Comment améliorer la résistance aux intempéries des peintures en poudre grâce aux antioxydants et aux stabilisateurs de lumière ?
Avec le développement rapide de l'économie nationale, l'application du revêtement en poudre à l'extérieur devient de plus en plus courante. Par conséquent, la résistance aux intempéries et la durabilité du revêtement en poudre en tant que protection et décoration font également l'objet d'une attention croissante, en particulier le film de revêtement des articles intérieurs et extérieurs tels que les plafonds, les panneaux de mur-rideau, les fontaines, les climatiseurs, les machines à laver, les profilés en aluminium, etc.
De nombreux facteurs influencent la résistance aux intempéries des peintures en poudre, notamment des facteurs internes tels que la structure et les performances des résines, des agents de durcissement, des colorants et autres additifs, et des facteurs naturels (facteurs externes) tels que l'effet de la lumière solaire (principalement les UV), la composition de l'atmosphère (oxygène, ozone, fumées industrielles, etc.), l'humidité (y compris les pluies acides, les embruns salins, etc.), les changements de température, etc.
Le rayonnement ultraviolet est la principale cause du vieillissement naturel des revêtements en poudre, et l'oxygène présent dans l'atmosphère est un facteur important de promotion du vieillissement naturel. Sous l'action des UV et de l'oxygène, une réaction d'oxydation automatique du revêtement en poudre se déclenche, c'est-à-dire une réaction en chaîne d'oxydation, qui dégrade le revêtement en poudre. L'eau et la chaleur accélèrent cette réaction et jouent un rôle dans la promotion de la photo-oxydation.
Le film de revêtement en poudre présente des liaisons en chaîne faibles et des chaînes macromoléculaires de structure diénique au cours du processus de formation, qui sont susceptibles de subir une réaction de dégradation oxydative photo-induite (vieillissement) après un rayonnement UV, entraînant une décoloration et un farinage du film de revêtement.
Afin d'inhiber ou de ralentir la photo-oxydation du film de revêtement, on ajoute généralement des antioxydants, des absorbeurs d'UV, des stabilisateurs de lumière ou un mélange des trois.
Recherche sur l'application des antioxydants
D'après le mécanisme de dégradation thermique de l'oxygène des polymères, on sait que la dégradation thermique de l'oxygène des polymères est principalement causée par l'apparition de réactions radicalaires en chaîne déclenchées par la génération de radicaux libres à partir d'hydroperoxydes sous l'effet de la chaleur.
Par conséquent, la dégradation thermique des polymères par l'oxygène peut être inhibée par le piégeage des radicaux et la décomposition des hydroperoxydes, comme le montre la figure 1. Parmi eux, les antioxydants sont largement utilisés pour l'inhibition de l'oxydation susmentionnée.
Les antioxydants (ou stabilisateurs thermiques) sont des additifs utilisés pour inhiber ou retarder la dégradation des polymères par l'action de l'oxygène ou de l'ozone dans l'atmosphère, et sont les additifs les plus utilisés dans les matériaux polymères.
Les revêtements en poudre sont sujets à la dégradation thermique par l'oxygène après cuisson à des températures élevées ou à la lumière du soleil, au vieillissement, au jaunissement et à d'autres phénomènes qui affectent sérieusement l'apparence et la performance du produit. Afin de prévenir ou de réduire l'apparition de cette tendance, on utilise généralement l'ajout d'antioxydants ou de stabilisateurs thermiques.
Les antioxydants peuvent être divisés en trois catégories principales selon leur fonction (c'est-à-dire le comportement d'intervention du processus chimique d'oxydation automatique).
La première catégorie est celle des antioxydants à terminaison de chaîne, qui capturent ou piègent principalement les radicaux libres générés par l'auto-oxydation des polymères.
La deuxième catégorie est celle des antioxydants de type décomposeur d'hydroperoxydes, qui induisent principalement une décomposition non radicalaire des hydroperoxydes dans les polymères.
La troisième catégorie est celle des antioxydants de type passivation des ions métalliques, qui peuvent former un chélate stable avec les ions métalliques nocifs, émoussant ainsi l'effet catalytique des ions métalliques sur le processus d'auto-oxydation des polymères.
La première des trois catégories d'antioxydants est appelée antioxydant principal, principalement les bloqueurs de phénol, les amines seco-aromatiques ; les deuxième et troisième catégories sont appelées antioxydants auxiliaires, phosphite, sels métalliques de dithiocarbamate, etc. Afin d'obtenir un revêtement stable répondant aux exigences de l'application, il convient généralement de choisir une variété de composés antioxydants.
Le test suivant utilise différents composés antioxydants ajoutés à la formulation du revêtement en poudre, après pulvérisation et durcissement, l'échantillon est fabriqué, et la valeur b est mesurée dans la même épaisseur de film avec un colorimètre, et la couleur du film de revêtement est évaluée en utilisant le système de couleur international commun de poudre CIE Lab (DIN 6174, ISO 10526 et ASTM 2244).
Les résultats du test, après avoir classé la couleur du film de revêtement dans l'ordre de sub-incrémentiel à excellent, montrent que.
1, la formulation de base 1 présente une perte importante de lumière, bien que la résistance à la chaleur du pigment soit bonne, mais après la formation du film, l'analyse montre que le pigment est oxydé à haute température et que certains groupes du pigment réagissent sous l'action de l'oxygène.
2, le changement de couleur des formules 2 et 3 est meilleur que celui de la formule 1, mais l'amélioration n'est pas évidente, et la formule 3 a un meilleur effet que la formule 2.
Après analyse, l'antioxydant a empêché la poursuite de l'oxydation et a atténué le changement de couleur, et l'effet de l'antioxydant 3 était meilleur que celui de l'antioxydant 2. Une autre raison peut être que les deux sont des amines encombrées, empêchant la production de groupe colorant après l'oxydation du pigment, mais l'effet n'est pas bon, empêchant seulement la poursuite de la réaction après l'oxydation partielle, de sorte que l'effet ne peut pas atteindre le meilleur.
3, la formulation 4 est meilleure que la formulation 3, mais pas la meilleure. Parce que l'antioxydant phosphite a une bonne capacité de protection de la couleur, il a une propriété réductrice et peut faire en sorte que le pigment oxydé à haute température se rétablisse rapidement, il a donc un meilleur effet antioxydant.
4, l'effet obtenu par la formule 5 est meilleur que celui de la formule 4. Cette formule utilise l'antioxydant principal et l'antioxydant auxiliaire ensemble, ce qui permet non seulement d'arrêter l'oxydation du pigment, mais aussi de restaurer rapidement le groupe oxydé, et l'antioxydant auxiliaire peut rendre le groupe colorant produit par l'antioxydant principal plus léger, ce qui lui confère un bon effet synergique.
L'antioxydant 4 est un mélange de phosphite à haute efficacité et d'antioxydant phénolique, et le rapport approprié entre les deux a un bon effet antioxydant.
6, la formulation 7 est meilleure que la formulation 6, et l'effet de couleur est fondamentalement le même que celui du pigment original. Le dosage recommandé d'antioxydant est de 0,5% à 1,0%, de sorte que le dosage de la formulation 6 est nettement inférieur. Cela montre que l'effet de couleur est mieux maintenu après l'augmentation du dosage de l'antioxydant composé.
7, le test de formulation 8 montre que dans le processus d'extrusion du revêtement en poudre et de durcissement du film, l'utilisation d'antioxydants peut inhiber efficacement la résine dans le processus de dégradation oxydative, améliorer la résistance aux chocs.
L'ajout d'antioxydants dans la formulation permet d'augmenter le rapport face/base et d'obtenir les mêmes performances sans ajout d'antioxydants lorsque le rapport face/base est plus faible. En effet, l'ajout d'antioxydants réduit la tendance à la décomposition de la résine en produits de faible poids moléculaire, de sorte que les grosses molécules de résine couvrent mieux les charges, tandis que les performances restent inchangées.
8, Les échantillons de film de revêtement blanc de la Formulation 10 et de la Formulation 9 peuvent être vus, plus les antioxydants peuvent efficacement inhiber le traitement des revêtements en poudre et le jaunissement du processus de post-cuisson, améliorer la performance de la couleur des revêtements en poudre blancs.
Les résultats des tests ci-dessus montrent que, bien que de nombreux facteurs influent sur l'apparition de l'oxydation dans le film de revêtement, tels que la qualité et le type de résine, le pigment, les additifs, la conception de la formulation du revêtement, le processus de production, la température, l'atmosphère, l'humidité et d'autres facteurs naturels, l'application d'antioxydants appropriés permet de réduire l'apparition de cette tendance.
Recherche sur l'application des stabilisateurs de lumière
La dégradation des polymères en présence de lumière et d'oxygène est appelée "dégradation photo-oxydante". Les stabilisateurs de lumière, également connus sous le nom de stabilisateurs UV, sont une catégorie d'additifs de stabilisation utilisés pour inhiber la dégradation photo-oxydative des résines polymères et améliorer la résistance aux intempéries des films de revêtement en poudre.
En fonction des différents mécanismes de stabilisation, les stabilisateurs de lumière peuvent être divisés en agents de protection contre la lumière, en absorbeurs d'UV, en agents d'éclatement de l'état excité et en agents de capture des radicaux libres.
En raison de la diversité et de la complexité de la formulation du revêtement en poudre, du processus de durcissement et de la forme de durcissement, la conservation de la lumière et la protection contre la lumière du revêtement en poudre sont très importantes.
Deuxièmement, le stabilisateur de lumière est très efficace pour le vieillissement à la lumière du revêtement et la prolongation de la durée de vie du film de revêtement, et la quantité est très faible, généralement seulement 0,5%~1,0% de la formulation totale.
Par conséquent, l'application de stabilisateurs de lumière dans les revêtements en poudre pour améliorer leur résistance aux intempéries est une méthode très simple, peu coûteuse et très efficace.
Selon la formule du tableau 2, un stabilisateur de lumière est ajouté au revêtement et l'échantillon de film de revêtement est durci par pulvérisation.
La performance de l'application du stabilisateur de lumière est évaluée comme suit.
1, la résistance aux intempéries des poudres d'intérieur est très faible, mais l'ajout de stabilisateurs de lumière jouera un rôle important.
2, les formulations A et D ne sont pas ajoutées au stabilisateur de lumière, le test montre qu'elles sont significativement moins bonnes que l'échantillon ajouté au stabilisateur de lumière.
Les formulations 3, C et F montrent que la quantité de stabilisateur de lumière augmente, la rétention de la lumière et de la couleur du film de revêtement s'améliore de manière significative.
4, les résultats des tests de cuisson montrent que le stabilisateur de lumière n'a pas la capacité de résister à la température, pour résoudre la résistance à la température du film de revêtement, il faut ajouter des additifs anti-jaunissement.
Recherche sur l'application synergique d'un antioxydant et d'un stabilisateur de lumière
Le test ci-dessus permet de comprendre que le vieillissement du film de revêtement est en fait le résultat de l'action conjointe de la lumière ultraviolette et de l'oxygène, et que ce processus comprend deux processus différents : la photodégradation et la photo-oxydation.
Cependant, les stabilisateurs de lumière et les antioxydants ont des mécanismes de stabilisation différents sur le film de revêtement, et la combinaison de deux stabilisateurs ayant des mécanismes d'action différents devrait permettre d'obtenir un meilleur effet de stabilisation qu'un stabilisateur unique, c'est-à-dire un effet synergique.
Il existe actuellement de tels stabilisateurs sur le marché, ce qui constitue également une tendance de développement des stabilisateurs. Mais l'effet synergique en même temps, deux stabilisateurs différents entre l'effet additif et l'effet antagoniste apparaîtront également.
Par conséquent, dans le domaine des antioxydants et des stabilisateurs de lumière, il est essentiel de bien comprendre les différentes réactions entre les deux, afin de maîtriser l'effet des deux avec la réaction chimique potentielle et de concevoir un antioxydant et un stabilisateur de lumière efficaces avec le système.
L'effet de l'ajout d'antioxydants et de stabilisateurs de lumière à la formulation du revêtement en poudre est évalué par des tests de vieillissement accéléré et de cuisson sur le film de revêtement. Les formulations et les résultats des tests sont présentés dans les tableaux 4 et 5.
Les résultats des tests permettent d'évaluer le stabilisateur de lumière.
1, l'ajout d'un stabilisateur de lumière jouera un rôle important dans la résistance aux intempéries de la poudre, mais la résistance au jaunissement du film de revêtement n'a pas changé.
2. Le stabilisateur de lumière et l'antioxydant ont un effet significatif sur la résistance aux intempéries et la décoloration du film de revêtement, et la quantité des deux 1:1 est la meilleure.
3、Les stabilisateurs de lumière et les antioxydants ont un meilleur effet dans le système HAA.
L'utilisation de stabilisateurs de lumière et d'antioxydants n'est pas aussi simple que ce qui est présenté dans l'article. L'effet des différents stabilisateurs de lumière et antioxydants doit être confirmé par d'autres expériences conformément à la théorie.
Conclusion
L'ajout d'antioxydants et de stabilisateurs de lumière aux revêtements en poudre peut efficacement inhiber et réduire le taux de thermo-oxydation et de photo-oxydation des macromolécules polymères lors de la production et de l'application des revêtements en poudre, améliorer de manière significative la résistance à la chaleur et à la lumière du film de revêtement, retarder le processus de dégradation et de vieillissement du film de revêtement, et prolonger la durée de vie du film de revêtement.
Les stabilisateurs de lumière et les antioxydants utilisés dans les peintures en poudre à haute performance, s'ils sont utilisés correctement, auront un effet synergique, améliorant de manière significative les propriétés de résistance aux intempéries du film de peinture en poudre, en particulier le film de peinture en poudre Super-Duable.
S'ils sont mal utilisés, il y aura un effet additif, voire un effet antagoniste, qui entraînera une diminution de la stabilité du film de revêtement. La tendance des stabilisateurs et des stabilisateurs sera développée dans le sens de la multifonctionnalité.