Endüstri İhtiyacını Karşılayan Poliamin Sertleştiricileri ...
Gelişmiş Endüstri İhtiyacını Karşılayan Poliamin Sertleştirici Ajanlar ...
```htmlDaha fazla bilgi arıyorsanız, lütfen daha fazla detay için web sitemizi ziyaret edin.
Michael Cook, Sudhir Ananthachar ve Shiying Zheng tarafından, Evonik Corporation
Sanayi, koruyucu ve deniz kaplamaları gibi zorlu bir alanda, iki bileşenli (2K) epoksi sistemleri mükemmel korozyon koruma ve bölgesel uçucu organik bileşen standartlarına uyumluluğun bir arada sunulması nedeniyle benchmark teknolojileri olarak kabul edilmiştir. Bugün, verimlilik anahtar bir etken haline gelmiştir ve yenilik, daha fazla uygulama çeşitliliği ve kuruma süresi, hızlı yeniden kaplama ve tam kür sağlama gibi geliştirilmiş performans özelliklerine sahip epoksi kaplamalar geliştirmeye odaklanmıştır. Deniz ve koruyucu kaplamalar için, düşük sıcaklık koşulları altında uygulandığında daha hızlı kür ve bulanıklık dirençli kaplamalara ihtiyaç vardır. OEM sektöründe, ıslak üzerine ıslak uygulama süreci, epoksi sistemlerinin, astar uygulandıktan sonra birkaç dakika içinde poliüretan ve/veya polikarbonamid üst katmanlarla hızlı yeniden kaplanabilirlik sağlamasını gerektirir. Bu sektörde, enerji tasarrufu sağlayan daha düşük pişirme sıcaklıklarıyla birden fazla katmanın daha hızlı uygulanarak genel verimliliği artırmak hedeflenmektedir. Bu makale, yukarıda belirtilen pazarlarda fayda sağlamak için tasarlanmış yeni epoksi kürleme ajanlarının geliştirilmesinde, yenilikçi bir poli-siklik alifatik amin olan Poly [HCA]’nın performans özelliklerine odaklanacaktır. Destekleyici veriler, epoksi sistemlerinde hızlı tam kür ve ağ oluşturma yeteneklerini doğrulayan işlevsel özellikler arasında termal analiz, cam geçişi (Tg) ve infra-red (IR) kür profili içermektedir. Ayrıca, hızlı yeniden kaplama süreleri, geliştirilmiş katmanlar arası yapışma ve mükemmel korozyon koruma özellikleri de dahil olmak üzere model kaplama formülasyonlarının ana performans özelliklerinin gözden geçirilmesi yapılacaktır.
Giriş
Küresel megatrendler, yaşadığımız dünyayı yeniden şekillendiriyor, iyileştirilmiş verimlilik ve maliyetleri düşürme ortak gereksinimlerini yönlendirirken, ortaya çıkan çevresel endişeleri ele alıyor. Deniz ve koruyucu kaplamalarda kullanılan epoksi kaplamalar, bisfenol A digilcidilether’den türetilen, ya katı ya da sıvı epoksi reçineleri temelinde olup, poliamidlerle veya modifiye alifatik veya sikloalifatik amin sertleştiricileri ile birlikte sertleştirilir. Tipik modifikasyonlar arasında, epoksi ile poliamid arasındaki optimum dengeyi sağlamak üzere tasarlanmış amin adüktleri, Mannich bazları, fenalkaminler ve özel ketimin sertleştiricileri sayılabilir. Maksimum uçucu organik bileşen (VOC) sınırlamalarının kaplama uygulamalarında tanıtılması ile, epoksi kaplamalarda geliştirme çalışmaları geleneksel katı epoksi reçinelerinden (SER) daha düşük viskoziteli sıvı epoksi reçineleri (LER) temelindeki sisteme doğru kaymıştır. Standart bir çözücü içermeyen LER, 10.000 mPa.s viskoziteye sahiptir ve ±190 (fonksiyon ±2) epoksi eşdeğer ağırlığı ile karakterize edilir. LER kullanımı, formülatörlerin geleneksel çözücü bazlı SER sistemleri ile karşılaştırıldığında daha yüksek kaplama katı (≥80%) elde etmelerini sağlar; bu sistemlerdeki katı oranı %40-60 aralığındadır. Bu yaklaşım, formüle edilen kaplamanın işlenme ve performans özelliklerini etkiler. Reaksiyon kinetik çalışmaları, işlenebilir pot ömründe olumsuz bir etki ve kuruma süresinin uzaması olduğunu göstermektedir. İkincisi, polimer ağının yeterli moleküler ağırlık kazanmak ve jel noktasına veya dokunmaya kuru hale gelmek için reaksiyona girmesi gerektiği için olurken, SER sistemlerinde bu zaten yüksek moleküler ağırlığa sahip polimerlerdir ve çözücüler kaplama filminden buharlaştığında dokunmaya kuru veya vernik kuru olduğu gözlemlenmektedir.
Kuru hızı aşmak için, formülatörler genellikle aktif sertleştirici bazında yaklaşık %5 ağırlığında tersiyer (3°) amin hızlandırıcıları (örn. tris-2,4,6-dimethylaminomethyl fenol) formülasyona dahil ederler. 3° amin hızlandırıcısının hızlandırma mekanizması, epoksi grubundaki C–O bağını polarize etmesidir ve ilave sertleştiricilerde bulunan birincil (1°) ve ikincil (2°) aminlerin nükleofilik saldırısına daha duyarlı hale getirir.
Formülatörler, bu tür bir hızlandırıcıdan yalnızca küçük miktarlar kullanabilir, çünkü yüksek konsantrasyon epoksi reçinesinin homopolimerleşmesini tercih edilen ağ oluşturma reaksiyonu için itme riski taşır. Aşırı homopolimerleşme genellikle kırılgan kaplamalara ve serbest reaktif aminlerin varlığına neden olur; bu durum, sertleştirilmiş filmin korozyon direnci özelliklerinde bir azalmaya yol açabilir.
Amin tasarımındaki yaklaşımımız, polimerik iskeletine, 3°, 2° ve 1° amin dengesi taşıyan yeni bir poli-siklik amin, Poly [HCA]’nın geliştirilmesiyle sonuçlanmıştır. Poly [HCA], hem reaktif bir hızlandırıcı hem de ko-sıvılayıcı olarak işlev görebilir ve mükemmel bir denge sunar. Amin, uygulanan epoksinin moleküler ağırlığının artımını artırarak kaplamaların daha hızlı dokunmaya kuru hale gelmesine olanak sağlar ve ağ oluşumu reaksiyonunu yönlendirerek kaplamaların hem ortam hem de düşük sıcaklık koşullarında hızlı bir şekilde tam kür elde etmesine yardımcı olur. Bu, infra-red (IR) spektroskopisi ile reaksiyonun derecesi izlenirken belirgindir. Poly [HCA], standart tersiyer amin hızlandırıcıya kıyasla daha yüksek bir hidroksil oluşum seviyesi gösterir; bu, sıvı epoksi reçinesinin varlığında eter bağları oluşturur. Yüksek eter bağı oluşumu, epoksi sisteminin, sertleştirici ile epoksi arasındaki çapraz bağlantının aksine, homopolimerleşme gerçekleştirdiğinin açık bir göstergesidir.
Yenilikçi poli-siklik amin teknolojisi, konvansiyonel poliamidlerle, modifiye poliamidlerle, alifatik ve diğer formüle edilmiş epoksi sertleştiricileriyle formüle edildiğinde hızlı özellik geliştirme imkanı tanır. Poly [HCA] aminine dayanan örneklerden iki yeni poli-siklik amin poliamid, RDPA-1 ve RDPA-2 geliştirilmiştir. Yeni poliamidlerin hızlı kürleme sağladığı, benzer epoksi veya poliizosiyanat teknolojilerine dayanan üst katmanların, başlangıç uygulamasından sonra 15-30 dakika içinde uygulanmasına olanak tanıdığı görülmüştür. Mükemmel katman arası yapışma ve korozyon koruması sağlarken, film görünümünde mükemmellik sunar; parlaklığın kaybı, imgenin belirginliği ve yüzey kırışıklıkları görmezden gelinmiştir. Bu performans özelliği, uygulayıcıların art arda birden fazla katı püskürtmelerini sağlarken, iş yerindeki kaplama uygulamasının genel verimliliğini artırır.
Poly [HCA] Amin Yapı Taşının Ana Özellikleri ve Faydaları
Amin sertleştiricilerinin tasarımında yaygın olarak kullanılan aminler, alifatik veya sikloalifatik aminler olarak sınıflandırılır; diethylenetriamine (DETA), triethylenetetramine (TETA), diaminocyclohexane (DACH) ve isophoronediamine (IPD) gibi örnekleri içerir. Alifatik aminler (DETA ve TETA gibi) yüksek işlevselliğe ve reaktive sahip olmalarına rağmen, aminin epoksi reçinesi ile kötü uyumluluğu nedeniyle bulanıklık oluşturma eğilimleri yoğundur. Öte yandan, sikloalifatik aminler, sikloalifatik iskeletleri sayesinde epoksi reçinesi ile mükemmel uyumluluk gösterirken, düşük sıcaklıklarda alifatiklere göre daha yavaş reaktivite gösterirler. Sertleştirici ve epoksi reçinesi arasında iyi uyumluluk, kaplamalara iyi yüzey görünümü, mükemmel üst katman uygulanabilirliği ve korozyon direnci sağlamada kritik öneme sahiptir. Epoksi kaplamalarda her iki alifatik ve sikloalifatik aminlerin faydalarını taşıyan yeni bir amin yapı bloğu tasarlamak zorluk olmuştur: bir alifatik amin reaktifitesi ve bir sikloalifatik amin ile reçine uyumluluğu. Poly [HCA], epoksi reçinesi ile çapraz bağlanarak hızlı tam kür sağlamaktadır ve uygulama sıcaklıkları aralığında mükemmel reçine uyumluluğunu korumaktadır. Poly [HCA], düşük viskoziteye sahip bir polimerik amin olup, düşük renk (su beyazı) taşır ve yalnızca bir tek sertleştirici veya diğer aminlerle ko-sıvılayıcı olarak kullanılabilir. Genel işlem özellikleri Tablo 1'de özetlenmiştir ve aşağıdaki bölümler aminin eşsiz performans özelliklerini detaylandırmaktadır.
Poly [HCA] Amininin Hızlı Özellik Geliştirme Özelliği
Poly [HCA] amini, alifatik aminler, sikloalifatik aminler ve Mannich baz sertleştiricilerle karşılaştırılarak kaplama özelliklerinin hızlı gelişimini örneklendirmek üzere değerlendirilmiştir. Bunun için, Poly [HCA] amini, mevcut birçok ticari sertleştiricide bulunan benzil alkol ile yaklaşık %30 ağırlığında plastikleştirilmiş ve standart bisfenol A sıvı epoksi reçinesi (EEW=190) ile 1:1 stevy üretim oranında kürlenmiştir. Şeffaf kaplama formülasyonları, 150 mm ıslak film kalınlığında bir kuş uygulayıcı ile cam yüzeylere uygulanmıştır ve ince film set süresi (TFST), Persoz sertliği ve parlaklık için test edilmiştir. TFST, ASTM D standartlarına uygun olarak Beck-Koller kaydedici kullanılarak belirlenmiştir. Persoz sertliği, kaplamalar 23°C, 10°C ve 5°C'de bir gün, iki gün ve yedi gün için belirli kür süresinde kürlenmiştir ve ASTM D'ye göre gerçekleştirilmiştir. Parlaklık, ASTM D523'e göre 20° ve 60° açılarda bir Gardner parlaklık ölçer ile belirlenmiştir. Ölçümler, yansımanın en aza indirilmesi için cam panel bir siyah karton arka plana yerleştirilerek yapılmıştır.
Tablo 2'deki test özeti, Poly [HCA] temelinde oluşturulan şeffaf kaplamaların, ortam ve düşük sıcaklıklarda hızlı kuruma ve Persoz sertliği geliştirmesi sağladığını açıkça göstermektedir. Poly [HCA] amini, tipik olarak düşük sıcaklık kürleme durumunda hızlı bir sertleştirici olarak kullanılan bir Mannich baz sertleştiricisinden daha hızlı kuruma hızı sergilemiştir. Poly [HCA] kaplamaları ayrıca, sikloalifatik amin ile benzer bir kaplama görünümüne ve Mannich baz sertleştiricisinden daha iyi görünüm sunmaktadır. Yüksek parlaklık kaplaması, reçine ve sertleştiriciler arasında iyi bir uyumluluğun göstergesidir. Karşılaştırma açısından, alifatik amin, epoksi reçinesi ile zayıf bir uyumluluk sergileyerek ortaya çıkan kaplamaların yağlı olmasına ve Persoz sertliğinin elde edilememesine yol açmıştır.
Ek olarak, Şekil 2, ortam sıcaklığından 5°C'ye kadar bir dizi uygulama sıcaklığında, şeffaf kaplamaların kürlenme ve özellik gelişimini göstermektedir. Hızlı kür özelliği, hem ortam hem de düşük uygulama sıcaklıklarında erken sertlik gelişimi ve nihai sertlikler ile gösterilmektedir, bu da Poly [HCA] amininin düşük sıcaklık kürlemesinin kritik olduğu çeşitli kaplama sistemleri için ideal bir yapı taşı olduğunu ortaya koymaktadır. Poly [HCA] amini, sadece hızlı kürleme hızı değil, aynı zamanda epoksi reçinesi ile iyi bir uyumluluk gösterir.
Poly [HCA] Amininin Hızlı Kürleme Mekanizmasının Temel Çalışması
Poly [HCA] amininin kürleme mekanizmasını anlamak için dinamik mekanik analiz (DMA) kullanılarak kürleme süreci izlenmiştir. DMA, mekanik özellik bilgisi ve kürlenmiş örneklerin çapraz bağlanma yoğunluğunu sağlar. Çapraz bağlanma yoğunluğu, çapraz bağlanma noktaları arasındaki ortalama moleküler ağırlık Mc olarak ifade edilir ve analiz verilerinden hesaplanırken mekanik özellikler (örneğin depolama modülü) analiz sırasında ölçülmüştür. Bu deneyde, Poly [HCA] amini, sikloalifatik bir amin ile bir alifatik amin ile karşılaştırılmıştır. Aminler, standart bisfenol A sıvı epoksi reçinesi ile 1:1 stokiometrisinde kürlenmiş; örnekler silikondan yapılmış kalıplarda hazırlanmış ve bir hafta boyunca ortam sıcaklıklı ve nemde kürlenmesine izin verilmiştir.
Şekil 3, Poly [HCA] amini, bir alifatik amin ve bir sikloalifatik amin örnekleri arasında bir günlük, üç günlük ve yedi günlük kürleme sonrasında çapraz bağlanma noktaları arasındaki ortalama moleküler ağırlığı Mc karşılaştırmaktadır. Poly [HCA] amininin Mc değeri düşük kalmış ve bir günlük kürlemeden sonra değişmemiştir; buna karşın, alifatik amin ve sikloalifatik amin birinci günden sonra daha yüksek olmuş ve zamanla düşmüştür, bu da düşük başlangıç çapraz bağlanma derecesini göstermektedir. Ancak, zamanla daha fazla çapraz bağlanma gelişmektedir; bu nedenle tam kür elde etmek için daha uzun bir reaksiyon süresi gereklidir. Sikloalifatik aminlerin M c'si en yüksek görünüp, yavaş reaksiyon hızı ve en düşük çapraz bağlanma yoğunluğuna işaret etmektedir.
Ayrıca, Şekil 4, bir günlük kürlemeden sonra depolama modülü G'yi karşılaştırmaktadır. Poly [HCA]’nın G’ değeri, diğer örnekler arasında en yüksek kalırken görece olarak düz kalmıştır; bu, en yüksek kür derecesini göstermektedir ve reometrede hiçbir post kürleme işlemi meydana gelmeyeceğini göstermektedir. Ancak, alifatik amin ve sikloalifatik aminlerin G’ değerleri, önemli bir post kürleme olduğunu gösteren önemli bir artış sergilemiştir. Sikloalifatik örnekte, kauçuk bölgesinde G’ değerindeki en yüksek artış, bu ortamda en 낮 kür derecesine sahip olduğunu önermektedir. DMA verileri Mc ve G’, Poly [HCA]’nın alifatik ve sikloalifatik aminlerden daha hızlı bir sertleştirici olduğunu ve daha kısa bir süre içerisinde yüksek derece tam kür ve çapraz bağlanma elde edebildiğini ortaya koymaktadır.
Yeni Poli-Siklik Poliamid Sertleştiricileri
Poly [HCA] amini, bir dizi amin sertleştirici hazırlamak amacıyla daha fazla türevlenmiştir. En özel ilgi, poli-siklik poliamid sertleştiricilerin sentezinde amin kullanımındadır; bu sertleştiriciler, hızlı kuruma özellikleri geliştirmektedir. RDPA-1 ve RDPA-2 olmak üzere iki örnek geliştirilmiştir ve bu makalede incelenecektir. Her iki yeni sertleştirici, ortam ve düşük uygulama sıcaklıklarında hızlı tam kür sağlar ve hızlı bir şekilde kendisiyle veya poliizosiyanat bazlı teknolojilerle üst katman uygulanmasına olanak tanır; başlangıç uygulamasından sonra 15 dakikalık bir pencerede. Bu teknoloji, deniz, koruyucu ve sanayi bakım kaplama pazarları tarafından talep edilen yüksek düzeyde korozyon direnci özelliklerini de sunmaktadır. Yeni sertleştiricilerin tipik işleme ve performans özellikleri, aşağıdaki Tablo 3 ile özetlenmiştir ve sonraki bölümlerde ayrıntılı olarak açıklanmaktadır.
NIR (Yakın FTIR spektroskopisi) ile yapılan analiz, kürleme süreci sırasında geçici kimyasal değişikliklerin izlenmesinde güçlü ve çok yönlü bir tekniktir. Moleküler yönlenme ve gevşeme davranışına dair ayrıntılı bilgi edinme olanağı sunmakta ve epoksi-amin reaksiyonunun kapsamını izlemek için etkili bir araç olmaktadır. Kullanılan NIR spektrometresi ile, epoksidin ve birincil aminin kürleme sırasında C–O esneme bandı ve birincil aminin N–H esneme bandıyla dönüşümü izlenmiştir.
Şekil 5 ve 6, RDPA-1 ile standart yüksek katı poliamid (HSPA-1) ve aynı poliamid ile tersiyer amine (HSPA-1a) ile seçim yaparak, birincil amin ve epoksi dönüşümünü gösterir. Şekil 5, birincil amin dönüşümünün üç örnek arasında benzer olduğunu göstermektedir; zira, mevcut birincil aminin hızla epoksi ile tepkimesi sağlanmaktadır. Ancak, Şekil 6'da, RDPA-1 epoksinin en hızlı dönüşümünü göstermektedir; HSPA-1a ile karşılaştırıldığında daha hızlı ve standart poliamid HSPA-1 ile karşılaştırıldığında oldukça hızlı bir dönüşüm sağlamaktadır. HSPA-1a'nın epoksi tüketimindeki hızı HSPA-1'e göre hızlı görünse de, matris içinde hidroksil oluşumu seviyesi daha düşüktür. Veriler, epoksi dönüşümünün yüksek yüzdesinin, epoksi ile amin arasındaki çapraz bağlanma tepkimesi yerine, epoksi homopolimerleşme tepkimesinin sonucu olduğunu önermektedir.
Sonuç, dinamik mekanik analiz ile desteklenmektedir. Tablo 4, üç poliamid sisteminin Tg ve Mc değerlerini göstermektedir. Tersiyer amin hızlandırıcısını içeren HSPA-1a kaplama sistemi en yüksek Tg'yi ve en düşük Mc'yi sergilemişken RDPA-1 ikinci sırada yer almaktadır; standart poliamid HSPA-1 en düşük Tg'yi ve en yüksek Mc değerlerini göstermiştir. Her iki modifiye poliamid, HSPA-1 ile karşılaştırıldığında daha düşük Mc değerlerine sahip olup, daha yüksek çapraz bağlanma derecesini gösterir. Ancak, HSPA-1a durumunda, tersiyer amin eğilimi haliyle rakip homopolimerleşme tepkimesini yönlendirmektedir; bu da, daha düşük Mc, daha yüksek Tg ve potansiyel olarak kaplamanın kırılganlığında artışa yol açmaktadır.
RDPA-1'in mükemmel düşük sıcaklık kürleme özelliklerini destekleyen daha fazla kanıt, şeffaf kaplama formülasyonlarındaki hızlı kuruma gelişimiyle gösterilmektedir. Sıvı epoksi reçinesi ile kullanıldığında, ince film set süreleri Beck-Koller (BK) aleti kullanılarak ölçüldüğünde, her iki HSPA-1 ve özel modifiye yüksek katı poliamid adüktü (HSPA-2) için belirgin bir iyileşme sunmaktadır. Oda sıcaklığında, faz III ince film set süresi, 10 h ve 7 h karşısında 4 h'dir. Daha düşük uygulama sıcaklıklarında, RDPA-1’in performans avantajları belirgin bir şekilde sergilenmektedir; faz III kuru süresi 14 h ile, HSPA-1 için 48 h ve HSPA-2 için 30 h karşılaştırıldığında, sonuç olarak müthiş bir üstünlük sağlanmaktadır.
Ek analiz DMT ile, düşük uygulama sıcaklıklarındaki poliamidlerin kürleme derecesi farklılıklarını vurgular. Analiz, kürleme süreci boyunca kalıntı exoterm ile ölçme yoluyla gerçekleştirilmiştir. Örnekler, ortam sıcaklığında hazırlanmış ve ardından, 5°C'de iklim odasında bir ile yedi güne kadar saklanmıştır. Ayrı süre bitiminden sonra, örnekler çıkarılmış ve 10 °C / dak. hızında taranmıştır. Her bir örnek için kür yüzdesi aşağıdaki formülasyona dayanılarak hesaplanmıştır.
Standart sıvı epoksi reçinesi ile kürlendiğinde, DSC analizi, yeni RDPA-1 sertleştiricisinin mükemmel kürleme gelişimi sağladığını göstermektedir; 5°C'deki kürleme verimi, HSPA-1 ve HSPA-2 ile karşılaştırıldığında, 64% yüzdesine erişmektedir; ki bu, HSPA-1'in yalnızca 30% dönüşüm elde ettiği bir orandır. HSPA-2, 40% derecesini elde etmekte ancak hala yeni teknoloji olan sertleştiriciden oldukça daha yavaş kalmaktadır. 5°C'de 7 günlük kürlemeden sonra, RDPA-1 için kür derinliği %95'in üzerindedir; bu, Buna karşın HSPA-1 ve HSPA-2 için sırasıyla %55 ve %83 olarak belirlenmiştir.
RDPA-1 sertleştirici, koruyucu kaplama uygulamalarında mevcut yüksek katı poliamidlerle karşılaştırıldığında ek performans faydaları sunmaktadır. Faydalar Tablo 5'te özetlenmiş ve daha düşük başlangıç sertleştirici viskozitesini içerir; böylece VOC ile yüksek katı kaplamalara olanak tanımaktadır.
RDPA-1 ile kürlenmiş kaplama, uygulama sistemleri minimum indüksiyon süresi 5 dakikada iken pürüzsüz ve parlak görünümde olmaktadır. HSPA-1 ile kaplama görünümü bulanık olup ve yapışkan bir durum arz etmektedir. MEK direncinin iki katman metodolojisi kullanılarak değerlendirilmesiyle erken tam kür ve çözücü direnci ölçülmüştür. RDPA-1 için şeffaf kaplamalar, 5°C'de üç gün boyunca elde edilen hiçbir altlaşma olmaksızın >200 MEK sürmeler elde etmiştir; buna karşın poliamid sistemleri HSPA-1 ve HSPA-2, bir gün içinde MEK direnci göstermeyip, kaplamalar yok olmuştur.
Yeni Poliamid Sertleştiricileri ıslak-ıslak Uygulamalar için
OEM uygulamaları için, 2K sistemlerin ıslak üzerine ıslak olarak uygulanmasına yönelik artan bir talep vardır; böylece verimlilik artırılır ve genel uygulama süresi ve maliyetler azaltılır. Kürleme özelliklerinin hızlı gelişiminin kritik olduğu sektörlerde kullanılan mevcut teknoloji, düşük moleküler ağırlıkta etilen diaminlerden türetilen Mannich baz (fenalkamin türü) sertleştirici ajanlar üzerine kuruludur. Bu teknoloji hızlı kuruma sağlasa da, genellikle amin bulanıklığı ile kaplamalara neden olmaktadır. Bu, poliizosiyanat üst katmanlarıyla etkileşerek, Şekil 9A'da gösterilen, yüzey hataları; parlaklık kaybı ve aşırı kırışıklık gibi sorunlara neden olmaktadır. Poli-siklik amin Poly [HCA] kullanarak, yeni hızlandırıcı poliamid RDPA-2'nin bu fenomeni ortadan kaldırdığı gösterilmiştir. LER ile formüle edildiğinde, RDPA-2 esaslı epoksi astarının yüzey görünümünün bulanıklık oluşturmadığı görülmüştür. Bu, hem görsel inceleme hem de bir damla %1’lik fenolftalein indikatörünün kaplamaya eklenmesi ve bir swab testi yapılması ile doğrulanmıştır.
Bir poliüretan üst katman uygulandığında, temel epoksi astarının, 30 dakika olup, ıslak işlem süresinden sonra, poli-karbamid üst katman pürüzsüz ve yüksek parlaklıkla kuruyarak işlemden geçmektedir; bu, Şekil 9B'de gösterilmektedir.
Kaplamaların ıslak üzerine ıslak uygulamalarda kullanılabilmesi için, kaplama bütünlüğüne yeterince sahip olmaları, astar kaplama püskürtüldükten hemen sonra dokunmaya kuru veya toz alımına dirençli olmalarını gerektirmektedir. Yeni poliamid teknolojisinin performans değerini gösterirken, anticorosive astarlar Bondrite B-952 panellerine 180 µm ıslak film kalınlığında uygulanmıştır. Kürleme özellikleri, türbülanslı test için nesnel bir test yöntemi olan parmak açma yöntemi kullanılarak değerlendirilmiştir. Bu yöntemde, operatör, kaplama üzerine parmağını koyarak 90 derece döner. Hiçbir parmak izi gözlemlenmezse, kaplama, bir sonraki katmanla üst kaplama için gerekli en az kuruma süresi olarak kabul edilir. Bu çalışmada RDPA-1 ve RDPA-2’nin özellikleri belirli alternatif teknolojilerle karşılaştırılmıştır. LOPA-1 poliamid, kaplama endüstrisinde altı aydan uzun uzatılmış yeniden kaplama penceresi sunmuş olan bir poliamid temsil etmektedir.8 HSPA-1 genel yüksek katı poliamid olarak kullanılırken, ticari bir sistem (CS-1) hızlı tavukta poliamid kullanılarak OEM pazarında kullanılmaktadır. Kuru film testlerinin sonuçları Tablo 6'da özetlenmiştir.
Bu sonuçlar, RDPA-1 ve RDPA-2'nin inherent hızlı yüzey kuruma özelliklerini açıkça gözler önüne sermektedir. Her iki teknoloji, standart poliamid ile kıyaslandığında hızlı yüzey kuruma durumuna ulaşmaktadır, ancak aynı zamanda ticari sistem CS-1 ile kıyaslandığında daha hızlıdır. LOPA-1, CS-1 ile karşılaştırıldığında daha hızlıdır, bu ürün çözünürlük içerir ve bu nedenle formülatörlerin daha düşük VOC sistemlerine yönelik ihtiyaçları karşılamalarını zorlaştırır. Infra-red spektroskopisi kullanarak reaksiyon kinetiklerini karşılaştırdığında, RDPA-2 mevcut birincil amin içeriğinin dönüşümünde ve bizim çalışmamıza tabi tutulan karşılaştırmalı örneklerle kıyaslandığında, moleküler ağırlık artışı açısından daha hızlıdır.
Epoksi kaplamaların kuru ve ıslak yapışma özellikleri de değerlendirildi. Bondrite B-952 çelik panellerine 75 µm ıslak film kalınlığında astarlar uygulanarak, ardından ikinci bir beyaz epoksi üst katman, 15 dakika ve 60 dakika aralıklarıyla uygulandı. Astar (F1) ve üst katmanın (F2) örnekleri Ek A'da verilmiştir. Örnekler RDPA-1'a dayansa da, tüm test edilen sertleştiriciler için aynı B Bileşeni kullanılırken, AHEW'ye bağlı olarak B Bileşeni yüklenmiştir.
Oda sıcaklığında yedi gün kürlenmesinden sonra, katmanlar arası yapışma şu şekilde ölçülmüştür: ıslak yapışma testi için, paneller suya 24 saat daha daldırılır. Daldırma süresinden sonra, paneller kağıt havluyla kurulanır ve ASTM D metoduna uygun test yapılmıştır. Sonuçlar Tablo 7'de listelenmiştir.
Polykarbamidlerle Hızlı Yeniden Kaplama Çalışmaları
Yukarıdaki çalışma, RDPA-1 ve RDPA-2’nin standart epoksi üst katmanları ile mükemmel hızlı kuruma ve üst kaplama olanağını vurgulamıştır. Bir sonraki bölümde, epoksi astarların, hızlı kuruma isosiyanat bazlı sistemlerle hızlı bir şekilde yeniden kaplanma yeteneği değerlendirilecektir. Burada, HDI trimer ve sikloalifatik diethyl maleat ester sertleştiricisi bazlı bir polykarbamid9 (polyaspartik) üst katman kullanılacaktır. RDPA-1 poliamidi, 75 mm et kalınlığındaki formüle edilmiş epoksi astarı, Ek A (F1) Bondrite B-952 panellerine 15 dakika ve 60 dakika boyunca ayrı panellere uygulanması karşılaştırılır. Formüle edilmiş polykarbamid üst katmanı Ek A (F3) 15 dakika ve 60 dakika astar üzerine uygulanmıştır. Paneller 24 saat boyunca sertleştirildi ve ASTM D'ye göre çapraz hatch yapışma testi yapılmıştır. Sonuçlar Tablo 8'de verilmiş olup, kuru yapışma testlerinden sonra ortaya çıkan görünüm Şekil 10 ve 11'de verilmiştir.
Ek kaynaklar:Tekstil için PUR Nasıl Seçilir?
Sıcak Kürleme Ajanı Ürünleri! - SIOResin
```htmlÖncelikle sertleştirici madde nedir, bunu anlamamız gerekiyor. Sertleştirici madde, kaplamalar, yapıştırıcılar ve reçineler gibi malzemelerin sertleşme sürecini teşvik eden veya kontrol eden kimyasal bir madde olarak tanımlanır. Sertleşme, bir malzemenin sıvı veya viskoz durumdan katı duruma geçiş sürecidir. Sertleştirici madde, bu süreçte kimyasal reaksiyonları başlatarak, malzemenin katılaşmasını sağlamak için kritik bir rol oynar; bu reaksiyonlar arasında çapraz bağlanma veya polimerizasyon yer alır.
Sertleştirici Maddelerin Türleri
- Epoksi Sertleştiricileri: Epoksi reçinelerin sertleşmesi için kullanılır. Ortak türleri amine bazlı ve anhidrit bazlı sertleştiricilerdir. Epoksi reçineleri ile reaksiyona girerek üç boyutlu bir ağ yapısı oluşturur, bu da reçinenin mekanik dayanımını ve kimyasal direncini artırır.
- Poliüretan Sertleştiricileri: Poliüretan kaplamaların veya yapıştırıcıların sertleşmesi için kullanılır. Genellikle poliüretan malzemeler oluşturmak için izosiyanatlarla reaksiyona girerler, bu da mükemmel aşınma direnci, esneklik ve hava koşullarına dayanıklılık sunar.
- Akrilik Sertleştiriciler: Akrilik kaplama veya reçinelerde yaygın olarak kullanılır. UV ışığı veya serbest radikal başlatıcı ile sertleşirler ve genellikle hızlı kuruyan kaplamalar veya yapıştırıcılarda bulunurlar.
- Silikon Reçine Sertleştiricileri: Silikon reçine kaplamaları veya sızdırmazlık maddelerinde kullanılır. Silikon reçineleri ile reaksiyona girerek çapraz bağlanmış bir ağ yapısı oluşturur, bu da mükemmel ısı direnci, hava dayanıklılığı ve yalıtım özellikleri sağlar. SIO-593 Su Bazlı Organosilikon Çapraz Bağlayıcı ile ilgili bilgi alın.
Sertleştirici madde seçimi, sertleşme hızı, dayanıklılık, kimyasal direnç ve işlem koşulları gibi uygulama gereksinimlerine bağlıdır. Kaplamalar, elektronik kapsülleme, kompozitler ve inşaat malzemeleri gibi alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır.
SIOResin'in Sertleştirici Madde Ürünleri
Şimdi şirketimizin sertleştirici madde ürünü tanıtımına bakalım.
Aziridin Çapraz Bağlayıcı Ajan | SIOResin ®ââ H-
Aziridin, reaktif grupları (karboksil ve hidroksil grupları gibi) çapraz bağlamak için kullanılan özel bir sertleştirici maddedir. Aşınma direncini, kimyasal direncini ve yapışmayı artırmak için su bazlı kaplamalar, yapıştırıcılar ve mürekkeplerde yaygın olarak kullanılan çok reaktif bir bileşiktir.
Aziridin sertleştiricilerimiz H-, esas olarak asidik veya aktif hidrojen grupları (karboksil, hidroksil veya amid grupları gibi) ile reaksiyona girerek dayanıklı üç boyutlu ağ yapıları oluşturan çapraz bağlayıcılardır. Bu çapraz bağlanma, malzemelerin mekanik direncini, çözücü direncini ve su direncini önemli ölçüde artırır.
Aziridin sertleştiricilerinin yaygın uygulamaları:
- Su Bazlı Kaplamalar: Aziridin, kaplamalarda kimyasal direnç, aşınma direnci ve yapışmayı artırmak için karboksil grupları ile reaksiyona girer.
- Mürekkepler: Mürekkeplerin kuruma hızını, çizilme direncini ve yapışmasını artırmak için kullanılır.
- Yapıştırıcılar: Yapıştırıcıların dayanıklılığını ve gücünü artırır.
Aziridin zehirlidir, bu nedenle güvenlik önlemlerine dikkat edilmeli ve işlem prosedürlerine özen gösterilmelidir.
Karbohidrat Üretkenliği | SIOResin ®ââ H-
Karbohidrat, karboksil (-COOH) bileşikleri ile reaksiyona girmek üzere kullanılan bir çapraz bağlayıcı sertleştiricidir. Su bazlı kaplamalarda, yapıştırıcılarda ve tekstil kaplamalarında su direncini, ısı direncini ve kimyasal direnci artırmak için yaygın bir şekilde kullanılır.
Karbohidrat sertleştiricilerinin özellikleri:
- Karboksil Çapraz Bağlanma Reaksiyonu. Karbohidrat, polimerlerdeki karboksil grupları ile reaksiyona girip kovalent bağlar oluşturur. Bu reaksiyon bir katalizör gerektirmez ve oda sıcaklığında veya daha düşük ısılarda gerçekleşebilir, bu da onu sıcaklığa hassas malzemeler için uygun hale getirir.
- Su Bazlı Sistemler. Genellikle su bazlı kaplamalarda ve yapıştırıcılarda non-izosiyanat çapraz bağlayıcı olarak kullanılır ve depolama kararlılığını etkilemeden iyi çapraz bağlanma etkileri sağlar.
- Su ve Kimyasal Direnç. Su direncini, kimyasal direnci ve nem direncini artırır, tekstil kaplamaları ve kağıt kaplamalarında yaygın bir şekilde kullanılır.
- Biomaterial Modifikasyonu. Karboksil ve amino grupları arasında çapraz bağlanmayı teşvik eden proteinler ve polimerler gibi biyomateriyallerin yüzey modifikasyonunda kullanılır.
İzosiyanat Sertleştiriciler | SIOResin ®ââ H-/H-S
İzosiyanat sertleştiricileri, poliüretan kaplamalarda, yapıştırıcılarda ve elastomerlerde yaygın olarak kullanılır. Ana aktif bileşen, güçlü çapraz bağlı yapılar oluşturmak için, aktif hidrojen içeren bileşenlerle (hidroksil, amino veya karboksil grupları gibi) reaksiyona giren izosiyanat grubudur (-NCO).
Uygulamalar:
- Polyüretan Kaplamalar: Mükemmel aşınma direnci, kimyasal direnç ve elastikiyet ile poliüretan kaplamalar oluşturur, otomotiv kaplamalarında, zemin kaplamalarında, ahşap yüzeylerinde ve metal koruma kaplamalarında kullanılır.
- Yapıştırıcılar: Yapıştırıcılarda mükemmel yapışma ve dayanıklılık sağlar, yapı birleştirmelerinde ve elastik sızdırmazlıkta uygundur.
- Elastomerler: İyi mekanik dayanım ve esneklik sunan poliüretan elastomerlerinin üretiminde kullanılır, sızdırmazlıklar ve contalar için uygundur.
- İzosiyanatlar zehirlidir ve cildi, gözleri ve solunum sistemini tahriş edebilir, bu nedenle ellemelerde doğrudan temas veya buhar soluma risklerini önlemek için koruyucu tedbirler gerekmektedir.
Bloke İzosiyanat Çapraz Bağlayıcı | SIOResin ®ââ H-
Bloke izosiyanatlar, özel bloke edici ajanlar tarafından "bloklanmış" kimyasal olarak modifiye edilmiş izosiyanat sertleştiricileridir. Bu, odaya sıcaklıkta stabil olmalarını sağlayarak nem veya diğer aktif hidrojen bileşikleri ile reaksiyonu önler. İzosiyanat grupları, genellikle 100°C ile 180°C arasında daha yüksek sıcaklıklara maruz kaldıklarında tekrar reaktif hale gelir. Bloke edici ajan decomposes ve serbest izosiyanat gruplarını reçineler veya diğer bileşiklerle çapraz bağlanmak üzere serbest bırakır.
Bloke izosiyanatların özellikleri:
- Oda Sıcaklığında Stabil. Bloke izosiyanatlar oda sıcaklığında reaksiyona girmez, böylece erken sertleşme riski olmadan hidroksil veya amino grup içeren bileşenlerle saklanabilir.
- Termal Bloklama. Yüksek sıcaklıklarda, bloke edici ajan decomposes, aktif izosiyanat gruplarını serbest bırakır. Bu, izosiyanatın kimyasal aktivitesini yeniden artırır ve aktif hidrojen bileşikleri ile çapraz bağlanma reaksiyonuna başlamak için izosiyanatın kimyasal aktivitesini yeniden tesis eder, böylece çapraz bağlı bir ağ oluşur.
Uygulamalar:
- Toz Kaplamalar: Termoset toz kaplamalarda kullanılır. Pişirme sürecinde, izosiyanat açılır ve reçineler ile reaksiyona girerek mükemmel hava dayanıklılığına ve mekanik özelliklere sahip kalıcı bir poliüretan kaplama oluşturur.
- Su Bazlı Kaplamalar: Hidroksil veya amino gruplar içeren su bazlı reçinelerle karıştırılır ve ısıtıldığında çapraz bağlanır, böylece su direncini, kimyasal direncini ve yapışmayı artırır.
- Yapıştırıcılar: Sıcak eriyen yapıştırıcılarda ve yapısal yapıştırıcılarda, ısıtmanın sertleşme sürecini aktive ettiği ve belirli koşullar altında hızlı katılaşma sağladığı durumlarda uygulanır.
Amino Çapraz Bağlayıcı | SIOResin ®ââ H-
Amine sertleştiricileri (çapraz bağlayıcılar) kaplamalarda, yapıştırıcılarda ve kompozitlerde yaygın olarak kullanılır, özellikle epoksi reçine sistemlerinde. Aktif amine grupları (-NH₂) veya reçinelerdeki epoksi grupları (-CH-CH₂-O-) ile reaksiyona girerek çapraz bağlı bir yapı oluşturan diğer amine gruplarını içerir.
Reaksiyon Prensibi
Sertleştiricilerdeki amine grupları, reçinelerdeki epoksi grupları ile reaksiyona girerek yeni hidroksil ve amine bileşikleri oluşturur. Çünkü amine grupları genellikle birden fazla reaktif siteye sahiptir. Birden fazla epoksi grubu ile reaksiyona girebilirler, bu da malzemenin dayanıklılığını, sertliğini ve kimyasal direncini artıran üç boyutlu bir ağ yapısı oluşturur.
Daha fazla detay için lütfen Yüksek Katı İçerikli PU Sertleştirici adresini ziyaret edin.
Amino sertleştiricilerinin uygulamaları:
- Korozyon Önleyici Kaplamalar: Gemi, kimyasal boru hatları, depolama tankları ve korozyon direnci ve yüksek dayanıklılık gerektiren köprüler gibi alanlarda yaygın olarak kullanılır.
- Yapısal Yapıştırıcılar: İnşaat, otomotiv ve havacılık uygulamaları için uygun, epoksi reçine yapıştırıcılarındaki dayanıklılığı ve bağlanma performansını artırır.
- Kompozitler: Aromatik amine sertleştiricileri, havacılık bileşenleri, rüzgar türbini kanatları ve spor ekipmanları gibi yüksek performanslı kompozitlerde kullanılır.

Comments