Milyen alkalmazási területei vannak az antioxidánsoknak, a fénystabilizátoroknak és a kettő kombinációjának a bevonatokban?
Ez a tanulmány szisztematikusan bemutatja a fénystabilizátorok és antioxidánsok típusait, tanulmányozza az antioxidánsokat, a fénystabilizátorokat és alkalmazásukat a porbevonatokban, valamint ismerteti a bevonatfilm fény/termikus oxidációjának gátlásában vagy lassításában játszott szerepük mechanizmusát.
A nemzetgazdaság gyors fejlődésével a porfestékek kültéri alkalmazása egyre gyakoribbá válik. Ezáltal a porfesték bevonat időjárásállósága és tartóssága, mint védelem és dekoráció is egyre nagyobb figyelmet kap, különösen a beltéri és kültéri tárgyak, például mennyezetek, függönyfalpanelek, ivókutak, légkondicionálók, mosógépek, alumínium profilok stb. bevonat onlinecoatingol.com bevonat bevonata.
A porbevonatok időjárásállóságát számos tényező befolyásolja, ezek közé tartoznak a belső tényezők, mint például a gyanták, a keményítőszerek, a színező töltőanyagok és egyéb adalékanyagok szerkezete és teljesítménye; valamint a természetes tényezők (külső tényezők), mint például a napfény (főként az UV) hatása, a légkör összetétele (oxigén, ózon, ipari füst stb.), a páratartalom (beleértve a savas esőt, a sós permetet stb.) és a hőmérséklet-változások.
Az ultraibolya sugárzás a porbevonatok természetes öregedésének fő oka, és a légkörben lévő oxigén fontos tényező a természetes öregedés elősegítésében. Az ultraibolya sugárzás 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.
Ezért nem lehet figyelmen kívül hagyni a különböző tényezők hatását. Csak annak megértésével, hogy a különböző tényezők hogyan hatnak a porbevonatokra, és a fő ellentmondás megragadásával találhatjuk meg az ellenintézkedéseket az időjárásállóság javítására.
Por bevonat film a képződési folyamat létezik gyenge lánc kötés és kettős-ene szerkezet a makromolekuláris lánc, miután az ultraibolya sugárzás, könnyen előfordulhat fény-indukált oxidatív degradációs reakció (öregedés), ami a fakulás a bevonat film, kréta.
A bevonófilm fotooxidációs sebességének gátlása vagy késleltetése érdekében az emberek általában antioxidánsok, UV-abszorberek vagy fénystabilizátorok vagy a háromféle keverék hozzáadásával dolgoznak. Ez a tanulmány kísérleteket kombinál az antioxidánsok és a fénystabilizátorok porbevonatokban való alkalmazásának és a teljesítményre gyakorolt hatásuknak a feltárására.
1. Kísérleti rész
1.1 A vizsgálati minta előkészítése
A gyantát, a keményítőt, a kiegyenlítőszert, a színezőanyagot, a színes töltőanyagot és más adalékanyagokat a porbevonat képlete szerint mérik, a keverőedénybe helyezik, és nagy sebességgel keverik, majd kétcsigás extruderrel extrudálják és hűtik.
Az extrudált anyagot kávéőrlővel törik, majd szitán keresztül szitálják, és a kész porbevonatot 40 kV-os nagynyomású elektrosztatikus permetezéssel Jinma pisztollyal a csiszolt acéllemezre permetezik, és a kemencébe helyezik sütésre és gyógyításra, hogy megkapják a mintalapot.
1.2 Teljesítményvizsgálati módszer
Mesterséges gyorsított öregedési teszt: QUV-t használtak mesterséges gyorsított öregedési vizsgálathoz. A QUV QUB313 fényforrást használt, és 200 órán át futott, ahol: a értékvizsgálati feltétel: UV: 0,72W/m2, 50 ℃, 4 óra; b érték vizsgálati feltétele: kondenzáció: 40℃, 4h.
Sütési teszt: A hőállósági vizsgálathoz 220 ℃ és 30 perc volt a sütési feltételek a hőállósági vizsgálathoz.
2、Eredmények és vita
2.1 Az antioxidánsok alkalmazási tanulmánya
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 színkülönbségmérővel mérik, és a bevonatfilm színét a nemzetközi közös por CIE Lab színrendszer (DIN 6174, ISO 10526 és ASTM 2244) segítségével értékelik.
Az 1. táblázat mutatja a vizsgálati eredményeket, miután a bevonatos film színét az alul-emelkedő és a kiváló között rendezték, látható, hogy.
(1) Az 1. alapkészítmény komoly fényveszteséget mutat, bár a pigment jobb hőállósággal rendelkezik, de a színváltozás a filmképződés után következik be, és 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. A másik ok az lehet, hogy mindkettő akadályozott aminok, hogy megakadályozzák a festékcsoportok keletkezését a pigmentek oxidációja után, de a hatás nem jó, és csak a részleges oxidáció után képes megakadályozni a további reakciót, így a hatás nem optimális.
(3) A 4. készítmény jobb, mint a 3. készítmény, de nem optimális. Mivel a foszfit antioxidáns jó színvédő képességgel rendelkezik, redukáló tulajdonsággal rendelkezik, amely a magas hőmérsékleten oxidált pigmentet gyorsan helyreállíthatja, így jobb antioxidáns hatással rendelkezik.
(4) Az 5. készítmény által elért hatás jobb, mint a 4. készítményé. A fő antioxidánst és a segédantioxidánst együtt használják ebben a formulában, így a pigment további oxidációját megakadályozzák, és az oxidált csoport gyorsan redukálódik, a segédantioxidáns pedig képes a fő antioxidáns által előállított festékcsoportot világosabbá tenni, ami jó szinergikus hatással rendelkezik.
(5) A 6. készítmény, amely egy összetett antioxidánst használt, lényegesen jobb színmegmaradást mutatott, mint az 5. készítmény. A 4. antioxidáns nagy hatékonyságú foszfit és fenolos antioxidánsok keveréke volt, és megfelelő arányban voltak adagolva, hogy jó antioxidáns hatást fejtsenek ki.
(6) A 7. készítmény jobb, mint a 6. készítmény, és a színhatás alapvetően ugyanaz, mint az eredeti pigment. Az antioxidáns ajánlott dózisa 0,5% és 1,0% között van, így a 6. formuláció dózisa lényegesen kisebb. Ez azt mutatja, hogy a színhatás jobban megmarad a vegyület antioxidáns dózisának növelése után.
(7) A 8. receptúra vizsgálata azt mutatja, hogy az antioxidánsok használata hatékonyan gátolja a gyanta oxidatív lebomlását a folyamat során, és javítja az ütésállóságot az extrudálás és a filmkeményedés során a porbevonat porgyártásban.
A készítmény antioxidánsok hozzáadásakor növelheti a szín-bázis arányt, hogy ugyanazt a teljesítményt érje el antioxidánsok hozzáadása nélkül, ha a kisebb szín-bázis arány. Ennek oka, hogy az antioxidánsok hozzáadása csökkenti a gyanta alacsony molekulatömegű termékekké való bomlási hajlamát, így a nagy molekulájú gyanták jobban be tudnak zárni több töltőanyagot, miközben a teljesítmény változatlan marad.
(8) A 10. és a 9. receptúra fehér bevonófilm-minták antioxidánsok hozzáadásával hatékonyan gátolhatják a porbevonatok feldolgozását és a kikeményedés utáni folyamat sárgulását, 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.
2.2 A fénystabilizátorok alkalmazási tanulmánya
A polimerek fény és oxigén hatására 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 porbevonatú filmek 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 időjárási tulajdonságaik javítása érdekében nagyon egyszerű, alacsony költségű és nagyon hatékony módszer. A 2. és 3. táblázat segít szemléltetni a fénystabilizátorok hatását a bevonófilm teljesítményére.
A 2. táblázatban szereplő receptúra alapján a fénystabilizátort hozzáadták a bevonathoz, és a bevonófilm-mintákat permetezéssel kikeményítették, valamint a nemzetközileg népszerű gyors időjárás-vizsgálati értékelési módszert - mesterséges gyorsított öregedési (QUV) vizsgálatot és sütési vizsgálatot - alkalmazták.
A 3. táblázatban szereplő vizsgálati eredmények alapján a fénystabilizátor alkalmazási teljesítménye a következőképpen értékelhető.
(1) a beltéri por időjárásállósága nagyon gyenge, de a fénystabilizátorok hozzáadása jelentős szerepet játszik.
(2) Az A és D formulákat nem adják hozzá a fénystabilizátorhoz, a vizsgálat azt mutatja, hogy mindkettő jelentősen rosszabb, mint a fénystabilizátorhoz hozzáadott minta.
(3) A C és F receptúrák azt mutatták, hogy a fénystabilizátor megnövelt mennyisége jelentősen javította a bevonófilm fény- és színtartalmát.
(4) A sütési vizsgálati eredmények azt mutatják, hogy a fénystabilizátornak nincs hőmérséklet-ellenállása, és a bevonófilm hőmérséklet-ellenállását sárgulásgátló adalékanyagok hozzáadásával kell megoldani.
2.3 Az antioxidánsok és fénystabilizátorok szinergikus alkalmazásának kutatása
A fenti vizsgálat révén megérthetjük, hogy a bevonófilm öregedése valójában az UV-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 kettő között kritikus, csak elsajátítani a hatása a két a potenciális kémiai reakciók, annak érdekében, hogy tervezzen egy hatékony antioxidáns és fény stabilizátor a rendszer.
A legjellemzőbbek a HALS és az antioxidánsok, az UV-abszorberek és az antioxidánsok, az UV-árnyékoló anyagok és az antioxidánsok és így tovább.
A bevonófilm gyorsított öregedési és sütési vizsgálatai révén értékelték a porbevonatokhoz hozzáadott antioxidánsok és fénystabilizátorok hatását. A vizsgálati formulákat és az eredményeket a 4. és az 5. táblázat tartalmazza.
A vizsgálati eredményeken keresztül értékelik a fénystabilizátort.
(1) A fénystabilizátor hozzáadása jelentős szerepet játszik a por időjárásállóságában, de a bevonófilm sárgulási ellenállásában nincs változás.
(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 hatással van a HAA rendszerben.
A fénystabilizátorok és antioxidánsok használata nem olyan egyszerű, mint ahogy azt a cikk bemutatja. A különböző fénystabilizátorok antioxidánsokkal való alkalmazásának hatását további, elméleten alapuló kísérletekkel kell megerősíteni.
Például a HALS típusú fénystabilizátorok és a kéntartalmú antioxidánsok használata antagonista hatást fejt ki, és rontja a polimer teljesítményét; a HALS és a foszfortartalmú polimerek használata 1:1 koncentrációban biztosítja a legjobb szinergiát; az alacsony molekulasúlyú HALS és csak additív hatású, míg a nagy molekulasúlyú HALS és az alacsony molekulasúlyú HALS használata szinergista hatású stb.
3、Következtetés
Az antioxidáns és fénystabilizátor hozzáadása a porbevonatokhoz hatékonyan gátolja és csökkenti a polimer makromolekulák termikus oxidációjának és fotooxidációjának sebességét 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 és a multifunkcionalitás irányába fejlődik.