聚氨酯粉末涂料耐候性等优良性能,优越的流动特性、高灵活性和耐化学性。聚氨酯粉末涂料的固化收益由OH-functionalized聚酯和异氰酸酯交联剂之间的反应。由于高反应活性的异氰酸酯组有必要使用屏蔽异氰酸酯交联剂,以防止过早反应NCO-groups和羟基的聚酯。最先进的是使用两种不同的阻塞机制聚氨酯粉末涂料。在外部封锁了异氰酸酯交联剂的情况下,阻止代理,e . g。ε-caprolactam,释放在温度高达170°C。一方面,自由阻断剂改善了流性能的涂层,但主要缺点是其在固化过程中排放。相比之下,内部阻塞uretdione交联剂完全零排放。最初的劣势固化温度过高(> 190°C)的离解uretdione环被淘汰使用各种催化剂,使固化温度的130°C (1)

探测的工作寻找替代催化剂做了关于脒的泛黄的倾向。这些调查期间,一个全新的两级养护机制被发现在金属乙酰丙酮作为催化剂的存在(图1)。(2.3)在催化剂的存在,哦组和uretdione交联剂之间的反应了脲基甲酸盐结构在温度低于150°C。第二阶段发生在温度高于160°C。脲基甲酸盐结构裂解聚氨基甲酸酯和异氰酸酯组自由,这直接反应进一步哦——组织产生另一种聚氨酯。(4.5)

新的固化路线使金属板的涂层的新生产线。与可成形的金属板,板底涂层或完成层应该是一个非常有吸引力的和增加未来市场。(6)对引入新的欧洲VOC指南2007年,零排放的粉末涂料的使用与苗条处理线变得越来越有吸引力。此外,改变处理步骤的顺序(7)显示了一个巨大的节约潜力,e . g。,replacement of production-integrated coating lines and saving of special cleaning and pickling steps. State-of-the-art pre-coating of aluminum boards or coil by using thermo-curable powder coatings has not been realized until now. The main pre-condition for the future realization is the development of highly flexible powder coatings with curing temperatures <150 °C. This temperature region is necessary in order to prevent crystallization processes and embrittlement of the aluminum substrate itself. These processes cause a significant loss of flexibility and, hence, a loss of the formability of the aluminum sheets already within curing times of less than 30 minutes depending on the temperature.(8)

绑定代理熔体粘度较低

针对降低固化温度低于< 150°C有高需求的发展聚酯树脂熔体粘度较低。这个属性对获得良好的流动性能,以及至关重要的增加反应性的粉末涂料。在我们的第一个实验中,我们开始商用树脂Crylcoat 240,用于形成稳定的聚氨酯粉末涂料。这聚酯展品高熔体粘度,导致坏的光学和机械电影属性。

在这工作,与我们的工业合作伙伴Synthopol密切合作,我们开发了非晶态OH-functionalized聚酯DLE 04 - 210。Crylcoat 240树脂相比,显示了一个相当复杂的熔体粘度降低。图2说明了复杂的熔体粘度对温度的依赖关系n *不同的聚酯及其相应的粉末涂料。纯DLE 04 - 210的曲线转移到低n * Crylcoat相比240的值。粉末涂料是用不同的聚酯。

熔体粘度的降低包含新聚酯粉末涂料的配方是我们的推理。PCF 1集的融化在95°C和复杂的熔体粘度最低在160°C。在新的聚酯04 - 210了第一个最低(n *是观察到122°C,表明在较低温度下固化过程集。此外,n的值*最低(418 Pa•s)也较低,说明增强流动特性的PCF 2在膜的形成。

为了进一步降低固化温度,半晶状的聚酯的影响进行了研究。由于其半晶状的性格,聚酯Vestagon®4030 EP-R急剧融化范围110°C到120°C。因此,复杂的聚酯熔体粘度大幅度下降在117°C,并在更高的温度不再是可衡量的。半晶状的聚酯的减少影响粉末涂料配方的熔体粘度PCF 3。PCF 3由聚酯混合物的20 w / w /重量Vestagon EP-R 4030和80 w / w /重量DLE 04 - 210。最低的n *也观察到122°C。但对PCF 2 n的值*最低(214 Pa•s)减半。

因此,使用半晶状的聚酯原因一方面增强电影在固化过程中,流动,另一方面,增加反应相比与无定形聚酯粉末涂料配方。

此外,半晶状的聚酯的影响了实际测试。粉末涂料PCF 2和PCF 3被应用于脱脂钢板和治愈循环空气在不同温度下烘烤30分钟。固化涂层的机械电影属性的电影是由耐冲击测试根据ASTM D 2794(表1)。而在140°C非常灵活的涂层电影,说明了影响值160英寸磅,得到两个系统,PCF的灵活性降低在130°C。PCF 3固化温度可以下降到120°C,几乎没有损失的灵活性。

优秀的风化稳定

为了发展有力的外部应用程序稳定的粉末涂料,涂膜的耐候性,除了其高灵活性,具有十分重要的意义。因此,QUV测试是在Bensheim阿克苏诺贝尔粉末涂料,德国。荧光灯发出紫外线辐射的强度在313 nm模拟中午6月在佛罗里达的阳光。

曝光测试过程中,含氧水应用于冷凝的测试样品,而不是通过喷雾。发泄的给水加热水箱下面测试架和灯具。控制循环测试,QUV配备一个变量指间隔计时器在紫外线和冷凝43°C紧随其后8小时紫外线辐射60°C和高湿度。

粉末涂料PCF 3和PCF 4比较标准PU系统和’(’国际:Gutegemeinschaft毛皮死Stuckbeschichtung)认证的聚酯/ primid系统为外部应用程序(图3)。除了聚氨酯体系,最初的光泽检查涂料约90光泽单位,代表高光泽涂料。在该测试中,剩余50%的光泽是加速风化的极限值。这个值是由聚氨酯系统削弱336 h后而聚酯/ primid系统达到极限值后约550 h。

令人惊讶的是,这两个polyallophante粉末涂料,PCF 3和PCF 4,表现出优秀的风化的稳定性。对涂层的电影几乎没有减少初始300 h后发现光泽。50%马克削弱了PCF 4只有在675小时。风化稳定被发现的进一步改善PCF 3,显示879小时后剩余50%的光泽。

动力学分析固化行为

最优固化粉末涂料通常实验条件确定,这是一个非常耗时的过程。为了减少实验费用,我们进行正式的PCF固化过程的动力学分析4。基于一个适当的正式的动力学模型和动力学参数决定,激活能量Ea, pre-exponential系数和反应订单n,固化反应可以在考虑任何时间——温度的模拟配置文件。

正式的动力学分析是使用软件“热动力学”(Netzsch)。所需的数据是通过五个不同的非等温DSC测量与加热率从1.25 K /分钟20 K /分钟。正式开始分析一个合适的动力学模型以及必须选择合适的启动参数。因此,模范自由估计根据弗里德曼的活化能进行了分析。弗里德曼的情节分析的能量给一方面一些信息可能正式动力学模型;另一方面,每一个反应步骤的活化能可以估计。粉末涂料的PCF 4的三步模型反应AkBkCkD青睐。

多元非线性回归确定动力学参数。最适合的实验曲线是通过使用三步反应模型,由相关系数为0.974(图4)。在首选模型反应的第一步AkB 4描述了PCF的吸热的融化,而下面两个步骤1和CkD描述粉末涂料的固化过程。整个过程是基于一个正式的动力学模型往往是困难和不可能分配的组件或产品模型的中间阶段。然而,在这种情况下组件D代表了固化粉末涂料。

基于确定动力学参数和三步反应模型,PCF 4模拟的养护。最终产品的浓度、组件D,计算不同的等温固化场景而固化时间在30分钟内保持不变。预测的结果如图5所示。

的验证结果,粉末涂料是应用在钢板和治愈选择养护条件。涂膜固化程度由机械性能决定根据耐冲击测试(表2)。在120°C只有84%的最终产品的形成,使得固化涂层膜有可怜的灵活性。模拟显示,91%的最终产品成立在130°C。的值的影响和相应的反向影响固化涂料是100英寸磅。涂层的柔韧性测试结果电影治愈140°C和150°C证实了预测的结果。预测显示,超过95%的最终产品的形成导致了高度灵活的涂层电影影响值为160英寸磅。

预镀金属板形成

基于动态评估polyallophanate粉末涂料PCF 3,发现固化条件140°C / 30分钟或150°C / 30分钟导致高度灵活的漆层。这么高的灵活性是成功的先决条件形成的预涂金属板如拉深。

前拉深的部分进行了一些基本形成操作。这些操作包括拉深Erichsen-cups或组件的更复杂的形式。图6显示了一个深长的“关键”,它由不同的边缘半径和最大变形程度为铝。两种粉末涂料PCF 3和PCF 4表现出杰出的成形性能。

最后,实际加工条件下形成的预涂钢板在汽车供应行业(图7和8)。在这个过程中,部分后的宝马1系是深长的没有任何漆层的破坏,或微划痕。此外,光泽形成地区并没有减少。

这些结果支持二维金属板的涂层过程的实现与低温粉末涂料制造复杂的组件。

结论