Bagaimana cara meningkatkan daya tahan pelapis bubuk melalui antioksidan dan penstabil cahaya?
Dengan pesatnya perkembangan ekonomi nasional, penerapan powder coating di luar ruangan menjadi semakin umum. Dengan demikian, daya tahan dan daya tahan lapisan pelapis bubuk sebagai perlindungan dan dekorasi juga semakin mendapat perhatian, terutama lapisan film untuk barang-barang dalam dan luar ruangan seperti langit-langit, panel dinding gorden, air mancur minum, AC, mesin cuci, profil aluminium, dll.
Ada banyak faktor yang mempengaruhi ketahanan pelapis bubuk, termasuk faktor internal seperti struktur dan kinerja resin, bahan pengawet, pengisi warna, dan bahan tambahan lainnya; dan faktor alam (faktor eksternal) seperti efek sinar matahari (terutama UV), komposisi atmosfer (oksigen, ozon, asap industri, dll.), kelembapan (termasuk hujan asam, semprotan garam, dll.), perubahan suhu, dll.
Radiasi ultraviolet adalah penyebab utama penuaan alami pada pelapis bubuk, dan oksigen di atmosfer merupakan faktor penting untuk mendorong penuaan alami. Di bawah aksi UV dan oksigen, ini memicu reaksi oksidasi otomatis lapisan bubuk, yaitu reaksi berantai oksidasi, yang menurunkan lapisan bubuk. Air dan panas mempercepat reaksi ini dan berperan dalam meningkatkan oksidasi foto.
Film pelapis serbuk akan memiliki ikatan rantai yang lemah dan rantai makromolekul struktur diena selama proses pembentukan, yang rentan terhadap reaksi degradasi oksidatif yang diinduksi oleh foto (penuaan) setelah radiasi UV, yang menyebabkan pemudaran dan pengeroposan pada film pelapis.
Untuk menghambat atau memperlambat foto-oksidasi film pelapis, orang biasanya menggunakan penambahan antioksidan, penyerap UV atau penstabil cahaya, atau campuran ketiganya.
Penelitian tentang penerapan antioksidan
Dari mekanisme degradasi oksigen termal polimer, diketahui bahwa degradasi oksigen termal polimer terutama disebabkan oleh terjadinya reaksi radikal berantai yang dipicu oleh pembentukan radikal bebas dari hidroperoksida oleh panas.
Oleh karena itu, degradasi oksigen termal polimer dapat dihambat oleh perangkap radikal dan dekomposisi hidroperoksida, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1. Di antara mereka, antioksidan banyak digunakan untuk penghambatan oksidasi di atas.
Antioksidan (atau penstabil panas) adalah zat aditif yang digunakan untuk menghambat atau menunda degradasi polimer oleh aksi oksigen atau ozon di atmosfer, dan merupakan zat aditif yang paling banyak digunakan dalam bahan polimer.
Pelapis bubuk tunduk pada degradasi oksigen termal setelah dipanggang pada suhu tinggi atau sinar matahari, penuaan, menguning dan fenomena lainnya secara serius mempengaruhi penampilan dan kinerja produk, untuk mencegah atau mengurangi terjadinya tren ini, biasanya menggunakan penambahan antioksidan atau penstabil panas untuk mencapainya.
Antioksidan dapat dibagi menjadi tiga kategori utama menurut fungsinya (yaitu, perilaku intervensi dari proses kimia oksidasi otomatis).
Kategori pertama disebut antioksidan pemutus rantai, yang terutama menangkap atau membersihkan radikal bebas yang dihasilkan oleh oksidasi otomatis polimer.
Kategori kedua disebut antioksidan tipe pengurai hidroperoksida, terutama untuk menginduksi penguraian hidroperoksida tipe non-radikal dalam polimer.
Kategori ketiga disebut antioksidan tipe pasif ion logam, yang dapat membentuk khelat yang stabil dengan ion logam berbahaya, sehingga menumpulkan efek katalitik ion logam pada proses oksidasi otomatis polimer.
Yang pertama dari tiga jenis antioksidan disebut antioksidan utama, terutama penghambat fenol, amina seko-aromatik; kategori kedua dan ketiga disebut antioksidan tambahan, fosfat, garam logam dithiocarbamate, dll.. Untuk mendapatkan lapisan yang stabil untuk memenuhi persyaratan aplikasi, biasanya untuk memilih berbagai peracikan antioksidan.
Pengujian berikut ini menggunakan peracikan antioksidan yang berbeda yang ditambahkan ke dalam formulasi pelapisan bubuk, setelah penyemprotan dan pengawetan, sampel dibuat, dan nilai-b diukur dengan ketebalan film yang sama dengan colorimeter, dan warna film pelapis dievaluasi dengan menggunakan sistem warna CIE Lab bubuk umum internasional (DIN 6174, ISO 10526, dan ASTM 2244).
Hasil pengujian setelah mengurutkan warna film pelapis dalam urutan dari yang kurang bagus hingga yang sangat bagus, dapat dilihat bahwa.
1, formulasi dasar 1 menunjukkan kehilangan cahaya yang serius, meskipun ketahanan panas pigmen baik, tetapi setelah film terbentuk, analisisnya adalah pigmen teroksidasi di bawah suhu tinggi, dan beberapa kelompok di dalam pigmen bereaksi di bawah aksi oksigen.
2, perubahan warna formula 2 dan formula 3 lebih baik daripada formula 1, tetapi peningkatannya tidak jelas, dan formula 3 memiliki efek yang lebih baik daripada formula 2.
Setelah dianalisis, antioksidan mencegah oksidasi lebih lanjut dan membuat perubahan warna lebih sedikit, dan efek antioksidan 3 lebih baik daripada antioksidan 2. Alasan lain mungkin karena keduanya terhalang amina, mencegah produksi kelompok pencelupan setelah oksidasi pigmen, tetapi efeknya tidak baik, hanya mencegah reaksi lebih lanjut setelah oksidasi parsial, sehingga efeknya tidak dapat mencapai yang terbaik.
3, formulasi 4 lebih baik dari formulasi 3, tetapi bukan yang terbaik. Karena antioksidan fosfit memiliki kemampuan perlindungan warna yang baik, ia memiliki sifat pereduksi dan dapat membuat pigmen teroksidasi pada suhu tinggi untuk pulih dengan cepat, sehingga memiliki efek antioksidan yang lebih baik.
4, efek yang dicapai oleh formula 5 lebih baik daripada formula 4. Formula ini menggunakan antioksidan utama dan antioksidan tambahan secara bersamaan, sehingga tidak hanya menghentikan oksidasi pigmen lebih lanjut, tetapi juga mengembalikan gugus teroksidasi dengan cepat, dan antioksidan tambahan dapat membuat gugus zat warna yang dihasilkan oleh antioksidan utama menjadi lebih ringan, sehingga memiliki efek sinergis yang baik.
5, penggunaan formulasi antioksidan komposit 6 efek pelestarian warna secara signifikan lebih baik daripada formulasi 5. antioksidan 4 adalah campuran fosfit efisiensi tinggi dan antioksidan fenolik, dan rasio yang tepat dari keduanya, memiliki efek antioksidan yang baik.
6, formulasi 7 lebih baik daripada formulasi 6, dan efek warnanya pada dasarnya sama dengan pigmen aslinya. Dosis antioksidan yang direkomendasikan adalah 0,5% hingga 1,0%, sehingga dosis formulasi 6 jauh lebih sedikit. Hal ini menunjukkan bahwa efek warna dipertahankan lebih baik setelah dosis antioksidan majemuk ditingkatkan.
7, uji formulasi 8 menunjukkan bahwa dalam proses ekstrusi pembuatan bubuk pelapis bubuk dan proses pengawetan film, penggunaan antioksidan dapat secara efektif menghambat resin dalam proses degradasi oksidatif, meningkatkan ketahanan benturan.
Formulasi ketika menambahkan antioksidan dapat meningkatkan rasio face to base, untuk mencapai kinerja yang sama tanpa penambahan antioksidan ketika rasio face to base lebih kecil. Hal ini karena penambahan antioksidan mengurangi kecenderungan dekomposisi resin menjadi produk dengan berat molekul rendah, sehingga molekul besar resin lebih baik menutupi lebih banyak pengisi, sementara kinerja tetap tidak berubah.
8, Formulasi 10 dan Formulasi 9 sampel film pelapis putih dapat dilihat, ditambah antioksidan dapat secara efektif menghambat pemrosesan pelapis bubuk dan proses pasca-pengawetan yang menguning, meningkatkan kinerja warna pelapis bubuk putih.
Hasil pengujian di atas menunjukkan bahwa meskipun ada banyak faktor yang memengaruhi munculnya oksidasi pada film pelapis, seperti kualitas dan jenis resin, pigmen, aditif, desain formulasi pelapis, proses produksi, suhu, atmosfer, kelembapan, dan faktor alami lainnya, namun penerapan antioksidan yang sesuai dapat mengurangi terjadinya tren ini.
Penelitian tentang penerapan penstabil cahaya
Degradasi polimer dengan adanya cahaya dan oksigen disebut "degradasi foto-oksidatif". Penstabil cahaya, juga dikenal sebagai penstabil UV, adalah kelas aditif stabilisasi yang digunakan untuk menghambat degradasi foto-oksidatif resin polimer dan meningkatkan daya tahan film pelapis bubuk.
Menurut mekanisme stabilisasi yang berbeda, penstabil cahaya dapat dibagi menjadi agen pelindung cahaya, penyerap UV, agen peledak keadaan tereksitasi dan agen penangkap radikal bebas.
Karena keragaman dan kompleksitas formulasi powder coating, proses curing dan bentuk curing, hal ini membuat konservasi cahaya dan perlindungan cahaya pada powder coating menjadi sangat penting.
Kedua, penstabil cahaya sangat efektif untuk penuaan ringan pada lapisan dan memperpanjang masa pakai film pelapis, dan jumlahnya sangat kecil, umumnya hanya 0.5% ~ 1.0% dari total formulasi.
Oleh karena itu, penerapan penstabil cahaya pada pelapis bubuk untuk meningkatkan daya tahan terhadap cuaca merupakan metode yang sangat sederhana, murah dan sangat efektif.
Menurut formula pada Tabel 2, penstabil cahaya ditambahkan ke lapisan, dan sampel film pelapis diawetkan dengan penyemprotan.
Performa aplikasi penstabil cahaya dievaluasi sebagai berikut.
1, daya tahan bubuk dalam ruangan sangat buruk, tetapi penambahan penstabil cahaya akan memainkan peran penting.
2, formulasi A dan D tidak ditambahkan ke penstabil cahaya, pengujian menunjukkan bahwa secara signifikan lebih buruk daripada sampel yang ditambahkan ke penstabil cahaya.
Formulasi 3, C dan F menunjukkan bahwa jumlah penstabil cahaya meningkat, retensi cahaya dan warna film pelapis mengalami peningkatan yang signifikan.
4, hasil uji pemanggangan menunjukkan bahwa penstabil cahaya tidak memiliki kemampuan untuk menahan suhu, untuk mengatasi ketahanan suhu film pelapis harus menambahkan aditif anti-menguning.
Penelitian tentang aplikasi sinergis antioksidan dan penstabil cahaya
Melalui pengujian di atas, kita dapat memahami bahwa penuaan film pelapis sebenarnya merupakan hasil kerja sama antara sinar ultraviolet dan oksigen, dan proses ini mencakup dua proses yang berbeda, yaitu fotodegradasi dan foto-oksidasi.
Namun demikian, penstabil cahaya dan antioksidan memiliki mekanisme stabilisasi yang berbeda pada film pelapis, dan kombinasi dua penstabil dengan mekanisme kerja yang berbeda diharapkan dapat mencapai efek stabilisasi yang lebih baik daripada penstabil tunggal, yaitu efek sinergis.
Saat ini terdapat stabilisator semacam itu di pasar, yang juga merupakan tren perkembangan stabilisator. Tetapi efek sinergis pada saat yang sama, dua stabilisator yang berbeda antara efek aditif dan antagonis juga akan muncul.
Oleh karena itu, dalam antioksidan dan penstabil cahaya dengan pemahaman yang baik tentang reaksi yang berbeda antara keduanya sangat penting, hanya untuk menguasai efek keduanya dengan reaksi kimia potensial, untuk merancang antioksidan dan penstabil cahaya yang efektif dengan sistem.
Dengan uji penuaan yang dipercepat dan uji pemanggangan pada film pelapis, efek penambahan antioksidan dan penstabil cahaya pada formulasi pelapis serbuk dievaluasi. Formulasi dan hasil pengujian ditunjukkan pada Tabel 4 dan Tabel 5.
Melalui hasil pengujian, penstabil cahaya dievaluasi.
1, penambahan penstabil cahaya akan memainkan peran penting dalam ketahanan bubuk terhadap cuaca, tetapi ketahanan menguningnya film pelapis tidak berubah.
2, penstabil cahaya dan antioksidan dengan lapisan film yang tahan terhadap cuaca dan perubahan warna memiliki efek yang signifikan, dan jumlah keduanya 1:1 adalah yang terbaik.
3 、 Penstabil cahaya dan antioksidan memiliki efek yang lebih baik dalam sistem HAA.
Penggunaan penstabil cahaya dan antioksidan tidak sesederhana seperti yang diperkenalkan dalam artikel. Efek penstabil cahaya dan antioksidan yang berbeda-beda, perlu dikonfirmasi dengan eksperimen lebih lanjut menurut teori.
Kesimpulan
Penambahan antioksidan dan penstabil cahaya pada pelapis bubuk dapat secara efektif menghambat dan mengurangi laju oksidasi termal dan foto-oksidasi makromolekul polimer dalam produksi dan aplikasi pelapis bubuk, secara signifikan meningkatkan ketahanan panas dan cahaya film pelapis, menunda degradasi dan proses penuaan film pelapis, dan memperpanjang masa pakai film pelapis.
Penstabil cahaya dan antioksidan yang digunakan dalam pelapis bubuk berkinerja tinggi, jika digunakan dengan benar, akan ada efek sinergis, secara signifikan meningkatkan sifat pelapukan film pelapis bubuk, terutama film pelapis bubuk Super-Duable.
Jika digunakan secara tidak tepat, akan ada efek aditif, atau bahkan efek antagonis, yang membuat stabilitas film pelapis menurun. Tren stabilisator dan akan dikembangkan ke arah multi-fungsi