不受欢迎的运动的涂料层和衬底之间的稳定剂。是否迁移收益从上层到衬底或亦然——负面影响发生在两种情况下。除此之外,稳定性能的涂层可能会丢失或可能发生降解的塑料。迁移的速度取决于多种因素,包括温度、溶解性的添加剂,浓度差异,涂层的厚度或additive.2的流动性

虽然迁移不能完全避免,但可以有效地推迟,由下面的控制。

塑料和涂料的协调稳定剂
使用“不迁徙的“稳定剂
迁移的障碍

原则上,移民也可以减少通过使用高分子——因此降低移动添加剂。但是,分子量的参数不能随意变化,同时影响二级属性如溶解性和兼容性。

图7

检测通过切片机技术

切片机的技术是一种现代的方法跟踪迁移。在外面工作,它将涂料成薄层从而允许防护层的详细分析。根据硬度和脆性材料的检查,合适的切片机的设置允许部分2毫米的被削减。为了获得完整的和有用的部分,塑料样品通常有点厚。随后的章节,可以7 x 9厘米,被放置在试管中,混合萃取剂,超声波浴中10个小时。后来,添加剂的浓度在每一层可以由高效液相色谱(紫外线吸收剂)或气相色谱(哈尔斯和紫外线吸收剂)。

减少迁移的方法

塑料和涂料的协调稳定剂

哈尔斯稳定塑料和涂料。保护涂层,哈尔斯一起经营一个合适的紫外线吸收剂,光稳定剂。在塑料中,另一方面,他们往往需要过程稳定。

而这是常见到目前为止每个制造商使用的稳定剂的选择,科莱恩的最新研究证明使用相同的利益保护涂料和塑料的稳定剂。否则保护层的添加剂浓度下降明显由于极高水平的迁移,导致稳定变得无效。胶粘剂涂层性能的下降,组件快速变色、失光。

对比结果通过使用相同的哈尔斯塑料和保护层——实验——如图6所示。同样的,在指定的实验条件下发生迁移过程。然而,浓度剖面证实了迁移过程运行速度明显减慢。因此,使用相同的添加剂会导致减少变更塑料和保护层之间的浓度。浓度剖面呈现在图6中也与金属衬底上多层系统的概要文件。出于这个原因,更大的耐候性也可以expected.1

这个新的过程,然而,要求涂料制造商和供应商之间的密切合作的塑料。这是因为相同的稳定剂只能用后咨询。除了增加稳定性、制造多层系统可以避免的艰苦的过程,大大降低了生产成本。然而,这个过程不能普遍应用。进一步指出仍令人不安的等相当多的物流需求由于广泛的颜色或金属色调的实现。

使用“不迁徙的“哈尔斯

存在各种各样的可能性,直接阻止哈尔斯的迁移。例如,低聚物哈尔斯太大了,他们坚持周围的聚合物基质和迁移很少。更进一步的变体是graftable哈尔斯。这些都是化学直接联系的粘合剂,因此不能迁移。非常特别的角度提供的新的photo-reactive哈尔斯Sanduvor PR-31。

这种产品的,第一个photo-reactive哈尔斯(见图7)已经开发出来。丙二酸衍生物不仅展示了典型的哈尔斯的官能团,它还包含一个紫外线吸收系统的共轭双键,也涉及一个烯双键。后者是分裂的紫外线照射下,造成的损失分子的紫外吸收的影响。与此同时,哈尔斯分子是化学粘合剂从而防止迁移。哈尔斯分子也在固定的地方紫外线是最大的:上表面的涂层。减少紫外线的强度,这些哈尔斯,当然,能够迁移到更深层的实验,但再也不能开花。一旦Sanduvor PR-31已经向表面迁移,这是光化学地附着在粘合剂通过紫外线辐射增加。从而更深层次的区域的表面漆有水库效应和哈尔斯分子固定在表面区域的比例随时间增加。总的来说,Sanduvor PR-31担保不仅持久的保护面积,而且优秀的价值,特别是在组件受到强烈的紫外线照射。

迁移的障碍

所谓迁移壁垒阻止迁移的添加剂。最下面的一层和底漆可以有阻碍作用,特别是当充满了圆盘形的颜料和填充剂。此外,最下面的一层粘合剂的添加剂的溶解度显著影响实验和添加剂浓度,因此,迁移能力。但是每个多层系统会导致不同的迁移速度。

高交联密度的聚合物基质可能有助于减少添加剂迁移速度。与交联密度,增加聚合物基质的差距变小,阻碍更大的添加剂。然而,这种变体是有限的成功作为涂料的交联密度过大导致脆化。

结论

塑料零件有决定影响现代汽车建设和将是一个决定性因素在塑造未来的汽车由于其多方面的优势。因此,有效的发展和成本削减这种特殊的基质涂层系统正变得越来越重要。最重要的发现是,塑料和防护涂料实益包含相同的稳定剂。迁移过程相当迟钝结果和多层的昂贵的应用系统成为必要。然而,塑料供应商之间的密切合作和涂料制造商是高度赞赏。

本文最初发表于第四国际塑料涂料研讨会,6月4日,2001年,在特洛伊,MI。

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