这些产品的性能也与用于汽车面漆应用的标准双组分(2K)聚氨酯进行了比较。这项正在进行的研究表明，这些丙烯酸酯不含阻碍胺光稳定剂(HALS)和光吸收剂，可以承受超过三年的佛罗里达州暴露而不降解。这些试验正在进行，并将持续至少五年。由于测试是根据汽车测试标准进行的，这些材料适用于任何需要优越户外耐久性的应用。188金宝搏bet官网
在报告室外风化研究结果的同时，还提供了一种相关性，比较了不同类型的加速风化实验室设备的严重程度和严酷程度，因为它们与佛罗里达州和亚利桑那州的室外测试有关。探讨的其他重要领域包括:
•单体和低聚物的骨架结构，具有较高的耐候性;
•光引发剂选择对抗黄变性能的重要性;
•HALS和紫外线吸收剂对增强抗黄变和薄膜降解的影响。
化学选择
聚合物由不同的化学键组成，随着时间的推移，这些化学键容易降解。环境因素，如热量或紫外线辐射，可以加速这一过程。有许多不同的情况会导致聚合物降解，包括热、光、化学或机械因素。然而，导致聚合物降解的最主要机制是氧化和光解。自由基是由热和光反应产生的。一旦自由基形成，它们就能与氧反应生成氢过氧化物。在这一点上，该过程成为自传播，导致薄膜或涂层失效(图1)。
188金宝搏bet官网材料测试
与其他树脂体系相比，丙烯酸聚氨酯涂料由于其耐久性和优越的耐候性而被广泛使用。到目前为止，汽车应用中最常见的聚氨酯涂料类型是溶剂型2K系统。但这种涂料类型正面临着来自监管机构的越来越大的压力，要求限制释放到环境中的溶剂量。这种2K混合物的另一个缺点是它的锅寿命很短。另一方面，uv固化涂料是单组分体系，不需要计量或混合，不含溶剂，不需要加热，固化几乎是瞬间完成的。此外，它们的保质期通常超过6个月，在大多数情况下超过一年。
本研究中使用的聚氨酯丙烯酸酯低聚物是用脂肪族异氰酸酯制成的。众所周知，它们具有良好的外观耐久性，因为没有受氧化或紫外线降解的发色团，因此固化的薄膜将抗黄变和微开裂(图3)。
进行的检测
使用两种不同类型的测试设备进行了防潮和抗黄变测试，以获得更快的实验室结果。其中包括QUV和Q-SUN氙气试验室。在亚利桑那州，还通过Q-TRAC测试进行了加速室外测试，在佛罗里达州，实际的室外风化测试仍在进行中。这些测试是根据汽车测试方法SAE J 1961-02进行的，该方法用于对汽车应用的外部面漆进行鉴定。我们的理由是，如果这种苛刻的测试方法可以通过，那么丙烯酸材料将适用于要求不那么严格的应用。188金宝搏bet官网由Q-Panel公司制造的设备用于进行风化试验。下面描述了每一种使用的仪器以及测试条件。
A) QUV测试-条件是:在60°C下进行8小时的紫外线辐射，然后在40°C下进行4小时的暗凝结。每400小时更换一次灯，以确保紫外线强度不变。灯泡使用的是Q-Panel的UVA 340。输出在以340纳米为中心的300 - 400纳米。这与自然阳光条件相比非常有利。
B) Q-SUN氙气试验箱(型号3100)，配有湿度控制，可以更精确地复制佛罗里达州的高湿度条件。循环条件如下。
1)在70ºC(黑色面板温度)-50%相对湿度下光照40分钟。
2)光照和喷水20分钟。
3) 70ºC(黑色面板温度)-50%相对湿度下光照60分钟。
4)黑暗60分钟，38ºC(黑色面板温度)- 95%相对湿度。
C) Q-TRAC测试-待测样品被放置在几个镜子的焦点处，这些镜子收集光线并将其引导到测试面板。然后，该设备在地平线上跟踪太阳，从而最大限度地增加阳光照射(图6)。
D)佛罗里达暴露-内陆，朝南5度角。
通过实证试验和观察，确定QUV试验是加速风化方法中最苛刻的。这是一个很好的筛选工具，因为一次可以测试许多样品，如果使用可行的对照样品，可以在不到1000小时的暴露时间内迅速获得可靠的结果。但是使用这种方法作为唯一的测试标准将导致由于测试的严重性而过度设计的涂层。氙测试比QUV测试更轻，并且非常接近佛罗里达测试的结果。最不严重的是Q-TRAC测试，因为条件往往非常干旱，可能会掩盖雨水和高湿度引起的表面侵蚀的影响。
参数测量
用于室外使用的单体和低聚物的主要标准是在暴露于热和光辐射时抗黄变和粉笔化的能力。此外，它们必须不受水分侵蚀。这通常表现为表面光泽的丧失。光泽度保持和黄度指数被记录为加速风化暴露以及“实时”佛罗里达曝光的函数。根据ASTM D 523-89程序并使用BYK-Gardner的微光泽度计在60º下测量光泽度。使用BYK颜色指南(几何形状45/0，光源/观察者:D65/10)根据ASTM E 131-98测量黄度指数(YI)。
固化膜的物理性能对于配方商选择正确的材料以满足最终用途的应用要求是很重要的。188金宝搏bet官网拉伸实验是在Instron 1122仪器上按照ASTM D 882程序进行的。样品尺寸为25毫米x 8毫米，厚度为100微米。记录应力-应变曲线，以确定杨氏模量(YM)，断裂时的应力和应变(延伸率@失效)。
由于低聚物往往更灵活，它们被测试为“整齐”，而单体有时可能太脆而无法测试。这些单体被添加到已知具有优良风化性能的非常灵活的低聚物中。由于这些共混物粘度很高，因此用50%的丙酮切割，并应用于具有电泳底漆和白色底漆的冷轧钢。除非另有说明，所有配方均含有3.0%的TPO光引发剂(2,4,6-三甲基苯甲酰二苯基氧化膦)，因其光漂白性能而闻名。
在丙酮蒸发后，这些混合物被应用到基底上，以产生35-40微米的薄膜厚度。这是本研究中使用的薄膜厚度，除非另有说明。A 600w /in。“V”灯在空中跟随一个600w /in。采用氮气“H”灯固化。传送带速度设置为10 FPM。
QUV测试
如前所述，该装置是一种优秀的筛选工具，可以快速筛选单体和寡聚物变量。在本研究早期，该设备用于优化材料的耐候性能，然后进行长期测试。188金宝搏bet官网研究的参数之一是低聚物的分子量及其对保光度和YI的影响(图7)。有趣的是，这些寡聚物的骨架结构相同，但随着寡聚物分子量的增加，保光性较差，YI较高。这表明，为了延长户外风化性能，在大多数情况下首选低分子量低聚物。
QUV测试也用于筛选具有非常不同骨架结构的低聚物。这些材料包括188金宝搏bet官网双a环氧丙烯酸酯(CN120)，一种双功能聚酯丙烯酸酯(CN2003)，有和没有HALS，和“对照”低聚物(CN9001)，一种双功能脂肪族聚酯丙烯酸酯。
双A环氧树脂多年来一直是UV固化应用的主力低聚物，因为它们成本低，而且非常坚硬和耐磨。还观察到高度的耐化学性。结果再次支持，最终的户外性能需要脂肪族聚氨酯丙烯酸酯。然而，使用聚酯丙烯酸酯可以获得良好的成本/性能折衷。
Q-SUN，测试(氙气试验室)
当与对照低聚物CN9001混合时，使用型号为3100的Q-SUN来检查不同pi对抗黄变性能的影响。所有pi都是在3.0%的水平上添加的。这些结果与通常用于汽车面漆的2K聚氨酯进行了比较。测试的pi为二苯甲酮、TPO和一种聚合物-羟基酮型引发剂Esacure®KIP-150。结果如图9所示。每个测试板总共暴露了4000小时。这相当于在佛罗里达暴露了三年多。二苯甲酮不耐变黄也就不足为奇了。另一方面，TPO的初始YI值较高。但由于TPO是光漂白，在500小时的曝光后，YI显著下降。相比之下，Esacure KIP-150的YI值从一开始就很低，并且在测试期间一直如此。2K聚氨酯具有最低的初始YI，并在整个研究过程中缓慢增加。值得注意的是，在没有HALS的帮助下，UV固化的化学性能优于聚氨酯。这也表明PI的选择是获得耐候性的关键。
佛罗里达风化结果
加速实验室测试有助于相对快速地优化化学性能。然而，这是不可替代的，特别是当涉及到汽车应用时，实时佛罗里达曝光。经过大量的实验室测试和重新配制，选择了一系列低聚物和单体进行测试。当单体以50%的浓度添加到CN9001中时，低聚物被测试为“整齐”。为每个化学变量准备三个复制面板。没有添加HALS或光吸收剂。表3列出了在暴露900兆焦耳/平方英尺后测试的低聚物以及YI和光洁度保持数据。总紫外线辐射(TUVR)。假设有280兆焦耳/平方。m的TUVR在佛罗里达州的平均一年，这代表3.2年的佛罗里达测试。除CN929和CN9006外，所有的低聚物都表现良好，其光泽度明显下降。其他产品都是双功能的。CN929是三功能的，CN9006是六功能的。功能越高，交联程度越高，在高温和强光下形成的薄膜越脆。然而，CN929和CN9006可以与更灵活的材料混合，以优化最终使用性能，或者可以在较低的薄膜厚度下应用。188金宝搏bet官网请记住，这些薄膜在35-40微米范围内。在5-10微米薄膜厚度下，没有观察到高功能性低聚物开裂的证据。
值得注意的是，在配方耐风化性时，应避免使用烷氧基单体。虽然它们不会变黄，但从CD564和SR454的性能可以看出，它们的保光性很差。烷氧基化使它们不那么疏水，使它们受到水分攻击的表面侵蚀。
结论/观察
当在化学结构、结构和功能上做出谨慎的选择时，紫外线能量配制和固化的涂料可以提供比2K聚氨酯化学材料更多的好处。它们可以处理得更快，保质期更长，处理起来也更安全。此外，没有污染大气的排放物，并且在不使用HALS或光吸收器的情况下，它们可以优于2K系统。虽然最初是根据严格的汽车标准开发和测试的，但本研究中强调的材料适用于任何需要优越户外性能的最终用途。188金宝搏bet官网n这篇论文发表于RadTech 2008，芝加哥。
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