水性粘合剂底漆系统| PCI杂志 - 188bet搏金宝,188金宝搏bet官网

从早期的环氧树脂化学,标准基于“一种”固体环氧树脂底漆结合polyamidoamine防腐领域的主导。除了优异的防腐性能,其他几个属性的成功导致了这种类型的系统:

宽容的混合比;

极长适用期为所有类型的应用程序技术(刷、滚筒、喷);

很好的力学性能(耐冲击和附着力);

相对较短的干燥时间(灰尘干);

良好的光学方面(流和光泽);和

成本效益。

然而,这些系统需要一个诱导期,一段时间,使环氧树脂和固化剂(粘合剂)反应在某种程度上在涂料应用之前。这增加绑定组件的兼容性和结果在改善涂层的性能。需要一个诱导期可以减少或消除硬化剂的修改(例如,加合物)。

从性能的角度来看,改变这个系统有几个原因。今天新发展的主要驱动力是合法的或环境方面。溶剂是一个主要贡献者臭氧生成(“烟雾”),一种空气污染物部分负责环境和健康问题。(1)不幸的是,这一种/ polyamidoamine系统需要大量的溶剂应用喷雾应用程序(50% v / v)。加州环保署的南海岸空气质量管理地区(SCAQMD)和许多欧洲国家建立了溶剂还原程序迫使构建和涂抹器减少VOC涂料。私营企业和行业组织也同意减少VOC分别输出,并设置限制他们的产品线评估替代环保技术如:水性,高固体含量,无溶剂和粉末涂料。

每个人都同意减少挥发性有机化合物对环境更好。然而,这个看似简单的目标经常有技术上的原因可能非常困难,如果不是不可能实现。本文提出一种低voc、水性、防腐底漆为重型腐蚀保护。

标准环氧粘结剂金属底漆

标准的环氧系统是基于一个低分子量固体环氧树脂(一种)。它提供良好的附着力和灵活性,良好的耐化学性以及物理(“漆”)干燥性能的涂层。它还兼容的polyamidoamine化学固化剂。

传统polyamidoamine固化剂是一种高度粘性材料,通常用于解决方案形式,通常芳香族溶剂。这个硬化剂的骨干是一个化学ethyleneamine脂肪酸反应,通常三亚乙基四胺。固化剂生产弹性涂料具有良好的附着力、耐水性和良好的腐蚀保护。

一种树脂和polyamidoamine硬化剂导致solventborne涂料的贮存期超过8小时;足够多的平均工作日。提高防腐稍微过量的环氧树脂是经常使用。由于固体和高度粘性的组件,允许额外的溶剂必须用于涂层的应用程序。对于常规喷雾应用程序,溶剂含量低粘度增加导致高VOC水平超过450 g / L。达到应用程序所需的高水平的溶剂粘度大大提高了流动特性,易于应用和延长贮存期。

减少挥发性有机化合物

很明显,降低溶剂(VOC)内容在这种粘结剂系统将导致涂层这将是非常困难的,如果不是不可能的话)申请使用常规设备。除了使用专门的应用设备设计应用高粘性物质,最符合逻辑的方法来减少挥发性有机化合物是使用更少的粘性树脂和/或硬化剂,使用VOC-exempt溶剂或使用水性技术。

高固体含量的系统

治疗的不同阶段热固性系统(灰尘干燥,dry-to-touch, dry-to-handle等)是建立在分子量成正比的形成聚合物网络。传统1-type-based系统开始这场比赛凝固在一个相对较高的分子量。凝固的溶剂蒸发主要取决于溶剂的蒸发速度。高分子量聚合物导致高粘度的解决方案和高水平的溶剂是实现应用程序所需粘度。使用lower-molecular-weight环氧树脂,如基本的液体环氧树脂(环氧当量182 - 192 g / eq。),减少了高粘度溶剂水平应用的必要性。实现应用的固化膜,根据液体涂料树脂需要化学反应与硬化剂组件。这种化学反应通常需要更多的时间比纯溶剂蒸发。因此,这些高固体含量的系统需要更长的时间到达尘埃干燥或dry-to-handle阶段,尤其是在低的环境温度。液体环氧树脂也有更高的内容相比,固体树脂,导致短罐生活相比,一种树脂系统。

VOC-Exempt溶剂

减少VOC使用VOC-exempt溶剂并不像它看起来那么简单,可以挑战和制定。这些溶剂通常会带来更高的成本相比传统的溶剂。此外,一些flash点非常低,导致运输成本和安全问题。溶解度的差异,与胺类固化剂进行不相容和高蒸发率是正常性能的关键因素,必须解决,否则可能发生糟糕的性能和应用性能。(1)

水性系统

很可能降低VOC水平最好的办法是消除大多数,如果不是全部,溶剂的使用一个便宜,non-VOC水等载体。水性环氧乳液提供机会使用高分子量固体环氧树脂中使用一种/ polyamidoamine系统之前所讨论的,没有太多担忧粘度。在这些固体树脂乳剂树脂使用表面活性剂分散在水中。表面活性剂可以离散的微观粒子的形成1µm。这些粒子需要一些溶剂(VOC)促进粒子的聚结形成连续的薄膜。

水性涂料配方的变化是非常敏感的原材料和配方的差异相比,健壮的溶剂型系统。188金宝搏bet官网微小的变化会导致性能下降的重要因素。因此优化配方和原材料的选择是至关重要的,确保性能稳定的水性涂料。188金宝搏bet官网一个贫穷的水性固化剂的选择也会导致表现不佳,导致了一些怀疑的水性环氧树脂的关键应用技术。构建需要意识到可用的技术和商业产品,帮助他们优化配方,满足要求今天存在的性能标准。

当前的需求

在过去的几年里为底漆系统引入了新的需求。这些变化是由监管要求和/或经济学。下面列出了一些例子。

改善各种基质粘附,尤其是准备不足和困难的基质,如未经处理的冷轧钢板。这降低了项目成本最小化表面处理。

改进成本减少维护工作和延长保修(改善耐蚀性)。

更快的治愈,不牺牲生活。

提高操作员安全通过提供不含腐蚀性挥发性胺类固化剂进行。这可能减少潜在的皮肤和眼睛刺激、以及敏化效果。

扩大水性系统应用程序的应用程序窗口低于15°C。

所有这些特性主要受到技术概要和固化剂的能力。最新趋势也显示要求非常低voc配方,提供相同的干燥固体树脂涂料。

水性环氧底漆

表1点击放大

水性环氧底漆2 k已经成功地应用了超过15年的工业应用。增长在过去的几年里,对水性涂料系统的需求显著增加,由于新的美国和欧洲立法关于保护环境和降低VOC含量的涂料。例如,SCAQMD制定了100 g / L的VOC极限引物有效的7月1日,2006年。(2)

最初有一些限制,在某些应用程序中使用的水性产品,因为他们无法满足所需的性能特性。然而,水系统的性能已显著改善在过去的几年中通过引入专业的产品应用在金属表面。这些发展的局限性已经大大降低了水性产品代替solventborne防腐底漆(以及高固体含量)系统应用中,除了使用水的物理限制。水性产品的储存和运输问题在寒冷的环境是有限的环氧树脂乳液的冻融稳定性通常是贫穷。就可以完全避免这个问题通过使用基于基本系统液体环氧树脂。然而,水性固化剂必须能够乳化液体环氧树脂。最优,固化剂还将提供足够的贮存期。

图1点击放大

新的环氧粘结剂技术

针对当前高性能VOC-compliant底漆的性能需求,一个新的水性胺固化剂(Aradur®3986环氧固化剂)和一个新的固体环氧树脂乳液(环氧树脂®PZ 3961 - 1环氧树脂)。的固化剂Aradur®3986环氧固化剂是一种解决方案制定的聚胺加合物在40% (w / w)在水中固体。相信的发展Aradur®3986环氧固化剂是一种水性环氧底漆技术向前迈出的重要一步。有以下原因:

没有挥发性胺;

没有溶剂;

锅寿命长;

非关键混合比;

快速干燥,即使使用液体环氧树脂;

杰出的兼容性与水性环氧乳液和液体环氧树脂;和

优异的附着力,困难的基质,优于传统solventborne解决方案。

新开发乳化环氧树脂®PZ 3961 - 1环氧树脂提供了理想的固体树脂的性能没有溶剂高水平的限制。的一些主要特征环氧树脂®PZ 3961 - 1环氧树脂:VOC水平相对较低,约140 g / L;快速“漆”干燥特性;优异的附着力困难的基质;和高闪点。

环氧树脂®PZ 3961 - 1环氧树脂含有挥发性有机化合物的一小部分水平通常出现在一个标准的溶剂型的固体环氧树脂,但不能用于准备zero-VOC引物。Zero-VOC引物可以准备使用液体环氧树脂由于需要合并的溶剂是消除。然而,如前所述,高固体含量和无溶剂系统通常不具备的快速接触干燥能力固体环氧树脂。

当制定与液体环氧树脂和水性乳剂,Aradur®3986环氧固化剂提供的能力制定zero-VOC引物和涂料的贮存期3 - 4个小时23°C。此外,根据制定的固体含量,他们可以提供一个可见的贮存期结束时,由凝胶粘度的增加,最终表示。的一个关键好处Aradur®3986环氧固化剂是能够提供一个快速干燥处理液体树脂。表1提供了一个比较类似的制定基于环氧树脂底漆®PZ 3961 - 1环氧树脂和环氧树脂®GY 6010环氧树脂。干燥多尘的身体干燥()时间是1小时长,但其dry-to-handle时间大约是一样的基于环氧树脂涂层®PZ 3961 - 1环氧树脂。

图2点击放大

优异的附着力,困难的基质为构建提供了工具来制定表面宽容的引物。为了说明这一特性,冷轧钢板涂有一个基本的底漆配方基于Aradur®3986环氧树脂固化剂与环氧树脂®PZ 3961 - 1环氧树脂与环氧树脂和另一个®GY 6010环氧树脂使用只有惰性颜料和填料。一个标准solventborne基于一种固体环氧树脂底漆(SER) / polyamidoamine (PAA)被用作控制。solventborne配方中含有磷酸锌防腐涂料。所有三个配方使用固化剂80%计算理论化学计量学,往往提高耐蚀性。如图1所示,基于环氧树脂水性底漆®6010 GY提供更好的耐腐蚀环氧树脂后500小时的盐雾接触(通过ASTM B 117)比溶剂型的控制。

最低数量的蠕变在文士获得使用Aradur®3986环氧树脂固化剂与环氧树脂®PZ 3961 - 1环氧树脂。应该指出,此测试程序的目的是为了突出各自的性能属性绑定,不优化配方。预计这些配方的优化使用防腐颜料或腐蚀抑制剂和附着力促进剂(即。硅烷)将导致改进的性能。

图3点击放大

在低温条件下的性能

它已经表明,液体环氧树脂粘结剂系统方法的干燥时间固体环氧树脂乳液粘结剂一起使用时Aradur®3986环氧树脂固化剂。这种组合的另一个积极的特性是低的最低成膜温度(MFT),它允许低至10°C应用程序没有问题。虽然环氧树脂的MFT®GY 6010环氧树脂涂层小于10°C,它没有形成连续膜诱导时间不到三个小时。图2所示的结果获得non-pigmented油漆。

正如所料,表面硬度发展10°C慢得多,但实现相同级别的硬度随着23°C固化涂料在额外的固化时间2天23°C(图3)。

图4点击放大

验证一个环氧树脂®GY 6010环氧树脂/ Aradur®3986环氧固化基于主体底漆固化低环境温度条件下仍然可以提供高度的耐腐蚀性能,是应用到喷砂钢面板和治愈10°C和80%相对湿度(RH)和23°C和50% RH的比较。推荐应用程序流程进行模拟固体树脂dispersion-based涂料、底漆的三层[3毫升每个](75µm)干膜厚度在8小时内应用(模拟正常工作日)23°C。所有面板被治愈有关温度的盐雾试验开始前7天。

8000小时的盐雾试验后,涂层的性能水平没有显著差异可以发现,表明这些治愈10°C实现一个类似水平的耐腐蚀那些治愈23°C(图4 a和4 b)。

图5点击放大

低voc水性防腐底漆

制定一个低voc水性防腐底漆能满足标准的性能标准和应用程序性能high-VOC一种/ polyamidoamine系统背后的推动力量是发展Aradur®3986环氧树脂固化剂。理想情况下,应该能够制定一个高性能防腐底漆不受重金属和有害空气污染物(也许不久)。这样的底漆应涂抹器以及环境友好的。相信这些目标实现的发展制定a。

表2点击放大

制定a -设计匹配的主要优点solventborne环氧系统金属底漆:耐腐蚀和保护困难和准备不充分的基质,非关键混合比,良好的应用性能和快速治愈锅寿命长。此外,水运系统能够解决一些重要的限制标准体系包括VOC高水平,高易燃性和重金属和/或偶然发生的内容。制定a工业维护和满足严格的SCAQMD VOC要求防腐底漆的性能要求。

比较公式化与商业solventborne A,表面适应性底漆基于液体环氧树脂/ polyamidoamine化学表2中可以找到。

表3点击放大

这里使用的商业solventborne底漆解释前面讨论的几点方法。的一些性能属性,这个商业底漆旨在实现高耐腐蚀,表面公差和快速治疗以及较低的挥发性有机化合物。polyamidoamine固化剂导致高水平的耐蚀性和表面宽容,但也增加了溶剂的需求。

表4点击放大

因为它使用液体环氧树脂、高固体可以达到,但以牺牲不再接触干燥和dry-to-handle时间,贮存期短和更低的抗冲击性。附着力和腐蚀保护困难的衬底,如冷轧钢材,减少使用一种固体树脂相比。

除了VOC的显著优势,制定a在贮存期也有优势,干燥时间,粘附冷轧钢材和抗冲击性。a的腐蚀保护的证明是略优于商业底漆喷砂钢和冷轧钢材、一个艰难的衬底。

图5点击放大

每个引物的耐腐蚀测试板在1000 - 2000小时的盐雾曝光图5和图6所示,分别。相应的耐腐蚀评级表3和图4所示。

图6点击放大

1000小时的盐雾接触后,制定a表明冷轧钢板治疗耐蚀性优于溶剂型的控制,由抄写员表示评级和蠕变。这个结果证实a具有更好的附着力比控制,这种相对光滑的衬底的一个关键属性底漆涂层。制定a还执行更好的对喷砂钢而言抄写员评级和蠕变。尽管它降低膜厚度,a底漆有水泡评级一样控制。

2000小时的结果对冷轧钢材都是非常贫穷的引物,只包括出于比较目的。喷砂板涂有配方a显示较高的攻击在第二个1000小时的暴露与控制;然而文士评级和蠕变仍有所好转。再次,耐水性底漆似乎稍微比solventborne控制起泡,只有几个小水泡;控制上的水泡规模更大,但也很少。这些结果表明环氧树脂的能力®PZ 3961 - 1环氧树脂/ Aradur®3986环氧固化剂粘结剂系统提供一个高水平的腐蚀保护在不影响其他所需的性能特性。

结论

附录A点击放大

几十年来标准溶剂型、一种固体环氧树脂/ polyamidoamine系统主导防腐领域因为各种各样的原因包括其优异的耐蚀性和低成本。不幸的是,相关的高挥发性有机化合物逐渐迫使涂料制造商制定远离这种老化技术。降低VOC的水平可以可以通过一些方法来实现。水性技术提供了低VOC的好处,今天可以提供所需的高性能。

新的水性环氧粘结剂系统旨在满足耐腐蚀引物的构建所面临的挑战提出了。起点配方已翻一个商业溶剂型防腐底漆也被提出。

构建使用Aradur®3986环氧固化剂受益于高质量的耐蚀引物适合一系列不同的和非常具体的应用。的主要好处Aradur®3986环氧固化剂是困难的基质(即其优异的附着力。,准备不充分或未经处理的钢、冷轧钢材、镀锌钢、铝等)与液态环氧树脂及其出色的兼容性和液体和固体树脂的水性乳剂。结合固体树脂乳化环氧树脂®PZ 3961 - 1环氧树脂可以帮助实现上述困难的基质的最佳附着力。

使用Aradur®3986环氧树脂固化剂,采用可以设计引物(甚至为零)非常低VOC,低敏化潜力和良好的应用性能。Aradur®3986环氧固化剂可以用于工业防腐底漆应用程序,以及重型引物在抨击基质——即使在温度低至10°C和80%相对湿度。因此,构建可以通过使用只有一个受益于它的多功能性色素硬化剂基地涵盖很多不同的引物的应用。这种多样性提供了高性能的实实在在的利益,改善经济和物流目前的VOC没有限制规定。