Na čo sa používajú polyesterové živice pre hybridné formulácie?
A polyesterová živica formulovaný pre hybridné systémy sa kombinuje s epoxidovou živicou v definovanom pomere, typicky v rozmedzí od 50/50 do 70/30 polyesteru k epoxidu, aby sa vyrobilo to, čo priemysel práškových farieb bežne nazýva hybridná živica alebo hybridná epoxidom vytvrdzovaná polyesterová živica. Toto hybridná živica system sa používa hlavne ako náterová živica na vnútorné kovové podklady, pričom poskytuje kombináciu mechanickej pevnosti, chemickej odolnosti a pohodlnosti spracovania, ktorú ani jeden typ živice nedosahuje úplne sám. Podľa technického prehľadu práškových náterových živíc od Tiger Coatings ponúkajú hybridy lepšiu stabilitu voči žltnutiu počas vytvrdzovania a nižšiu tendenciu kriedovania pri vystavení UV žiareniu v porovnaní so samostatnými epoxidovými systémami. [1] . Typické aplikácie zahŕňajú nátery interiérového nábytku, svietidlá, kryty spotrebičov a funkčné priemyselné diely, kde sa vyžaduje trvanlivosť a vzhľad interiéru.
Nižšie uvedené časti vysvetľujú, ako funguje hybridný živicový systém, ako sa polyester porovnáva s epoxidom v týchto zmesiach a ako zvyčajne vyzerajú údaje o mechanickom a chemickom výkone naprieč bežnými živicami pre pomery náterov, podporované vizualizáciami údajov a referenčným technickým údajovým listom.
Čo je to hybridný systém živice?
Hybridný formulačný živicový systém sa vyrába, keď je polyesterová poťahová živica s karboxylovými funkčnými skupinami zosieťovaná s epoxidovou živicou prostredníctvom vytvrdzovacej reakcie, čím sa po vypálení vytvorí termosetový film. Ako je opísané v priemyselnej patentovej literatúre o termosetových práškových náterových kompozíciách, táto kombinácia sa bežne označuje ako hybridná, pretože dve odlišné triedy spojív sa spracúvajú spoločne v jedinej zmesi. [2] . Polyesterová zložka prispieva k pružnosti, zachovaniu lesku a odolnosti proti žltnutiu pri prepálení, zatiaľ čo epoxidová zložka prispieva k tvrdosti, priľnavosti a chemickej odolnosti. Pretože tieto dve živice spolu reagujú počas vytvrdzovania a nie sú jednoducho fyzikálne zmiešané, výsledný film vykazuje sieťovú štruktúru, ktorá čerpá z oboch chemických látok a nechová sa ako jednoduchá zmes samostatných náterov.
Porovnanie polyesteru a epoxidu v hybridných systémoch
Pochopenie toho, ako sa nenasýtená polyesterová živica líši od epoxidovej živice, pomáha vysvetliť, prečo sa tieto dve živice miešajú a nie používajú nezávisle v mnohých náterových živiciach. Podľa technického porovnania spoločnosti China Powder Coating vykazujú epoxidovo-polyesterové hybridy flexibilitu podobnú epoxidom, pokiaľ ide o odolnosť proti nárazu a ohybu, aj keď vo všeobecnosti vytvárajú o niečo mäkšie filmy a majú o niečo nižšiu odolnosť voči rozpúšťadlám a zásadám ako čisté epoxidové systémy. [3] .
Tento vodorovný stĺpcový graf je kvalitatívnym súhrnom toho, ako sa polyesterová živica a epoxidová živica vo všeobecnosti porovnávajú v rámci bežných rozmerov výkonu uvádzaných v literatúre o práškovom lakovaní, a nie výsledkov laboratórnych testov pre konkrétny produkt. Polyesterová živica má vo všeobecnosti lepšiu odolnosť voči UV žiareniu a žltnutiu, čo je hlavný dôvod, prečo sa primiešava do hybridov určených na aplikácie s vypálením alebo občasným vystavením svetlu. Stabilita lesku a farby sa tiež prikláňa k polyesterovej strane, pretože formulácie bohaté na polyester sú široko známe pre vysoký lesk a konzistentnú stálosť farby v priebehu času. Chemická odolnosť a odolnosť voči rozpúšťadlám má naopak tendenciu uprednostňovať epoxidový príspevok, pretože čisté epoxidové systémy vo všeobecnosti prekonávajú polyester v odolnosti voči rozpúšťadlám a zásadám. Tvrdosť a adhézne vlastnosti sú tiež užšie spojené s epoxidovou zložkou, a preto sa často volia hybridné živicové systémy s vyšším podielom epoxidu, keď je prioritou mechanická odolnosť. Vonkajšia odolnosť voči poveternostným vplyvom opäť uprednostňuje polyester, čo je v súlade s tým, prečo sú formulácie s dominantným polyesterom, vrátane hybridov s vyšším pomerom, ako je 70/30 alebo 75/25 polyester k epoxidu, vhodnejšie pre poloexteriérové alebo interiérové aplikácie s premenlivou teplotou.
Mechanický výkon: Sila a flexibilita naprieč pomermi miešania
Miešací pomer a kompatibilita medzi polyesterovými a epoxidovými zložkami priamo ovplyvňuje tvrdosť filmu, pružnosť a teplotu skleného prechodu. Priemyselná patentová dokumentácia o hybridných práškových náterových materiáloch uvádza, že pomer medzi epoxidovou živicou a polyesterovou živicou v zmesi sa bežne uvádza v rozsahu od 60:40 do 10:90, pričom presný pomer je určený špecifickými požiadavkami aplikácie. [4] .
Stĺpcový graf vyššie odráža typické rozsahy teplôt skleného prechodu (Tg) uvádzané pre triedy polyesterových živíc formulovaných v rôznych pomeroch polyester/epoxid, na základe reprezentatívnych hodnôt technických údajov pre hybridné práškové živice. Keď sa podiel polyesteru zvyšuje z 50/50 na 70/30 a 75/25, minimálna hodnota Tg má vo všeobecnosti stúpajúcu tendenciu, čo zodpovedá zlepšenej stabilite pri skladovaní a zníženému sklonu k spekaniu v hotovom prášku. Vyššia Tg má tiež tendenciu podporovať lepší mechanický výkon v pevnosti a pružnosti, pretože tuhšia chrbtica odoláva deformácii počas manipulácie a používania. Pomery 60/40 a 70/30 sa bežne označujú ako praktická stredná cesta, ktorá vyvažuje primeranú flexibilitu pre odolnosť proti nárazu s dostatočnou tvrdosťou pre odolnosť povrchu. Výber vhodného pomeru preto nie je len rozhodnutím o chemickej odolnosti, ale aj rozhodnutím o mechanickom výkone, pretože Tg, hodnota kyslosti a viskozita spolu určujú, ako sa živica správa počas skladovania aj procesu vytvrdzovania.
Trendy chemickej odolnosti a odolnosti voči poveternostným vplyvom
Odolnosť voči poveternostným vplyvom a chemická odolnosť sa často pohybujú rôznymi smermi, keď sa pomer polyesteru a epoxidu posúva, čo je dôvod, prečo formulátori vyberajú pomer založený na zamýšľanom aplikačnom prostredí a nie na štandardnú zmes.
Táto tabuľka ilustruje všeobecný smerový trend založený na bežne uvádzaných vzťahoch medzi obsahom polyesteru a účinnosťou náteru, a nie na presných nameraných súboroch údajov pre ktorúkoľvek triedu živice. So zvyšujúcim sa podielom polyesteru z 50/50 na 75/25 stúpa trend odolnosti voči poveternostným vplyvom, v súlade s popismi polyesterových živíc, ktoré sa vyznačujú obzvlášť vysokou odolnosťou voči žltnutiu a kriedovaniu. Súčasne s rastúcim obsahom polyesteru klesá chemická odolnosť, čo odráža znížený podiel epoxidu, ktorý zvyčajne poskytuje odolnosť voči rozpúšťadlám a zásadám. Tento inverzný vzťah je základom toho, prečo formulátori jednoducho nemaximalizujú jednu vlastnosť, pretože pomer 75/25 optimalizovaný na odolnosť voči poveternostným vplyvom bude vo všeobecnosti vykazovať porovnateľne nižšiu chemickú odolnosť ako pomer 50/50 optimalizovaný na chemické vlastnosti. Pre nátery, u ktorých sa očakáva, že budú vystavené tvrdšiemu vnútornému chemickému vystaveniu, ako sú niektoré priemyselné zariadenia, je často vhodnejší nižší pomer polyesteru bližšie k 50/50 alebo 60/40. Pre nátery, ktoré uprednostňujú dlhodobý lesk a zachovanie farby v menej chemicky náročných prostrediach, býva častejším výberom vyšší pomer polyesteru, ako napríklad 70/30 alebo 75/25.
Aplikácie: nátery, kompozity, lepidlá a automobilové diely
Polyesterová živica pre nátery a kompozity sa používa v celom rade priemyselných sektorov, pričom špecifické hybridné zloženie je vybrané podľa mechanických a chemických požiadaviek každej aplikácie. Potteries Powder Coating poznamenáva, že epoxidovo-polyesterové hybridné nátery sú široko používané pre interiérové aplikácie, kde sa vyžaduje odolnosť a estetický vzhľad, vrátane kancelárskeho nábytku a svietidiel. [5] .
- Nátery interiérového nábytku a spotrebičov , kde sú prioritou vysokolesklá náterová živica a farebná stálosť.
- Svietidlá a svietidlá využívajúce mechanické vlastnosti a konzistenciu povrchovej úpravy vysokovýkonnej hybridnej polyesterovej živice.
- Automobilový interiér a funkčné komponenty, kde sa vyžaduje živica pre nátery kombinujúca flexibilitu a odolnosť proti nárazu.
- Kompozitné a adhezívne aplikácie, kde epoxidová hybridná živica prispieva k pevnosti štrukturálneho spojenia popri spracovateľských charakteristikách polyesteru.
- Všeobecné priemyselné armatúry a výstužné komponenty, kde sú živicové formulácie vyladené tak, aby vyvážili cenu, vzhľad a životnosť.
Miešací pomer a prehľad kompatibility
Radarová tabuľka nižšie porovnáva tri bežne uvádzané zmiešavacie pomery polyester/epoxid naprieč výkonnostnými rozmermi relevantnými pre formulátorov, ktorí hodnotia náterové živice pre špecifické konečné použitie.
■ pomer 50/50 ■ pomer 60/40 -- pomer 70/30
Táto radarová tabuľka poskytuje skôr kvalitatívne porovnanie naprieč tromi rodinami pomerov než presné testovacie hodnoty pre akúkoľvek individuálnu triedu produktu. Pomer 50/50 ukazuje najvyváženejší profil, ktorý ponúka porovnateľne rovnomerný výkon v rámci tvrdosti, chemickej odolnosti, pružnosti a odolnosti voči poveternostným vplyvom, čo vysvetľuje, prečo sa často používa ako univerzálny hybridný živicový systém. Pomer 60/40 sa mierne posúva smerom k lesku a poveternostným vplyvom pri zachovaní primerane vysokej chemickej odolnosti a pružnosti, čo z neho robí bežnú voľbu pre nátery vyžadujúce dobrú rovnováhu vzhľadu a funkčného výkonu. Pomer 70/30 s vyšším obsahom polyesteru smeruje ďalej k lesku a odolnosti voči poveternostným vplyvom, pričom vykazuje porovnateľne zníženú chemickú odolnosť, čo je v súlade s inverzným vzťahom diskutovaným v predchádzajúcej časti. Formulátori zvyčajne vyberajú z týchto pomerov na základe toho, ktorý rozmer výkonu je pre cieľovú aplikáciu najkritickejší, než predpokladať, že jeden pomer je všeobecne lepší. To je tiež dôvod, prečo sú živicové formulácie v rámci tej istej skupiny produktov, ako napríklad technický list v ďalšej časti, ponúkané vo viacerých pomeroch namiesto jediného fixného zloženia.
Izometrický pohľad: Štruktúra hybridného práškového laku
Označený izometrický diagram nižšie ilustruje všeobecnú vrstvenú štruktúru vytvrdeného hybridného epoxy-polyesterového práškového náterového filmu na kovovom substráte.
Tento izometrický diagram je skôr všeobecným schematickým znázornením štruktúry filmu než fotografiou špecifickej potiahnutej časti, ktorá má ilustrovať, ako vrstva vytvrdenej hybridnej živice sedí na vrchu kovového substrátu po vypálení. Pred vytvrdením sa práškový náter nanáša ako suchá vrstva, znázornená v hornej časti schémy, a elektrostaticky priľne k uzemnenému kovovému povrchu. Počas cyklu vytvrdzovania polyesterová poťahová živica s karboxylovými funkčnými skupinami reaguje s epoxidovou živicou za vzniku zosieťovanej siete znázornenej ako modrá poťahová vrstva, ktorá sa viaže priamo na kovový substrát pod ňou. Výsledná hrúbka filmu a hustota siete sú ovplyvnené pomerom polyesteru k epoxidu, číslom kyslosti, časom a teplotou vytvrdzovania, pričom všetky sú uvedené v technickom liste živice. Tento štrukturálny pohľad pomáha vysvetliť, prečo parametre formulácie, ako je viskozita a teplota skleného prechodu, obidva uvedené v tabuľke s technickými údajmi nižšie, priamo súvisia s tým, ako dobre funguje hotový film po vytvrdnutí.
Technický list: Polyesterové živice pre hybridné práškové laky
Nižšie uvedená tabuľka uvádza reprezentatívne údaje o triede pre rodinu polyesterových živíc formulovaných pre hybridné práškové náterové systémy, ktoré ilustrujú, ako sa mení pomer, hodnota kyslosti, viskozita, teplota skleného prechodu a parametre vytvrdzovania v rámci tried určených pre rôzne požiadavky na povrchovú úpravu a výkon.
| Typ | Pomer | Číslo kyslosti (mgKOH/g) | Viskozita (Pa·s/200°C) | Tg (°C) | Vytvrdzovanie (°C/min) | Vlastnosti |
|---|---|---|---|---|---|---|
| YZ9801 | 50/50 | 66-75 | 2,0-5,0 | ≥50 | 180×15' | Na fyzikálne vyhynutie prášok |
| YZ9802 | 50/50 | 66-75 | 2,0-5,0 | ≥50 | 180×15' | Vysoká gloss, wear-resistant coating |
| YZ9811 | 50/50 | 66-75 | 2,0-5,0 | ≥50 | 180×15' | Vysoká gloss, good mechanical properties |
| YZ9855 | 50/50 | 59-69 | 1,0-4,0 | ≥52 | 180×15' | Dobrá nivelácia, bez TMA, odolná voči plynovému vypáleniu pod 200°C |
| YZ9804 | 60/40 | 40-48 | 2,5-5,5 | ≥52 | 180×15' | Pre púder s nízkym leskom |
| YZ9816 | 60/40 | 49-57 | 3,0-6,0 | ≥52 | 180×15' | Vysoká gloss, good impact resistance |
| YZ9816T | 60/40 | 45-55 | 3,5-6,5 | ≥53 | 180×15' | Nízka-gloss powder with excellent mechanical properties |
| YZ9866 | 60/40 | 48-56 | 2,0-5,0 | ≥51 | 180×15' | Vysoká gloss, good leveling |
| YZ9846 | 60/40 | 48-56 | 4,0-8,0 | ≥56 | 180×15' | Pre interiérový hybridný prášok 60/40 s epoxidovou živicou E-12 |
| YZ9812 | 70/30 | 30-38 | 5,0-9,0 | ≥58 | 180×15' | Pre interiérový hybridný prášok 70/30 s epoxidovou živicou E-12 |
| YZ9805 | 75/25 | 20-26 | 2,0-5,0 | ≥54 | 180×15' | Na chemické hasenie prášku |
Preskúmanie tohto údajového listu spolu s vyššie uvedenými porovnaniami pomerov ukazuje, ako môže rodina formulácií živice pokrývať viaceré výkonnostné ciele: triedy s nižšou hodnotou kyslosti, ako je YZ9805, sú vhodné pre chemické extinkčné (matné) účinky, zatiaľ čo triedy s vyššou hodnotou kyslosti, ako je YZ9801 a YZ9802, podporujú lesklé a fyzikálne extinkčné povrchové úpravy. Rozsahy viskozity sa tiež posúvajú s pomerom, pričom triedy 70/30, ako napríklad YZ9812, zvyčajne vykazujú širšie pásmo viskozity, aby sa prispôsobilo vyššiemu obsahu polyesteru používanému v interiérovom hybridnom prášku formulovanom s epoxidovou živicou E-12.
O Jiangsu BESD New Materials Co., Ltd.
Jiangsu BESD New Materials Co., Ltd. má svoje korene v roku 1998, pričom sa dlhodobo zameriava na výrobu polyesterových živíc pre práškové nátery. V roku 2019 spoločnosť dokončila a spustila výrobu nového projektu pre spoločnosť ročná produkcia 100 000 ton polyesterovej živice pre práškové nátery, ktorá sa nachádza v chemickom priemyselnom parku Yangzhou. Projekt zaberá plochu približne 40 000 metrov štvorcových, pričom stavebná plocha je približne 27 000 metrov štvorcových. BESD New Materials prevádzkuje špecializovaný tím výskumu a vývoja, pokročilé automatizované výrobné linky a komplexný systém popredajných služieb a je držiteľom certifikácie ISO 9001 pre riadenie kvality spolu s certifikáciou ISO 14001 pre environmentálny manažment. Ako dodávateľ polyesterových živíc a výrobcov hybridných živíc pre nátery sú produkty spoločnosti, vrátane vyššie uvedených vysokovýkonných hybridných polyesterových živíc série YZ, dobre prijímané doma aj v zahraničí. Spoločnosť BESD New Materials, vedená prístupom trvalo udržateľného rozvoja a filozofiou riadenia zameranou na ľudí, naďalej slúži ako dodávateľ priemyselných živíc pre zákazníkov, ktorí hľadajú vysokovýkonnú polyesterovú živicu pre kompozity, nátery a súvisiace aplikácie.
Často kladené otázky
Q1: Aký je rozdiel medzi polyesterovou živicou a nenasýtenou polyesterovou živicou v hybridných systémoch?
Odpoveď: Polyesterová živica používaná v hybridných práškových náterových systémoch je nasýtená živica s karboxylovými funkčnými skupinami určená na zosieťovanie s epoxidovou živicou počas vytvrdzovania, ktorá sa líši od nenasýtenej polyesterovej živice zvyčajne používanej v kompozitných a laminátových aplikáciách, ktoré vytvrdzujú prostredníctvom iného mechanizmu voľných radikálov.
Otázka 2: Aký pomer miešania je najlepší pre vonkajšie aplikácie?
Odpoveď: Vyššie pomery polyesterov, ako napríklad 70/30 alebo 75/25, vo všeobecnosti smerujú k vyššej odolnosti voči poveternostným vplyvom a zachovaniu lesku, aj keď vhodná voľba závisí od rovnováhy chemickej odolnosti, ktorá sa tiež vyžaduje pre konkrétnu aplikáciu.
Q3: Ako ovplyvňuje doba vytvrdzovania a teplota výkon hybridnej živice?
Odpoveď: Čas vytvrdzovania a teplota, ako napríklad parametre 180 °C krát 15 minút uvedené v tabuľke údajov, určujú, ako úplne sa zosieťujú polyesterové a epoxidové zložky, čo následne ovplyvňuje tvrdosť, lesk a chemickú odolnosť finálnej fólie.
Q4: Môže podnik získať vlastné formulácie živice pre špecifické potreby náterov alebo kompozitov?
Odpoveď: Áno, dodávateľ priemyselnej živice so zavedeným R&D tímom a viacerými produktovými pomermi, ako napríklad séria YZ uvedená vyššie, môže zvyčajne podporovať prispôsobené náterové živice prispôsobené úrovni lesku, mechanickému výkonu alebo požiadavkám na chemickú odolnosť.
