新的水性环氧树脂分散| PCI杂志 - 188bet搏金宝,188金宝搏bet官网

Solventborne 2-pack (2 k) epoxy-amine常用涂层系统已经制定高性能金属底漆。Crosslinkable在环境温度下,它们提供了优异的附着力以及许多金属表面防腐。然而,由于新的降低VOC限制在某些领域以及其他提议实施监管变化在北美和欧洲,有必要降低VOC转向水性2 k环氧系统。

不幸的是,现有的水性环氧底漆2 k通常被视为低劣的耐腐蚀和湿度,solventborne同行相比。此外,相信许多水性系统需要使用无机腐蚀抑制的色素,如锌磷酸盐,为了提供足够的腐蚀保护。可能使用防腐颜料包括配方成本较高的缺点,在颜料分散困难,配方稳定性差,和潜在的环境问题。例如,引物之间含有2.5%到25%的磷酸锌被列为环境危险在欧洲依照指令1999/45 / EC做准备。

内部发现一本小说,水性环氧树脂分散、乳化和flexibilized环氧树脂386,可以用来制定低voc (~ 100 g / L和少)2 k引物,这是免费的corrosion-inhibitive颜料,但由于其防腐性能与商用solventborne 2 k环氧系统,而表现优异的另一个商用水性2 k环氧系统以明显的优势。

此外,该环氧树脂剪切稳定,使构建的灵活性研磨颜料,如二氧化钛和硫酸钡,直接在环氧树脂部分使用高剪切作用或珠米尔斯。因为固化剂树脂通常代表了更小的组件,直接磨内环氧部分体积意味着更多的液体粘合剂用于处理。这将导致其他配方可能包括改善易于制造和高pigment-to-binder (P / B)比降低成本。

此外,该环氧树脂提供了一个额外的好处的灵活性提高胶粘性能的涂层。之前shown1,虽然solventborne和水性环氧底漆的灵活性可能减少在高温老化7天(50°C),只有基于环氧树脂水性底漆386老化后保持足够的灵活性相比其他两个基于non-flexibilized环氧树脂底漆。

实验

材料和配方

两个商用2 k epoxy-amine防腐底漆在美国在这项研究中获得的。第一次底漆,WB-X,水性涂料VOC报道在< 250 g / L。第二个引物,SB-Y, solventborne VOC半光的系统报道< 300 g / L溶剂还原后建议由其制造商。

三个测试配方略有不同,计算VOC含量的102 g / L, 92 g / L和80 g / L,在这个研究(表1)进行评估。颜料直接在环氧地面部分。

特点的水性环氧树脂和硬化剂用于这些公式是:

我)环氧386 - 52%的活性环氧树脂分散与环氧当量(EEW) ~ 1000克/摩尔提供。粘度范围从300 - 1500 mPa.s。

ii)固化剂2188 - 55%的活跃,终改性脂肪胺固化剂与H-equivalent重量(凿)~ 380克/摩尔提供。粘度范围从6000 - 14000 mPa.s。这对2 k硬化剂是商用水性防腐底漆,它被发现环氧386一起工作得很好。

化学计量比砍:EEW 0.75:1.00被选中,因为这比以前决定提供一个很好的平衡(盐雾)和湿度resistance.2腐蚀

这些公式中计算VOC的差异是由于(i)的使用不同的交付形式的聚合型颜料分散剂(6208/60提供的混合有机溶剂,而6208中提供主要是水和只包含有机溶剂的1%);和(2)的使用高沸点酯醇溶剂,EA。相信至少一些EA仍然在室温下固化后的涂层电影甚至超过10天。然而,我们在VOC采取了保守的方法计算和处理EA 100%挥发性研究。

涂底漆和小组准备
商业底漆WB-X和SB-Y之前准备根据各自的制造商的推荐应用程序。两个系统需要一个诱导期后30分钟的混合部分A和B(激活),并应用于板感应后不久就完成了。制定详细信息,比如化学计量学和P / B比率的底漆是未知的。

测试公式# 1、# 2和# 3是由A和B部分混合在一起,用一个额外的6%的水为易于喷涂粘度低。诱导期的前30分钟是允许应用程序。所有测试板涂层感应竣工后不久,除了那些准备专门为贮存期研究。

所有的金属板被传统的加压进料空气喷涂涂层。三种类型的金属板是用于盐雾和阴影附着力测试:喷砂钢(某人、自定义实验室专业品牌,11计冷轧)、冷轧钢材(CRS, Q-Panel品牌类型年代,底纹)和铝(AL Q-Panel品牌类型,裸露的光面)。所有其他测试进行CRS面板。测试板都是单一的涂层。干膜厚度(DFT)在这些板是针对如表2所示。略高的膜厚度SB-Y针对CRS和铝面板是基于推荐SB-Y的制造商。

涂板都干,在室温下固化(72±2)°F 10天前接受corrosion-related测试,包括盐雾(雾),防潮性能和水浸法测试。所有其他测试完成后引物被允许在室温下干燥和治疗7天。

性能测试

腐蚀测试
盐雾测试是根据ASTM B 117 - 03年完成的。涂板刻根据ASTM D 1654 - 05年之前曝光。评级为最大爬电文士按照相同的方法得到。评级的“10”代表零蠕变,而“0”代表了一个最大的评级爬电> 16毫米。

防潮性能测试是根据ASTM D 4585 - 99用一种克利夫兰冷凝湿度箱温度设定在38 - 40°C。

水浸法测试是由浸在de-ionized涂层板(DI)水温度维持在(40 - 42)°C。在每个评估间隔,面板从水中取出,抹干,立即评级,然后返回到水浸。

对所有三种腐蚀测试上面提到的:

(我)面板外观评估和猛烈程度根据ASTM D 714 - 02年被评为。泡大小等级的“10”表示没有起泡,而规模等级,“2”代表了大水泡。水泡也额定频率根据ASTM D 714 - 02年,与“F”=几,“M”=媒介,“MD”=中等密度,密度和“D”=。

(2)表面生锈的程度被评为根据ASTM D 610 - 01。“10”评级代表≤0.01%的表面生锈,而“0”评级代表> 50%表面生锈了。锈分布类型也被描述为“S”(现货生锈),“G”(一般生锈),“P”(确定生锈),或“H”(混合生锈)。

其他测试
阴影粘连根据ASTM 3359 - 07年,执行与2毫米间距削减。3 m的苏格兰威士忌品牌胶带使用898型。评级的“5 b”表示0%的涂层分离,而b“0”代表> 65%的涂层分离。附着力等级低于5 b,数字在括号后附着力等级代表区域内涂上涂料的比例估计分离。

铅笔硬度检查在SOP ST-LC-26 CRS面板每我们的内部方法,这是类似于ASTM D 3363 - 05。

光泽(60°)测量使用手持光泽度计CRS SOP ST-LC-28面板根据我们的内部方法,类似于ASTM D 523 - 89。

抗化学腐蚀评估使用24小时现场测试。测试进行CRS面板根据SOP ST-LC-46内部方法,类似于ASTM D 1308 - 02。点试剂被移除后立即进行评估。

MEK阻力(双摩擦)检查在SOP ST-LC-23 CRS面板每我们的内部方法,类似于ASTM D 5402 - 93。

结果与讨论

腐蚀测试
评价结果刻板后168小时(1周),504小时(3周)和1008小时盐雾(6周)暴露在表3中做了总结。

公式WB-X和SB-Y相比# 1
环氧386 -基于公式# 1表现略优于SB-Y经过1008小时的曝光,即便SB-Y有一个小的优势略高的干膜厚度CRS,铝面板。的蠕变公式# 1对CRS优于SB-Y后1008小时(图1)。此外,虽然艾尔和某人公式# 1的面板显示没有起泡或生锈,艾尔和某人SB-Y面板显示小unscribed区域腐蚀的迹象。

另一方面,尽管公式# 1或多或少在防腐WB-X基地板,公式# 1显著优于WB-X某人和CRS面板。WB-X开始显示脸生锈和水泡后只有168小时的接触,而公式# 1仍无生锈或水泡unscribed面积甚至在1008小时的暴露。此外,爬电评级CRS的WB-X比公式的# 1(图1)。

比较公式# 1,# 2和# 3
一般来说,公式# 1和# 2执行同样对所有三种类型的金属板。这表明轻微减少整体公式VOC(用其高挥发性有机化合物的聚合物分散剂低VOC版)耐盐雾没有显著的负面影响。此外,涂层CRS电池板公式# 1和# 2有类似的激活后光泽水平(图5)。这表明,少量的溶剂来自分散剂没有一部影响深远的电影的形成,因此,可能没有任何底漆防护性能的影响。

另一方面,CRS公式# 3执行小组更好比# 1和# 2的抗盐雾(图2)。这是最初所期望的矛盾——加入高沸点溶剂EA在低voc水性配方将增强膜的形成,因此,提高,导致对腐蚀的防护性能。

被认为至少有一些EA溶剂分子仍在底漆配方# 1和# 2的电影,即使在室温下固化了10天。如果确实是这样,这些EA分子可能成为“薄弱环节”在这些电影,导致贫困屏障# 1和# 2的性质。此外,因为所有三环氧386 -基于公式表现同样防潮性能和水浸法测试结果(见表4和表5所示),这些“薄弱环节”由剩下的EA分子可能会特别敏感的存在盐用于盐雾。需要额外的工作来进一步研究这个问题。

防潮性能结果,曝光后时期的168年,504年和1008年小时,归纳如表4所示。

公式1号表现很类似于SB-Y 504小时的暴露。然而,# 1显示一些小水泡后1008小时,因此比SB-Y稍差,仍然是免费的水泡。相比之下,WB-X显示水泡在504小时和恶化的迹象(水泡的规模和频率)经过1008小时的曝光(图3)。

另一方面,公式# 1,# 2和# 3表现很类似接触冷凝成水后,表明它们之间的公式差异对性能没有明显影响。

水浸试验结果在168年之后,504年和1008年小时归纳如表5所示。

浸水试验的结果显示类似的趋势的防潮性能测试-公式基于环氧386 SB-Y表现很相似,两个系统,进而表现明显优于WB-X(图4)。注意,WB-X显示更严重的起泡水浸后比暴露在克利夫兰类型湿度内阁。

其他测试
表6列出了结果的摘要。所有基于环氧386 -引物显示很好的粘附所有三种类型的金属板(涂层损失不超过1%),他们与WB-X和SB-Y。SB-Y显示略低粘附于某人面板。

在室温下固化7天后,所有基于环氧386 -引物的铅笔硬度略低于他们的水性同行WB-X,进而是比SB-Y柔软。引物的相对柔软基于公式# 1,# 2和# 3有点自386年环氧flexibilized内部的设计。相反,调节室温下2个月后,所有引物变得更难了。公式的铅笔硬度# 1至# 3是等于WB-X,和SB-Y仍是最难的。在这项研究中,铅笔硬度不同的引物没有任何相应的防腐性能直接相关。此外,本文测试数据报告证实了化学改性利用使环氧386灵活似乎并没有传授任何负面影响在耐腐蚀。

MEK double-rub和24小时抽查结果显示基于环氧386 -引物有更好的抗硫酸和氢氧化钠溶液,等于MEK阻力,但稍微贫穷耐二甲苯,WB-X相比。相比之下,SB-Y具有更好的耐硫酸、氢氧化钠和MEK,但贫穷耐二甲苯,相比,环氧树脂386 -引物。

总的来说,引物用环氧树脂386耐化学性排名在WB-X和SB-Y之间。这可能仍然是可以接受的,因为在应用程序(我)引物保护面漆;或(ii)引物不将长时间暴露于恶劣的化学物质。此外,化学公式# 1 - # 3的阻力可能会进一步提高通过调整化学计量比和其他配方参数。

最后,我们检查公式的适用期# 1和# 2通过监测其光泽(图5)和耐盐雾CRS板激活后在不同的时间间隔。

尽管60°光泽概要文件# 1和# 2的公式表明,贮存期是大约3小时结束后激活,盐雾试验结果显示只有轻微的耐腐蚀性能下降,即使这两个引物在激活后应用5小时。额外的测试,包括防潮性能和水浸,需要确认是否整体属性在5小时后激活确实是可以接受的。此外,未来的工作包括贮存期的评估公式# 3。