Hogyan javítható a porfestékek időjárásállósága antioxidánsok és fénystabilizátorok segítségével?
A nemzetgazdaság gyors fejlődésével a porfesték alkalmazása kültéren egyre gyakoribbá válik. Ezáltal a porbevonat időjárásállósága és tartóssága, mint védelem és dekoráció is egyre nagyobb figyelmet kap, különösen a beltéri és kültéri tárgyak, például mennyezetek, függönyfalpanelek, ivókutak, légkondicionálók, mosógépek, alumíniumprofilok stb. bevonófilmje.
A porbevonatok időjárásállóságát számos tényező befolyásolja, beleértve a belső tényezőket, mint például a gyanták, a keményítőszerek, a színező töltőanyagok és egyéb adalékanyagok szerkezete és teljesítménye; és a természeti tényezőket (külső tényezők), mint például a napfény (elsősorban az UV) hatása, a légkör összetétele (oxigén, ózon, ipari füst stb.), a páratartalom (beleértve a savas esőt, a sós permetet stb.), a hőmérséklet-változások stb.).
Az ultraibolya sugárzás a porbevonatok természetes öregedésének fő oka, és a légkörben lévő oxigén fontos tényező a természetes öregedés elősegítésében. Az UV és az oxigén hatására a porbevonat automatikus oxidációs reakciót, azaz oxidációs láncreakciót indít el, amely lebontja a porbevonatot. A víz és a hő felgyorsítja ezt a reakciót, és szerepet játszik a fotooxidáció elősegítésében.
A porbevonó film a képződési folyamat során gyenge lánckötésekkel és dienszerkezetű makromolekuláris láncokkal rendelkezik, amelyek UV-sugárzás után hajlamosak a fény által kiváltott oxidatív lebomlási reakcióra (öregedésre), ami a bevonófilm kifakulását és krétásodását eredményezi.
A bevonófilm fotooxidációjának gátlása vagy lassítása érdekében az emberek általában antioxidánsokat, UV-abszorbereket vagy fénystabilizátorokat, illetve ezek keverékét használják.
Az antioxidánsok alkalmazásának kutatása
A polimerek termikus oxigénbomlásának mechanizmusából ismert, hogy a polimerek termikus oxigénbomlását elsősorban a hidroperoxidokból hő hatására keletkező szabadgyökök által kiváltott láncos gyökreakciók okozzák.
Ezért a polimerek termikus oxigénbomlása gyökfogó és hidroperoxid-bomlással gátolható, amint azt az 1. ábra mutatja. Ezek közül az antioxidánsokat széles körben használják a fenti oxidáció gátlására.
Az antioxidánsok (vagy hőstabilizátorok) olyan adalékanyagok, amelyeket arra használnak, hogy gátolják vagy késleltessék a polimerek lebomlását a légkörben lévő oxigén vagy ózon hatására, és ezek a polimeranyagokban a legszélesebb körben használt adalékanyagok.
A porbevonatok magas hőmérsékleten vagy napfényben történő sütés után termikus oxigén lebomlásnak vannak kitéve, az öregedés, a sárgulás és más jelenségek súlyosan befolyásolják a termék megjelenését és teljesítményét, annak érdekében, hogy megakadályozzák vagy csökkentsék ennek a tendenciának az előfordulását, általában antioxidánsok vagy hőstabilizátorok hozzáadásával.
Az antioxidánsok funkciójuk (azaz az automatikus oxidációs kémiai folyamatba való beavatkozási viselkedésük) szerint három fő kategóriába sorolhatók.
Az első kategóriát láncvégző antioxidánsoknak nevezzük, amelyek elsősorban a polimerek önoxidációja során keletkező szabad gyököket fogják el, illetve fosztják meg a szabad gyököktől.
A második kategóriát hidroperoxid-bontó típusú antioxidánsoknak nevezik, amelyek elsősorban a polimerekben lévő hidroperoxidok nem gyökös típusú bomlását idézik elő.
A harmadik kategóriát fémion-passzivátor típusú antioxidánsoknak nevezik, amelyek stabil kelátot képeznek a káros fémionokkal, ezáltal tompítva a fémionok katalitikus hatását a polimer önoxidációs folyamatára.
A háromféle antioxidáns közül az elsőt fő antioxidánsnak nevezik, főként fenolblokkolók, szeko-aromás aminok; a második és harmadik kategóriát segédantioxidánsoknak nevezik, foszfit, ditiokarbamát fémsók stb. Annak érdekében, hogy stabil bevonatot kapjunk az alkalmazási követelményeknek megfelelően, általában különböző antioxidáns-keverékeket választunk.
A következő vizsgálatban a porbevonat-készítményhez hozzáadott különböző antioxidáns-keverékeket használnak, a permetezés és a kikeményedés után a mintát elkészítik, és a b-értéket ugyanabban a filmvastagságban koloriméterrel mérik, és a bevonatfilm színét a nemzetközi közös por CIE Lab színrendszer (DIN 6174, ISO 10526 és ASTM 2244) segítségével értékelik.
A vizsgálati eredmények a bevonófilm színének rendezése után az alulról növekvő és kiváló sorrendben, látható, hogy.
1, az 1. alapkészítmény komoly fényveszteséget mutat, bár a pigment hőállósága jó, de a film kialakulása után az elemzés szerint a pigment magas hőmérsékleten oxidálódik, és néhány csoport a pigmentben az oxigén hatására reagál.
2, a 2. képlet és a 3. képlet színváltozása jobb, mint az 1. képleté, de a javulás nem nyilvánvaló, és a 3. képlet jobb hatású, mint a 2. képlet.
Az elemzést követően az antioxidáns megakadályozta a további oxidációt és csökkentette a színváltozás mértékét, és a 3. antioxidáns hatása jobb volt, mint a 2. antioxidánsé. Egy másik ok lehet, hogy mindkettő akadályozott amin, megakadályozza a festékcsoport termelését a pigment oxidációja után, de a hatás nem jó, csak megakadályozza a további reakciót a részleges oxidáció után, így a hatás nem éri el a legjobbat.
3, a 4. készítmény jobb, mint a 3. készítmény, de nem a legjobb. Mivel a foszfit antioxidáns jó színvédő képességgel rendelkezik, redukáló tulajdonsággal rendelkezik, és a magas hőmérsékleten oxidált pigmentet gyorsan helyreállíthatja, így jobb antioxidáns hatása van.
4, az 5. képlet által elért hatás jobb, mint a 4. képlet. Ez a képlet a fő antioxidánst és a segédantioxidánst együtt használja, így nemcsak a pigment további oxidációját állítja meg, hanem az oxidált csoportot is gyorsan helyreállítja, és a segédantioxidáns képes a fő antioxidáns által termelt festékcsoportot világosabbá tenni, így jó szinergikus hatása van.
5, a 6. összetett antioxidáns készítmény használata a színtartó hatás lényegesen jobb, mint az 5. készítmény.A 4. antioxidáns nagy hatékonyságú foszfit és fenolos antioxidáns keveréke, és a kettő megfelelő aránya jó antioxidáns hatású.
6, a 7-es készítmény jobb, mint a 6-os készítmény, és a színhatás alapvetően ugyanaz, mint az eredeti pigment. Az antioxidáns ajánlott dózisa 0,5% és 1,0% között van, így a 6-os készítmény dózisa lényegesen kisebb. Ez azt mutatja, hogy a színhatás jobban megmarad a vegyület antioxidáns dózisának növelése után.
7, a 8. készítmény tesztje azt mutatja, hogy a porbevonat por készítésében extrudálás és filmkeményedés folyamatában az antioxidánsok használata hatékonyan gátolja a gyantát az oxidatív lebomlás folyamatában, javítja az ütésállóságot.
A készítmény antioxidánsok hozzáadásakor növelheti az arc és a bázis arányát, hogy ugyanazt a teljesítményt érje el antioxidánsok hozzáadása nélkül, amikor a kisebb arc és a bázis aránya. Ennek oka, hogy az antioxidánsok hozzáadása csökkenti a gyanta alacsony molekulatömegű termékekké való bomlási hajlamát, így a nagy molekulájú gyanta jobban lefed több töltőanyagot, miközben a teljesítmény változatlan marad.
8, a 10. és a 9. receptúra fehér bevonatfilm mintái láthatók, plusz az antioxidánsok hatékonyan gátolják a porbevonatok feldolgozását és a kikeményedés utáni sárgulást, javítják a fehér porbevonatok színteljesítményét.
A fenti vizsgálati eredmények azt mutatják, hogy bár számos tényező befolyásolja az oxidáció megjelenését a bevonófilmben, mint például a gyanta, a pigment, az adalékanyagok minősége és típusa, a bevonat összetételének kialakítása, a gyártási folyamat, a hőmérséklet, a légkör, a páratartalom és más természetes tényezők, a megfelelő antioxidánsok alkalmazása csökkenti ennek a tendenciának a megjelenését.
A fénystabilizátorok alkalmazásának kutatása
A polimerek fény és oxigén jelenlétében történő lebomlását "fotooxidatív lebomlásnak" nevezzük. A fénystabilizátorok, más néven UV-stabilizátorok a stabilizáló adalékanyagok egy osztályát jelentik, amelyeket a polimergyanták fotooxidatív lebomlásának gátlására és a porfestékfilmek időjárásállóságának javítására használnak.
A különböző stabilizációs mechanizmusok szerint a fénystabilizátorok fényvédő szerekre, UV-abszorberekre, gerjesztett állapotú szétrobbanó szerekre és szabadgyök-kötő szerekre oszthatók.
A porbevonat összetétele, a kikeményedési folyamat és a kikeményedési forma sokfélesége és összetettsége miatt nagyon fontos a porbevonat fénymegőrzése és fényvédelme.
Másodszor, a fénystabilizátor nagyon hatékony a bevonat fény öregedésére és a bevonófilm élettartamának meghosszabbítására, és a mennyiség nagyon kicsi, általában csak 0,5% ~ 1,0% a teljes készítményből.
Ezért a fénystabilizátorok alkalmazása a porbevonatokban az időjárásállóság javítása érdekében nagyon egyszerű, olcsó és nagyon hatékony módszer.
A 2. táblázatban szereplő képlet szerint fénystabilizátort adunk a bevonathoz, és a bevonófilm-mintát permetezéssel keményítjük.
A fénystabilizátor alkalmazási teljesítményét a következőképpen értékelik.
1, a beltéri por időjárásállósága nagyon gyenge, de a fénystabilizátorok hozzáadása jelentős szerepet játszik.
2, A és D készítmények nem adnak hozzá a fénystabilizátorhoz, a vizsgálat azt mutatja, hogy jelentősen rosszabbak, mint a fénystabilizátorhoz hozzáadott minta.
3, C és F formulák azt mutatják, hogy a fénystabilizátor mennyisége nő, a bevonófilm fény- és színmegtartása jelentősen javul.
4, a sütési vizsgálati eredmények azt mutatják, hogy a fénystabilizátor nem képes ellenállni a hőmérsékletnek, a bevonófilm hőmérséklet-ellenállásának megoldásához sárgulásgátló adalékanyagokat kell hozzáadni.
Antioxidáns és fénystabilizátor szinergikus alkalmazásának kutatása
A fenti vizsgálat révén megérthetjük, hogy a bevonófilm öregedése valójában az ultraibolya fény és az oxigén együttes hatásának eredménye, és ez a folyamat két különböző folyamatot foglal magában: a fotodegradációt és a fotooxidációt.
A fénystabilizátorok és az antioxidánsok azonban különböző stabilizációs mechanizmusokkal rendelkeznek a bevonófilmre, és két különböző hatásmechanizmusú stabilizátor kombinációja várhatóan jobb stabilizációs hatást ér el, mint egy stabilizátor, azaz szinergikus hatást.
Jelenleg ilyen stabilizátorok vannak a piacon, ami szintén a stabilizátorok fejlődési trendje. De a szinergikus hatás ugyanakkor két különböző stabilizátor között az additív és antagonista hatás is megjelenik.
Ezért az antioxidáns és a fény stabilizátor a jó megértése a különböző reakciók a két kritikus, csak a mester a hatása a két a potenciális kémiai reakció, annak érdekében, hogy tervezzen egy hatékony antioxidáns és fény stabilizátor a rendszer.
A bevonófilm gyorsított öregedési és sütési vizsgálatával értékelik az antioxidánsok és fénystabilizátorok porbevonat-készítményhez való hozzáadásának hatását. A vizsgálati formulákat és az eredményeket a 4. és az 5. táblázat mutatja be.
A vizsgálati eredményeken keresztül értékelik a fénystabilizátort.
1, a fénystabilizátor hozzáadása jelentős szerepet játszik a por időjárásállóságában, de a bevonófilm sárgulási ellenállása nem változott.
2, fénystabilizátor és antioxidáns a bevonat film időjárásállóság és elszíneződés jelentős hatással van, és az összeg mindkettő 1:1, amikor a legjobb.
3、A fénystabilizátor és az antioxidáns jobb hatást fejt ki a HAA rendszerben.
A fénystabilizátorok és antioxidánsok használata nem olyan egyszerű, mint ahogy azt a cikk bemutatja. A különböző fénystabilizátorok és antioxidánsok hatását az elméletnek megfelelően további kísérletekkel kell megerősíteni.
Következtetés
Az antioxidánsok és fénystabilizátorok hozzáadása a porbevonatokhoz hatékonyan gátolja és csökkenti a polimer makromolekulák hő- és fotooxidációjának mértékét a porbevonatok gyártása és alkalmazása során, jelentősen javítja a bevonófilm hő- és fényállóságát, késlelteti a bevonófilm lebomlási és öregedési folyamatát, és meghosszabbítja a bevonófilm élettartamát.
A nagy teljesítményű porbevonatokban használt fénystabilizátorok és antioxidánsok, ha megfelelően használják, szinergikus hatásúak lesznek, jelentősen javítják a porbevonat film időjárási tulajdonságait, különösen a Super-Duable porbevonat filmet.
Nem megfelelő alkalmazás esetén additív, sőt antagonista hatás lép fel, ami a bevonófilm stabilitásának csökkenését eredményezi. A stabilizátorok trendje a multifunkcionalitás irányába fejlődik és fejlődik.