항산화제와 광안정제를 통해 파우더 코팅의 내후성을 개선하는 방법은 무엇일까요?
국가 경제의 급속한 발전과 함께 실외에서의 분체 도장 적용이 점점 더 보편화되고 있습니다. 이에 따라 천장, 커튼월 패널, 식수대, 에어컨, 세탁기, 알루미늄 프로파일 등과 같은 실내외 품목의 코팅 필름, 특히 보호 및 장식용 파우더 코팅의 내후성과 내구성도 점점 더 많은 관심을 받고 있습니다.
파우더 코팅의 내후성에는 수지, 경화제, 컬러 필러 및 기타 첨가제의 구조 및 성능과 같은 내부 요인과 햇빛(주로 자외선)의 영향, 대기 성분(산소, 오존, 산업 연기 등), 습도(산성비, 염수 분무 등), 온도 변화 등과 같은 자연 요인(외부 요인) 등 여러 가지 요소가 영향을 미칩니다.
자외선은 파우더 코팅의 자연 노화를 일으키는 주요 원인이며, 대기 중의 산소는 자연 노화를 촉진하는 중요한 요소입니다. 자외선과 산소의 작용으로 파우더 코팅의 자동 산화 반응, 즉 산화 연쇄 반응을 촉발하여 파우더 코팅을 저하시킵니다. 물과 열은 이 반응을 가속화하고 광 산화를 촉진하는 역할을 합니다.
파우더 코팅 필름은 형성 과정에서 약한 사슬 결합과 디엔 구조의 고분자 사슬을 가지며, 자외선 조사 후 광에 의한 산화 분해 반응(노화)이 일어나 코팅 필름의 변색 및 백화 현상이 발생하기 쉽습니다.
코팅 필름의 광 산화를 억제하거나 늦추기 위해 사람들은 일반적으로 항산화제, 자외선 흡수제 또는 광 안정제를 첨가하거나 이 세 가지를 혼합하여 사용합니다.
항산화제 적용에 관한 연구
고분자의 열적 산소 분해 메커니즘에서 고분자의 열적 산소 분해는 주로 열에 의한 과산화수소의 자유 라디칼 생성에 의해 촉발되는 연쇄 연결 라디칼 반응의 발생에 의해 발생하는 것으로 알려져 있습니다.
따라서 그림 1과 같이 라디칼 트래핑과 과산화수소 분해에 의해 폴리머의 열 산소 분해를 억제할 수 있습니다. 그 중 항산화제는 위의 산화 억제를 위해 널리 사용됩니다.
산화 방지제(또는 열 안정제)는 대기 중 산소나 오존의 작용으로 폴리머의 분해를 억제하거나 지연시키는 데 사용되는 첨가제로, 폴리머 소재에 가장 널리 사용되는 첨가제입니다.
분말 코팅은 고온 또는 햇빛에서 베이킹 후 열 산소 분해, 노화, 황변 및 기타 현상이 제품의 외관과 성능에 심각한 영향을 미치며, 이러한 경향의 발생을 방지하거나 줄이기 위해 일반적으로 항산화제 또는 열 안정제를 첨가하여 이러한 경향을 달성합니다.
항산화제는 기능(즉, 자동 산화 화학 과정의 개입 작용)에 따라 세 가지 주요 범주로 나눌 수 있습니다.
첫 번째 범주는 주로 폴리머의 자가 산화에 의해 생성되는 활성 산소를 포획하거나 제거하는 연쇄 종료 항산화제라고 합니다.
두 번째 범주는 주로 폴리머에서 과산화수소의 비 라디칼 유형 분해를 유도하는 과산화수소 분해기 유형 항산화제라고 합니다.
세 번째 범주는 금속 이온 부동태화제형 항산화제로, 유해한 금속 이온과 안정적인 킬레이트를 형성하여 폴리머 자가 산화 공정에서 금속 이온의 촉매 효과를 무디게 할 수 있습니다.
세 가지 유형의 항산화제 중 첫 번째는 주로 페놀 차단제, 세코 방향족 아민을 주 항산화제라고 하며, 두 번째 및 세 번째 범주는 보조 항산화제, 인산염, 디티오카바메이트 금속염 등입니다. 적용 요구 사항을 충족하는 안정적인 코팅을 얻으려면 일반적으로 다양한 항산화제 배합을 선택해야 합니다.
다음 테스트는 분말 코팅 제형에 다양한 항산화제 배합을 첨가하여 분무 및 경화 후 샘플을 만들고 색도계로 동일한 필름 두께에서 b값을 측정하고 국제 공통 분말 CIE Lab 색상 시스템(DIN 6174, ISO 10526 및 ASTM 2244)을 사용하여 코팅 필름의 색상을 평가합니다.
코팅막의 색상을 미흡에서 우수 순으로 정렬한 후 테스트한 결과를 보면 다음과 같은 것을 알 수 있습니다.
1, 기본 제제 1은 안료 내열성은 좋지만 심각한 빛 손실을 나타내지 만 필름이 형성된 후 안료가 고온에서 산화되고 안료 내의 일부 그룹이 산소의 작용으로 반응하는 것으로 분석됩니다.
2, 공식 2와 공식 3의 색상 변화는 공식 1보다 낫지 만 개선은 분명하지 않으며 공식 3은 공식 2보다 효과가 더 좋습니다.
분석 후 항산화제는 추가 산화를 방지하고 색상 변화를 덜 만들었으며 항산화제 3의 효과는 항산화제 2보다 더 좋았습니다. 또 다른 이유는 둘 다 아민을 방해하고 안료의 산화 후 염색 그룹의 생성을 방지하지만 효과가 좋지 않고 부분 산화 후 추가 반응 만 방지하므로 효과가 최고에 도달 할 수 없기 때문일 수 있습니다.
3, 제형 4는 제형 3보다 낫지 만 최고는 아닙니다. 인산염 산화 방지제는 색상 보호 능력이 우수하기 때문에 환원성이 있고 안료를 고온에서 산화시켜 빠르게 복원 할 수 있으므로 항산화 효과가 더 좋습니다.
4, 공식 5에 의해 달성 된 효과는 공식 4보다 낫습니다. 이 공식은 주 항산화제와 보조 항산화제를 함께 사용하기 때문에 안료의 추가 산화를 막을뿐만 아니라 산화 된 그룹을 빠르게 복원하고 보조 항산화제는 주 항산화제가 생성하는 염료 그룹을 더 밝게 만들 수 있으므로 시너지 효과가 좋습니다.
5, 복합 항산화 제 6 색 보존 효과의 사용은 제 5보다 훨씬 낫다. 항산화 제 4는 고효율 인산염과 페놀 항산화제의 혼합물이며, 둘의 적절한 비율은 좋은 항산화 효과를 가지고 있습니다.
6, 포뮬러 7은 포뮬러 6보다 우수하며 색상 효과는 기본적으로 원래 안료와 동일합니다. 항산화제의 권장 복용량은 0.5% ~ 1.0%이므로 제형 6의 복용량은 훨씬 적습니다. 복합 산화 방지제의 용량을 늘린 후 색상 효과가 더 잘 유지되는 것을 보여줍니다.
7, 제형 8 테스트는 분말 코팅 분말을 만드는 압출 및 필름 경화 공정에서 산화 방지제를 사용하면 산화 분해 과정에서 수지를 효과적으로 억제하고 내 충격성을 향상시킬 수 있음을 보여줍니다.
항산화제를 첨가할 때 제형은 페이스 대 베이스 비율을 증가시켜 페이스 대 베이스 비율이 작을 때 항산화제를 첨가하지 않고도 동일한 성능을 얻을 수 있습니다. 이는 항산화제를 첨가하면 레진이 저분자량 제품으로 분해되는 경향이 감소하여 큰 분자의 레진이 더 많은 필러를 더 잘 커버하면서도 성능은 변하지 않기 때문입니다.
8, 제형 10 및 제형 9 백색 코팅 필름 샘플을 볼 수 있으며, 항산화제는 분말 코팅 처리 및 경화 후 공정 황변을 효과적으로 억제하고 백색 분말 코팅의 색상 성능을 향상시킬 수 있습니다.
위의 테스트 결과는 수지, 안료, 첨가제의 품질 및 유형, 코팅의 제형 설계, 생산 공정, 온도, 대기, 습도 및 기타 자연적 요인과 같이 코팅 필름의 산화에 영향을 미치는 많은 요소가 있지만 적절한 항산화제를 적용하면 이러한 경향의 발생이 감소한다는 것을 보여줍니다.
광안정제 적용에 관한 연구
빛과 산소가 있는 상태에서 폴리머가 분해되는 것을 "광산화 분해"라고 합니다. 자외선 안정제라고도 하는 광안정제는 폴리머 수지의 광산화 분해를 억제하고 파우더 코팅 필름의 내후성을 개선하는 데 사용되는 안정화 첨가제의 일종입니다.
광안정제는 다양한 안정화 메커니즘에 따라 광차단제, 자외선 흡수제, 여기 상태 파열제, 자유 라디칼 포집제로 나눌 수 있습니다.
파우더 코팅 배합, 경화 공정 및 경화 형태의 다양성과 복잡성으로 인해 파우더 코팅의 광 보존 및 광 보호가 매우 중요합니다.
둘째, 광안정제는 코팅의 광노화 및 코팅막의 수명 연장에 매우 효과적이며 그 양은 일반적으로 전체 배합의 0.5% ~ 1.0%에 불과한 매우 적은 양입니다.
따라서 파우더 코팅에 광안정제를 적용하여 내후성을 개선하는 것은 매우 간단하고 저렴하며 매우 효과적인 방법입니다.
표 2의 공식에 따라 광 안정제를 코팅에 첨가하고 코팅 필름 샘플을 분무하여 경화시킵니다.
광안정제의 적용 성능은 다음과 같이 평가됩니다.
1, 실내 분말 내후성은 매우 열악하지만 광 안정제를 추가하면 중요한 역할을합니다.
2, A 및 D 제형은 광안정제에 첨가되지 않았으며, 테스트 결과 광안정제에 첨가된 시료보다 현저히 불량한 것으로 나타났습니다.
3, C 및 F 제형은 광 안정제의 양이 증가하고 코팅 필름의 광 및 색상 유지력이 크게 향상되었음을 보여줍니다.
4, 베이킹 테스트 결과 광 안정제는 온도에 저항하는 능력이 없으며 코팅 필름의 내열성을 해결하기 위해 황변 방지 첨가제를 추가해야 함을 보여줍니다.
항산화제와 광안정제의 시너지 효과에 관한 연구
위의 테스트를 통해 코팅 필름의 노화는 실제로 자외선과 산소의 공동 작용의 결과이며이 과정에는 광분해와 광 산화의 두 가지 다른 과정이 포함된다는 것을 이해할 수 있습니다.
그러나 광안정제와 산화방지제는 코팅막에 대한 안정화 메커니즘이 다르기 때문에 작용 메커니즘이 다른 두 가지 안정제를 조합하면 단일 안정제보다 더 나은 안정화 효과, 즉 시너지 효과를 얻을 수 있을 것으로 기대됩니다.
현재 시장에는 이러한 안정제가 있으며 이는 안정제의 개발 추세이기도합니다. 그러나 동시에 시너지 효과는 첨가제와 길항 효과 사이의 두 가지 다른 안정제도 나타날 것입니다.
따라서 항산화제와 광안정제에서 둘 사이의 서로 다른 반응을 잘 이해하는 것이 중요하며, 잠재적 인 화학 반응으로 둘의 효과를 마스터해야만 시스템으로 효과적인 항산화제 및 광안정제를 설계 할 수 있습니다.
코팅 필름에 대한 가속 노화 및 베이킹 테스트를 통해 분말 코팅 제형에 항산화제와 광안정제를 첨가했을 때의 효과를 평가합니다. 테스트 배합과 결과는 표 4와 표 5에 나와 있습니다.
테스트 결과를 통해 광안정기를 평가합니다.
1, 광 안정제의 첨가는 분말의 내후성에 중요한 역할을하지만 코팅 필름의 황변 저항은 변하지 않았습니다.
2, 코팅 필름 내후성 및 변색과 함께 광 안정제 및 산화 방지제는 상당한 효과가 있으며 최상의 경우 1 : 1의 양이 모두 있습니다.
3, 광 안정제 및 항산화제는 HAA 시스템에서 더 나은 효과를 발휘합니다.
광 안정제와 항산화제의 사용은 기사에서 소개한 것처럼 그렇게 간단하지 않습니다. 다른 광안정제와 항산화제의 효과는 이론에 따라 추가 실험을 통해 확인해야 합니다.
결론
분말 코팅에 산화 방지제와 광 안정제를 첨가하면 분말 코팅의 생산 및 적용에서 고분자 고분자의 열 및 광 산화 속도를 효과적으로 억제 및 감소시키고 코팅 필름의 내열성 및 내광성을 크게 개선하며 코팅 필름의 열화 및 노화 과정을 지연시키고 코팅 필름의 수명을 연장 할 수 있습니다.
고성능 분말 코팅에 사용되는 광 안정제와 산화 방지제는 적절하게 사용하면 시너지 효과가 있으며 분말 코팅 필름, 특히 수퍼 듀러블 분말 코팅 필름의 내후성을 크게 향상시킵니다.
부적절하게 사용하면 첨가제 효과 또는 길항 효과가 발생하여 코팅막의 안정성이 저하됩니다. 안정제의 추세는 다기능화 방향으로 발전할 것입니다.
HALS 119 / 광안정제 119 / 키마소브 119 |
106990-43-6 |
할스 123 / 광안정제 123 / 티누빈 123 |
129757-67-1 |
HALS 622 / 광안정제 622 / 티누빈 622 |
65447-77-0 |
HALS 770 / 라이트 스태빌라이저 770 / 티누빈 770 |
52829-07-9 |
HALS 783 / UV 광안정제 783 / 티누빈 783 |
|
HALS 791 / 광안정제 791 / 티누빈 791 |
|
HALS 944 광안정제-944 CHIMASORB 944 |
70624-18-9 / 71878-19-8 |