Prečo je zvýšenie priľnavosti a odolnosti proti korózii pre práškové nátery kritické?
V odvetviach od automobilových dielov až po architektonický hardvér, práškové nátery slúži ako prvá línia obrany proti opotrebovaniu, vlhkosti a chemikáliám. Zlá priľnavosť vedie k odlupovaniu alebo odlupovaniu pri mechanickom namáhaní – napríklad nátery automobilového podvozku môžu po opakovaných vibráciách vozovky praskať – zatiaľ čo slabá odolnosť proti korózii spôsobuje hrdlo na vonkajších oceľových konštrukciách v priebehu niekoľkých mesiacov. Keďže koncoví vyžadujú dlhšiu životnosť (až 15 rokov pre priemyselné zariadenia) a prísnejšie environmentálne normy (redukujúce nátery na báze rozpúšťadiel), polyesterová živica, ako hlavná zložka práškových náterov (tvorí 50 % až 70 % zloženia), preklenúť priepasť medzi výkon a udržateľnosť. Potom vyvstáva otázka: ako môže jeho modifikácia priamo riešiť tieto dva kritické bolestivé telo?
Aké molekulárne modifikácie na zvýšenie priľnavosti povlaku z polyesterovej živice?
Kľúč k zlepšeniu priľnavosti spočíva v optimalizácii interakcie živice s povrchmi substrátu. Jedným prístupom je úprava hydroxylovej hodnoty: regulácia medzi 30-60 mg KOH/g umožňuje lepšie zosieťovanie s vytvrdzovacími činidlami (ako sú izokyanuráty), čím sa vytvorí hustejší film, ktorý sa „uzamkne“ na substrát – na zníženie mieru odlupovania o viac ako 40 % v testoch priľnavosti (ASTM D3359). ďalšou modifikáciou je zavedenie monomérov s karboxylovou funkčnou skupinou (napr. deriváty kyseliny tereftalovej) v množstve 5 % až 8 % živicovej kompozície; tieto skupiny vytvárajú chemické väzby so substrátmi (ako je hliník alebo oceľ), namiesto toho, aby sa spoliehali iba na kovový priľnavosť. Okrem toho 2%-3% silánových spojovacích činidiel do živicovej matrice zvyšuje kompatibilitu medzi organickými povlakmi a anorganickými substrátmi, ďalej zlepšuje adhéznu pevnosť - testy pozorujú, že možno zvýšiť priľnavosť odtrhnutia z 5 MPa na viac ako 8 MPa pre oceľové substráty.
Ako modifikácia polyesterovej živice zvyšuje odolnosť proti korózii?
Odolnosť proti korózii závisí od schopnosti živice vytvárať bariéru proti vlhkosti, kyslíku a elektrolytom. Zníženie čísla kyslosti živice (pod 10 mg KOH/g) minimalizuje hydrofilné miesta, ktoré priťahujú vodu, čím sa znižujú riziko korózie pod filmom. Začlenenie aromatických monomérov (napr. kyselina izoftalová) v 20 % až 30 % zloženia zvyšuje chemickú stabilitu živice, vďaka čomu je odolný voči priemyselným rozpúšťadlám a soľným sprejom – panely s modifikovanou živicou vydržia 1 000 hodín neutrálneho soľného postreku (ASTM B117) bez tvorby pľuzifikovaných hmôt v porovnaní s 500 hodinami. Integrácia nanoplniva (napr. 1 % až 2 % nano-oxidu kremičitého dispergovaného v živici) vytvára kľukatú cestu pre prenikanie vlhkosti a spomaľuje koróziu o 30 % až 50 %. Okrem toho, teploty skleného prechodu živice (Tg) na 50-60 °C zaisťuje, že povlak zostane pri nízkych stupňoch odolný a tuhý pri vysokých teplotách, čím dôjde k zamedzeniu vzniku, tým, že nastavíte substrát korózii.
Aké optimalizácie spracovania dopĺňajú modifikácie živice?
Dokonca aj pokročilé živice optimalizovanú aplikáciu na maximalizáciu výkonu. Ovládanie teploty vytvrdzovania (180-220 °C) a času (10-20 minút) zaisťuje úplné zosieťovanie živice – trvalé vytvrdzovanie zanecháva vo filme medzery, zatiaľ čo príliš veľké vytvrdzovanie spôsobuje krehkosť. Parametre elektrostatického striekania (napätie 60-80 kV, vzdialenosť striekania 20-30 cm) zabezpečujú rovnomernú hrúbku filmu (60-120 μm); nerovnomerná dĺžka vedie k slabým miestam, kde začína korózia. Predúprava substrátov (napr. fosfátový konverzný náter) aj s modifikovanou polyesterovou živicou: predbežná úprava drsný povrch pre mechanickú priľnavosť, zatiaľ čo funkčné skupiny živice sa vytvára chemicky viažu na upravený povrch – táto kombinácia znižuje koróziu o 60 % v porovnaní so samotnou živicou. Okrem toho sa používa málo prchavých živíc (prchavých organických zlúčenín < 5 g/l) vyhnete sa dierkam v povlaku, ktoré sú bežnými vstupnými bodmi pre korozívnych agentov.
Ako sú tieto zlepšenia výkonu overené v testovaní v reálnom svete?
Na zabezpečenie spoľahlivosti upravené nátery z polyesterovej živice náročným prísnym testovaním, ktoré simuluje skutočné podmienky. Testy priľnavosti zahŕňajú testovanie krížovým šrafovaním (ASTM D3359), pri ktorom sa do povlaku vyrovná mriežka – žiadne odlupovanie v pozdĺžnom pásme alebo priľahlých oblastiach nenaznačuje prechod. Skúška D4541 (ASTM D4541) meria potrebnú hodnotu na oddelenie náhrady od podkladu, pričom nad 7 MPa sa považuje za vhodnú pre aplikáciu s vysokým zaťažením. Čo sa týka odolnosti voči korózii, testovanie neutrálnym soľným postrekom (ASTM B117) vystavuje potiahnuté panely 5 % NaCl hmle pri 35 °C, bez červenej hrdze alebo pľuzgierov po 1 000 hodinách ako štandard. Cyklické testovanie korózie (ASTM G85) strieda medzi soľným postrekom, vlhkosťou a suchými obdobiami, aby sa podobali vonkajším vplyvom počasia – modifikované živicové nátery si zachovávajú integritu počas 500 cyklov v porovnaní s 300 cyklami pre štandardné živice. Tieto testy, že modifikácie živice sa premietajú do hmatateľného zvýšenia výkonu, nielen laboratórnych výsledkov.
Ktoré odvetvie najviac ťaží z týchto vylepšení polyesterovej živice?
Rôzne sektory majú jedinečné požiadavky, ktoré sú v súlade s vylepšenými živicami. Automobilový priemysel napríklad používa modifikované živicové povlaky na časti spodku karosérie – zlepšená priľnavosť odolávajúca kamienkom, zatiaľ čo odolnosť proti korózii chráni pred cestnou soľou. Architektonický hliník (napr. okenné rámy, závesné steny) ťaží z UV stability živice (spolu s odolnosťou proti korózii), čo zabezpečuje, že nátery si zachovajú farbu a integritu vonku 10 rokov. Priemyselné zariadenia (napr. vysokozdvižné vozíky, generátory) chemicky spoliehajú na mechanickú odolnosť živice, ktorá je odolná voči olejovým škvrnám a ťažkému používaniu. aj domáce spotrebiče (napr. práčky, chladničky) používajú živicu na nátery odolné voči poškriabaniu a korózii, ktoré si zachovávajú vzhľad pri každodennom používaní. Všestrannosť modifikovanej polyesterovej živice z nej robí vhodné opatrenia pre priemysel, kde sa o trvanlivosť náteru nedá vyjednávať.
