丙烯酸酯产品设计的成形性和附着力增强Direct-to-Metal应用| 2011-04-04

这项工作调查和报告在丙烯酸酯单体和低聚物性能结果接受典型的最终用途测试设计时测量的灵活性和涂层的粘附特征。寡聚物有adhesion-promoting特点进行单独或结合单体的acid-functional附着力促进剂确定最佳类型的低聚物用于给定的底物。也正确的附着力促进剂的添加下定决心要获得最优性能的结果。此外,防潮性,因为它涉及到低聚物类型探讨了。

制造业行业的另一个重要的发展涉及到双酚A (BPA)的消除涂料,用于食品包装的应用程序。聚酯丙烯酸酯低聚物的性能优势突出,比较和对比的Bis环氧丙烯酸酯低聚物。每个配方用于这项研究实际上是BPA自由。

实验

表1点击放大

一个应用领域已经出现在过去的几年中,需要使用radiation-curable涂料应用于多种金属表面。通常的划痕和耐磨性标准是必需的。但是这个任务变得更加困难,因为这些涂料时必须遵守适用于各种金属基板表面有不同的属性,可以产生负面影响附着力。此外,如果这些涂料用于罐和刚性包装、粘连不仅是必需的,但需要一定的灵活性来抵御严酷的制造过程导致完成的金属容器。热量和湿气阻力也在考虑因素与食品包装相关的蒸馏过程或管道涂层,将在户外使用。

两组专利产品也已经被开发出来,以满足这些困难的标准。首先是一系列的磷酸酸酯单体,最好在添加剂的基础上使用。他们的功能从单一到三酸水平不同的内容。讨论的目的是描述为酸功能单体或afm。第二组是最好的形容为高分子量功能性丙烯酸低聚物有附着力促进剂反应到骨干。di-functional寡聚物,和最佳附着力的结果应包括从30 - 50%的最终组成。为了讨论这些被称为adhesion-promoting寡聚物或朊。表1提供了一个清单,这些组件。

应用程序和治疗条件

条件选择代表那些常用的金属装饰行业。理想的膜厚度应保持在最低的成本,但同时要足够厚,性能不妥协。这是达到下面的名义膜厚度表示。此外,养护条件引用是相当常见的这些应用程序作为一个薄清晰,否定了对特殊的需要填补灯泡。辐射计类型和结果达到也报道,以避免任何方差条件会影响薄膜的性能,从而确保最终用途测试结果的一致性。应用治疗条件如下。

涂料应用的零酒吧屈服膜厚度0.2 - -0.3密耳(5 - 7微米)。

治愈在中压汞弧灯使用一个400 w / 100 fpm输送机的速度(350 Mj /平方。cm UVA、电力冰球辐射计商标)。

不含bpa成分配方的选择

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配方

明显的好处的引用,豌豆被选为这个配方的主要成分的单体选择(表3)。这项研究由三丙烯乙二醇醚丙烯酸(TPGDA),制成一缩二丙二醇丙烯酸DPGDA制成),和3-mole乙氧基化三羟甲基丙烷triacrylate (3 eo TMPTA)。TPGDA被选为波动性和低粘度单体自由基聚合常用的成本原因。

表3点击放大

DPGDA也是一个经济活性单体,可以取代己烷二醇丙烯酸(HDDA)制成。它具有良好的降低粘度性能和更加用户友好,主要刺激指数(PII) HDDA 2比5。乙氧基TMPTA也选择为其皮肤刺激性低,和它提供的额外福利高交联增强表面治疗。这些配方是一个聚合剂用于α羟基苯基酮混合了2-hydroxy-2 methyl-1-phenyl-1丙酮。表面活性剂被用来确保适当的基体的润湿。基本配方的粘度是300 cps @ 25°C。

基质和最终用途的测试

所有金属测试板从Q-Panel得到运行。涂层前面板是用溶剂洗净(MEK)去除表面污染。常用的基质,因此选择测试包括铝、钢铁废料(TPS)和冷轧钢材(CRS)。

测试进行治愈电影如下:

交叉影线粘连- ASTM D 3359 -使用610磁带;

逆转耐冲击- ASTM D 2794;和

耐溶剂性- ASTM D 5402。

交叉影线粘连相关被选为给定涂料底物的亲和力。反向影响是有趣的,因为它涉及不仅粘附涂层形成的灵活性和提供了一个指示功能。MEK阻力使快速指示涂层是如何治愈。

表4点击放大

Acid-Functional单体

这些产品作为一个家庭的最佳描述是酸酯。AFM50是mono-functional adhesion-promoting单体提供特殊粘附金属基板。AFM51和AFM53 AFM50 tri-functional版本。他们提供相同的adhesion-promoting属性;然而,由于tri-functionality,他们提供更快的治疗反应和更大的硬度。这些产品由于其高酸值不推荐用于配方含有叔胺。使用水平建议重量的3%到7%。酸值的范围从120 - 195毫克KOH / g。表4单体的物理性质有关。

图1点击放大

AFM附着力测试

每个单体添加到基础配方3、7和10%的水平。一旦彻底混合,涂层被应用到每一个金属衬底和治愈的规定。固化后,在室温下测试板被允许平衡前一小时进行交叉影线带附着力测试。“控制”配方中不含附着力促进剂。

与每个AFM的趋势是一致的。随着AFM的浓度增加,附着力得到改善。结果还表明,比较容易坚持铝。粘附CRS更加困难,附着力TPS是最困难的。当每个AFM粘附性能检查,AMF53产生最好的结果。最优水平的增加在7%和10%之间。图1显示了测试结果的细节。

AFM反向影响测试

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除了附着力,涂层的能力抵御严酷的处理是至关重要的。粘附平坦的股票相对比较容易。然而金属板最终塑造成一个可以身体,可以结束或关闭一个塑料或玻璃容器。反向影响(RI)测试是一个可行的方法来预测成形性能后治愈。图2显示了结果。

国际扶轮TPS面板上测试随着基质被证明是最困难的坚持。顾名思义,反向影响测试需要减少重量的背面涂层测试面板。随着身高的体重增加,测试板的力和变形的影响,涂层也增加。受影响的区域然后检查开裂的迹象或涂层的附着力损失。检测到的最高力量没有涂层损坏报告。AFM数据显示,随着浓度的增加力也增加。AMF53收益最好的整体性能,表现出最大的RI值最困难的衬底。

表5点击放大

Adhesion-Promoting寡聚物(apo)

7月可以被描述为high-Mw acrylate-functional丙烯酸。高Mw,高粘度从3000 cps 8000 cps @ 60°C。这些apo包含adhesion-promoting材料反应低聚物结构的支柱;188金宝搏bet官网因此,他们很少受水分影响的敏感性。apo不是用作添加剂,而是应包括从30 - 50%的最终配方。因为它们不是酸的功能,他们可以使用结合胺与afm。另一个明显的低聚物之间的区别是颜色。7月20的加德纳颜色4尽管7月21和22 APHA颜色分别为34和70。表5列出了13日的物理性质测试。

APO粘连的结果

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每个apo添加到基础配方浓度从10到50%。废料钢(TPS)被选为测试基板,因为它已被证明是最困难的粘附生长的基质。涂料是应用和固化条件下先前概述。MEK电阻、反向影响和交叉影线附着力测试。图3显示了性能与APO浓度相关。相关的数据为每个APO是典型。附着力和反向影响性能改善APO水平增加。最佳附着力好添加水平为30%。反向影响继续上升APO添加。

表6点击放大

抗湿性测试

DTM的应用程序的另一个重要需求是涂层的能力来维持其属性,当接触到水。这种风险可能发生在包装或在户外使用的处理阶段。涂层必须保持粘连,而没有表现出软化的迹象或表面侵蚀。表6展示了配方用于此测试。

在这种情况下,apo测试结合了聚氨酯丙烯酸酯低聚物。使用人群的要么是APO 20或7月22日20和30%的添加水平。“控制”是配方,它不包含任何人群。每个涂层应用于胚铝膜厚度为12微米和治愈早期的描述。

表7点击放大

另一个衡量一个配方或单个组件将抵抗水分退化是进行加速老化测试。在这种情况下,“整洁”寡聚物被放置在一个QUV测试室。治愈板测试后治愈,每隔100小时到500小时QUV曝光。黄色指数(YI)和保光性记录。易测量涂层的退化在暴露在阳光下,而材料的保光性措施抵抗微观裂纹(热和光的影响)或表面侵蚀与水分接触的影响。表7的循环条件细节QUV试验箱以及规范使用的测量设备和测试