1K水性配方的成膜过程不涉及化学交联步骤。因此，与溶剂型涂料相比，密膜的应用有时需要更多的注意。这可能是复杂的，通常较短的开放时间的水性金属涂层。由于配方中的亲水成分——如表面活性剂、盐和颜料——它们更容易受到水分和湿度的影响。
我们之前已经证明，1,2，一种名为Oxylink™的纳米颗粒基添加剂可以增加水性涂料的交联密度。在本文中，我们研究和讨论了Oxylink对两种不同金属保护系统的影响。添加剂是一种在水中含有纳米颗粒的配方分散体。它具有低粘度，固体含量约为40 wt.%，储存在5°C至40°C之间时，保质期至少为一年。
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金属涂层中的氧链添加剂
为了研究Oxylink的效果，我们选择了底漆/面漆和直接到金属涂层作为模型系统。底漆/面漆系统包括更传统的设置，以提供有效的腐蚀保护。然而，最近开发的DTM系统也用于中型金属保护应用。我们测试了添加和不添加添加剂两种体系的耐腐蚀性能、甲基乙基酮(MEK)和2-丙醇(IPA)双摩擦性能、湿度和风化性能。公式如表1-3所示。此外，我们还考察了Oxylink对光泽度、膜与基板的粘附和干燥时间的影响。
第一个设置(C1)是底漆/面漆体系，底漆和面漆均基于巴斯夫Acronal S 760(表1-2)。该粘合剂由MFT为22°C(72°F)的自交联苯乙烯-丙烯酸树脂组成。它被宣传为非常适合于装饰性金属涂层的中等责任腐蚀保护。
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第二种体系(C2)是基于DSM neoocryl XK-86的直接金属涂层(表3)。该粘合剂也是苯乙烯-丙烯酸共聚物乳液，用于钢铁保护和各种通用金属应用的高性能涂层。在31°C(88°F)时，该粘合剂的MFT相对较高。
一般情况下，在搅拌时将1%(固体对固体)的添加剂引入到各自的涂层配方中(表1-3)。由于添加剂粘度低，几分钟后就很容易分散到配方中。所得配方稳定，无沉淀现象。罐内稳定性与没有Oxylink的配方相比没有改变，因此它仍然可以用作1K体系。将涂层涂在冷轧钢板上，并在室温下干燥两周。C1和C2的外观(包括光泽和表面结构)未因Oxylink而改变。通过各种标准化试验对涂层的性能和外观进行了检测。
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- 根据ASTM D 5402的要求，交联度由2-丁酮(MEK)双摩擦试验-双摩擦阻力试验(交联)测定。得到的参数是摩擦的数量。在一个平行测试中，我们评估了双摩擦抗IPA，以及。
- 我们根据DIN EN ISO 6270-2在恒定湿度(98% - 99%)的冷凝气氛下测试了300小时的耐湿性，并使用DIN EN ISO 4628进行评估。湿度对光泽度、水泡形成和锈蚀的影响从0(最好，没有变化)到5(最坏，完全变化)进行了评级。
- 使用II型UV-A灯泡和湿度进行了1000小时的耐候性测试(DIN EN ISO 11507，工艺“A”)。通过与DIN EN ISO 4628中给出的样品图片进行比较，对所得金属板进行了评估。抗性评级从0(最好)到5(最差)。
- 根据DIN EN ISO 9227的要求，用中性的NaCl溶液喷雾进行了300小时的盐雾测试。通过与DIN EN ISO 4628-2 - 5中给出的样品图片进行比较，对所得金属板进行了评估。采用DIN EN ISO 4628对所有试验进行了类似的定量评价。耐腐蚀等级从0(最好)到5(最差)。
- 根据DIN EN ISO 2813，通过测量60°和85°的反射率来确定光泽度。
- 根据DIN 53150测定干燥等级4的干燥时间。因此，我们在玻片上涂了200微米的湿膜，并确定了干燥时间，直到达到1级(玻璃珠不粘在涂层上)和4级(用2公斤的重量压到涂层上的纸不再粘在涂层上)。
- 根据DIN EN ISO 2409，使用横切法确定薄膜与基材的粘附性，切口之间的距离为1mm。粘附度评分从0(最好)到5(最差)。
- 对涂层的耐汽油性进行了测试;水/丁二醇90/10;乙酸乙酯/乙酸丁酯1:1;氢氧化钠溶液(5%);盐酸(10%);醋酸(10%);“Atrix”护手霜;洗涤剂水溶液(Marlon a 350, 50%);模拟鸟类粪便;还有蒸馏水。 The test was carried out with increasing exposure times from 10 sec. to 16 h according to DIN EN ISO 2812-3 and DIN EN ISO 4628-2. The chemical resistance was evaluated by rating the results from 0 (best) to 5 (worst).
结果
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Oxylink增强了MEK和IPA的双摩擦阻力，如图1所示。C1和C2涂层的MEK耐摩擦性提高了3 ~ 4倍。对IPA双摩擦的改善约为1.6倍。
耐湿试验结果如表4所示。对于C1, Oxylink在光泽保持方面的评分从3级提高到0级。此外，起泡的程度可以从5级明显降低到1级(图2)。对于C2，由于有太多大的起泡，无法确定光泽，这导致起泡的分数为5分。添加Oxylink后，起泡程度可减轻至3级。Oxylink对C2的光泽度评分为0。
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涂层的耐候性显著提高(表5)。在没有Oxylink的情况下，C1失去了光泽(等级5)，并表现出在1到2之间的生锈程度。添加添加剂后，光泽损失没有改变。而在C1中加入Oxylink后，锈蚀程度降低到0。
没有Oxylink, C2也完全失去了光泽，光泽度被评为5级。添加Oxylink后，C2风化后光泽度损失为3级(中等光泽度损失)。该添加剂在防锈和起泡形成方面的优良评级没有变化(评级为0)。
最重要的是，添加剂没有改变进一步的性能参数:在盐雾中的耐腐蚀性，光泽度，干燥时间和附着力不受添加Oxylink配方的影响。
含氧联的涂层对汽油的耐化学性没有改变;乙酸乙酯/乙酸丁酯1:1;氢氧化钠溶液(5%);盐酸(10%);醋酸(10%);洗涤剂水溶液(Marlon a 350, 50%);模拟鸟类粪便;还有蒸馏水。Oxylink将C2涂层对洗手液的抗性从4级提高到2级(0 =最好，5 =最差)。此外，C2对水/丁二醇混合物的抗性在不添加Oxylink时为4级，在添加Oxylink时为2级。 Hence the Oxylink caused a significant improvement in chemical resistance.
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讨论
oxlink显著改善了C1和C2金属保护涂层体系的涂层性能。羟氧联在MEK和湿度方面的改善是由于聚合物粘合剂的交联程度更高两种涂层体系中的粘结剂都是苯乙烯-丙烯酸共聚物。我们提出无机添加剂可以使这些共聚物的丙烯酸基团交联。由于颗粒的纳米性质，只需要少量的添加剂(干固体计算0.9%)就可以达到这种效果。
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与Oxylink在MEK抗摩擦试验中的显著改善相比，添加剂在IPA双摩擦试验中仅引起了轻微的增强。我们将这种差异归因于苯乙烯-丙烯酸酯在MEK和IPA中的不同溶胀行为，其中后者与酮相比具有更强的极性和质子溶剂。我们认为，这种差异表明了无机粒子交联的非共价性质。如果共价交联发生，人们会期望一个很大程度上不依赖于溶剂的聚合物膜的加强。我们推断，在聚合物的羧基和粒子表面之间发生了络合反应。
较高的交联，如MEK耐磨擦性所示，是一般更坚固的涂层性能的指标。这种一般的韧性应该转化为更长的使用寿命的涂层。我们的假设得到了两种涂层的抗湿性也因添加剂而增加的事实的支持。由于非共价交联聚合物的高交联导致溶胀行为减少，从而更好地保护钢基材免受水的侵害。较高的交联对耐风化性也有有利的影响。总的来说，两种涂层系统，有和没有Oxylink，在这个测试中表现得很好。而在C1涂层中加入氧联可大幅度降低锈蚀程度。此外，两种涂层体系在没有添加添加剂时均观察到强烈的光泽度损失。经过1000h的风化后，薄膜变钝。即使Oxylink没有改变C1配方的光泽度损失，但通过Oxylink, DTM涂层C2的光泽度得到了很大的改善。
在盐雾测试中含有Oxylink的配方的不受干扰的性能乍一看可能令人惊讶。通常无机颜料会使涂层更亲水，从而降低耐腐蚀性。然而，Oxylink在非常低的剂量下就已经有效了，因此由颗粒引起的交联不仅仅弥补了涂层潜在的亲水性质。
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高交联涂料的一个可能的缺点是降低附着力和/或增加脆性。早期对该添加剂的研究表明，当使用浓度过高(超过3 wt.%)时，粘附性可能会降低。然而，在目前的研究中，使用少量的Oxylink，我们没有发现粘附性降低或脆性增加。我们将这种行为归因于交联的非共价性质，使力学性能基本不变。
需要讨论不同组别的化学品的改变和未改变的耐化学性的影响。液态水的阻力不同于湿度的阻力。有趣的是，C1的抗液态水性能没有变化，即使它对于未改性的涂层来说已经非常好了。C2的抗液态水性能有所提高。此外，涂料对非极性溶剂的性能，如汽油中的高级烷烃，是优秀的，没有氧链环和不变的添加剂。添加剂也不能提高对高碱性试剂(鸟类粪便和NaOH)的抵抗力。这些试剂的作用是水解和溶解聚合物。由于Oxylink本身不影响聚合物结构，因此不能阻止聚合物的降解。相反，Oxylink增加了对洗手液和C2中的水/丁二醇混合物的抗性。这再次归因于涂层的高交联密度，这阻碍了介质极性物质扩散到薄膜中。
与之前报道的关于透明木器涂料的结果相反，2 C1和C2的干燥行为在这里都没有改善。也许木器涂层和金属涂层的干燥行为之间的差异是由于这些配方中色素含量高，并有待进一步研究。
总结
我们评估了一种称为Oxylink的纳米颗粒分散添加剂在两种水性金属保护涂层体系中的效果。研究发现，氧化联对金属防护涂层的许多性能都有显著改善。我们将这些改进大部分与聚合物中更高的交联密度有关，我们将其定性为本质上的非共价。
对于定量结果的概述，我们从单个性能值中计算平均值，并将最佳结果设置为100%。试验结果的对比结果总结在雷达图图3和图4中。从图中可以看出，对MEK和IPA的耐摩擦性显著提高。可以清楚地看到，使用Oxylink后，所评价的金属涂层的湿度和耐候性都有所提高。使用Oxylink还可获得持久的光泽和降低生锈程度。此外，对侵略性化学物质(如护手霜和水/丁醇)的抗性得到了提高。有了这些效果，Oxylink是一种多功能添加剂，以加强水性丙烯酸的性能。
前景
在对Oxylink在木材和金属涂层中的应用取得良好效果后，我们将进一步致力于测试Oxylink在其他应用中的应用，如塑料涂层，在这些应用中也有在较低温度下更快固化的稳定需求。在这方面，Oxylink也有潜力为更好的加工性能和更好的水性涂料做出贡献。
本文发表于水性研讨会，可持续涂料技术的进展，2010年，新奥尔良，洛杉矶。由南密西西比大学聚合物和高性能材料学院主办的研讨会。188金宝搏bet官网
