Лучше ли полиэфирная смола, отверждаемая изоцианатом, чем эпоксидная смола?

При оценке характеристик покрытий для требовательных промышленных и архитектурных применений полиэфирная смола, отверждаемая изоцианатом, неизменно превосходит традиционную эпоксидную смолу по большинству важных показателей внешней среды и погодных условий. Полиэфирная смола, отверждаемая изоцианатом, также широко известная как полиуретановая полиэфирная смола или полиэфирная смола, не содержащая TGIC, обеспечивает превосходную стойкость к ультрафиолетовому излучению, гибкость и длительное сохранение блеска по сравнению со стандартными эпоксидными системами. Этот вывод подтверждается десятилетиями полевых данных, независимыми лабораторными испытаниями и растущим глобальным предпочтением систем порошковых покрытий на основе полиэстера при нанесении долговечных смол на открытом воздухе. В следующей статье рассматриваются технические различия, тесты производительности и рыночные тенденции, объясняющие, почему полиэфирная смола для порошковых покрытий стала предпочтительной спецификацией архитекторов, дизайнеров продукции и инженеров по промышленным покрытиям.

Что такое полиэфирная смола, отверждаемая изоцианатом?

Полиэфирная смола, отверждаемая изоцианатом, относится к категории отверждающаяся смола используется преимущественно в промышленности порошковых покрытий. Его получают путем реакции полиэфира с гидроксильными функциональными группами с блокированным изоцианатным отвердителем — чаще всего тримером гексаметилендиизоцианата (HDI), известным под коммерческим названием B1530. Реакция отверждения, инициируемая при повышенных температурах, обычно между 180°C и 200°C, создает плотную сетку уретановых сшивок, которая определяет окончательные механические и химические свойства покрытия. Эта химия является основой того, что в отрасли называют полиуретановая полиэфирная смола , и он резко отличается как от эпоксидно-полиэфирных гибридов, так и от систем, отверждаемых TGIC (триглицидилизоциануратом).

Срок Полиэфирная смола, не содержащая TGIC все чаще используется для описания систем, отверждаемых изоцианатом, что отражает стремление европейских регулирующих органов — в частности, ограничения REACH — исключить TGIC из составов порошковых покрытий из-за его классификации как репродуктивного токсиканта. Альтернативы, отвержденные изоцианатом, обеспечивают эквивалентный или превосходный профиль производительности, что делает их доминирующим выбором на рынках, отдающих приоритет как техническим характеристикам, так и соблюдению нормативных требований. Гидроксильное число основной цепи полиэфира определяет плотность поперечных связей и, как следствие, твердость, гибкость и профиль сопротивления покрытия. Понимание этой химии важно при сравнении полиэфирная смола, отверждаемая изоцианатом альтернативам на основе эпоксидной смолы.

По данным журнала Европаan Coatings Journal и технических документов, опубликованных Институтом порошковых покрытий (PCI), уретановая связь, образующаяся при отверждении изоцианата, демонстрирует значительно более высокую гидролитическую и фотостабильность, чем эфирные связи, характерные для эпоксидных сеток. Это объясняет хорошо задокументированное меление и пожелтение эпоксидных покрытий под воздействием прямых солнечных лучей — вид отказа, который не возникает при правильно составленных покрытиях. смола для порошкового покрытия для наружного применения на основе химии полиэфир-изоцианата. Практическим результатом является покрытие, которое сохраняет свой цвет, блеск и механическую целостность гораздо дольше, чем эпоксидное покрытие, при эксплуатации на открытом воздухе.

На приведенной выше горизонтальной гистограмме количественно показаны основные различия в характеристиках между полиэфирной смолой, отверждаемой изоцианатом, и стандартной эпоксидной смолой по шести критическим характеристикам покрытия, оцененным по шкале от 0 до 100 на основе опубликованных данных отраслевых испытаний. Устойчивость к ультрафиолетовому излучению и долговечность на открытом воздухе демонстрируют наиболее резкое расхождение: изоцианатный полиэстер набирает примерно 95 баллов в обеих категориях, тогда как эпоксидная смола падает до 35 и 20 соответственно, что подтверждает его непригодность для использования в открытых условиях. Гибкость также благоприятствует полиэфирной системе (85 против 50), что имеет решающее значение для покрытий, наносимых на подложки, подверженные тепловому расширению и механическому воздействию. Сохранение глянца, один из наиболее заметных видов разрушения эпоксидных покрытий, является тем местом, где разрыв, пожалуй, наиболее коммерчески значим: разница в баллах 90 против 25 объясняет широко распространенное меление и выцветание, наблюдаемое на уличной мебели и архитектурных панелях с эпоксидным покрытием в течение 12–24 месяцев после установки. Химическая стойкость более сбалансирована (75 против 70), что отражает реальную прочность эпоксидной смолы в условиях погружения и кислотных средах. Адгезия внутри помещений, где превосходит эпоксидная смола (85 против 70), остается той категорией, в которой спецификаторы могут законно отдать предпочтение эпоксидной системе. Эти данные в совокупности подтверждают широкий сдвиг отрасли в сторону атмосферостойкая полиэфирная смола для всех видов применения снаружи.

Ассортимент полиэфирных смол BESD, отверждаемых изоцианатом

Jiangsu BESD New Materials Co., Ltd. производит три основных сорта полиэфирная смола, отверждаемая изоцианатом , каждый из которых разработан для удовлетворения различных требований к рецептурам в индустрии порошковых покрытий. В следующей таблице представлены полные технические характеристики для каждой марки, включая гидроксильное число, вязкость расплава, температуру стеклования, рекомендуемые условия отверждения и ключевые свойства применения. Все марки разработаны для использования с блокированным изоцианатным отвердителем B1530 и производятся в соответствии с жесткими стандартами согласованности от партии к партии, соблюдение которых обеспечивается сертифицированной системой качества компании ISO 9001.

Три марки систематически различаются по гидроксильному числу и соотношению отвердителя, что позволяет разработчикам рецептур оптимизировать плотность сшивки для конкретного применения. YZ9858 с самым низким диапазоном гидроксильных чисел (27–33 мгКОН/г) разработан как экономичный вариант, обеспечивающий надежные механические характеристики при соотношении смолы и отвердителя 87/13, что идеально подходит для общепромышленных порошковых покрытий, где экономическая эффективность является основным фактором. YZ9888 увеличивает диапазон гидроксильных чисел до 35–50 мгКОН/г и использует соотношение 80/20 с B1530, создавая покрытие с заметно улучшенным выравниванием поверхности — важнейшим атрибутом для декоративной архитектуры и производства потребительских товаров, где эстетика поверхности имеет первостепенное значение. YZ9889 имеет значительно повышенное гидроксильное число (90–120 мгКОН/г), что приводит к образованию сильно сшитой уретановой сети, которая устойчива к кипячению и позволяет осуществлять процессы трансферной печати — свойства, которые открывают окна для применения в кухонной посуде, сантехническом оборудовании и специальных промышленных компонентах. Все три марки имеют одинаковые условия отверждения (200°C в течение 15 минут), что упрощает управление производственной линией для производителей покрытий, имеющих на складе несколько марок.

Долговечность на открытом воздухе: основное преимущество покрытия из полиэфирной смолы

Единственное наиболее коммерчески значимое преимущество полиэфирная смола, отверждаемая изоцианатом coating По сравнению с эпоксидной смолой, это ее долговечность на открытом воздухе. Эпоксидная смола содержит ароматические кольцевые структуры, которые поглощают УФ-излучение и подвергаются фоторазложению — процессу, который вызывает характерное меление, пожелтение и потерю блеска, наблюдаемые на наружных конструкциях с эпоксидным покрытием в течение одного-двух лет после установки. Уретановая связь образуется в полиуретановая полиэфирная смола системы не поглощают УФ-излучение таким же образом, что делает их существенно более фотостабильными. Это не переменная рецептуры или артефакт обработки — это внутреннее свойство химического состава полимера, поэтому ни одна эпоксидная система, независимо от пакета УФ-присадок, не может сравниться по характеристикам на открытом воздухе с правильно составленной прочная смола для наружного применения на основе химии полиэфир-изоцианата.

Испытания на воздействие атмосферных воздействий во Флориде и Аризоне — глобальный отраслевой стандарт оценки атмосферных воздействий на открытом воздухе — неизменно демонстрируют значения сохранения глянца выше 80 % после 2000 часов ускоренного воздействия QUV для обеспечения высокого качества. атмосферостойкая полиэфирная смола систем по сравнению со значениями, часто ниже 30% для эпоксидных систем в тех же условиях (в соответствии со стандартами измерения блеска ASTM D523 и ISO 2813). Этот разрыв в производительности напрямую приводит к увеличению срока службы, снижению затрат на техническое обслуживание и превосходной долгосрочной стабильности цвета — все это критически важные критерии спецификации на рынках архитектурной, инфраструктурной и уличной мебели. Ссылка: Американская ассоциация покрытий, «Стандарты характеристик порошковых покрытий для архитектурного применения», издание 2021 г.

На приведенной выше линейной диаграмме показано сохранение глянца (%) в зависимости от времени ускоренного воздействия атмосферных воздействий (QUV-часы) для полиэфирной смолы, отверждаемой изоцианатом (сплошная синяя линия), в сравнении с эпоксидной смолой (пунктирная серая линия), на основе стандартных данных испытаний QUV на ускоренное атмосферное воздействие, соответствующих протоколам ASTM G154, и результатов, опубликованных Институтом порошковых покрытий. В начальной точке 0 часов обе системы сохраняют 100% блеска. После 500 часов воздействия УФ-излучения разница уже значительна: изоцианатный полиэфир сохраняет 95% своего первоначального блеска, тогда как эпоксидная смола упала примерно до 70%. Это расхождение на ранней стадии имеет коммерческое значение, поскольку оно соответствует менее чем одному году реального воздействия на открытом воздухе в умеренном климате, а это означает, что эпоксидные покрытия начинают заметно разрушаться в течение первого года эксплуатации. Через 1000 часов — что примерно эквивалентно одному-двум годам пребывания на открытом воздухе в зависимости от географического положения — сохранение блеска эпоксидной смолы снижается примерно до 50 %, в то время как полиэфирная система сохраняет 90 %. По истечении 2000 часов, что соответствует трем-четырем годам ускоренного старения, полиэфирная смола, отверждаемая изоцианатом retains approximately 82% of its original gloss по сравнению с 28% для эпоксидной смолы — разница в 54 процентных пункта, которая ясно видна невооруженным глазом как меление, изменение цвета и деградация поверхности. Для проектировщиков, работающих над архитектурными фасадами, уличной мебелью, сельскохозяйственным оборудованием или любой инфраструктурой, подвергающейся воздействию прямых солнечных лучей, эти данные определяют выбор покрытие из полиэфирной смолы по сравнению с эпоксидной смолой, это просто с точки зрения жизненного цикла производительности.

Ключевые области применения полиэфирной смолы, отверждаемой изоцианатом

Уникальное сочетание устойчивости к ультрафиолетовому излучению, механической гибкости, химической стойкости и соответствия нормативным требованиям. полиэфирная смола, отверждаемая изоцианатом как предпочтительный смола для порошкового покрытия в различных отраслях промышленности и торговли. Следующие области применения представляют собой наиболее значительные объемы рынков этой химии во всем мире, согласно данным отчета о рынке порошковых покрытий компании Grи View Research (2023 г.) и ежегодного исследования рынка Европейской ассоциации порошковых покрытий (ECCA).

• Архитектурные алюминиевые профили: Оконные рамы, системы навесных стен и фасадные панели требуют долгосрочной стабильности цвета и защиты от коррозии. Полиэфир-изоцианатные системы, соответствующие стандартам QUALICOAT Class 2 или AAMA 2604/2605, используются во всем мире для этих применений.
• Уличная мебель и оборудование для отдыха: Садовая мебель, игровое оборудование и спортивная инфраструктура требуют покрытий, устойчивых к ультрафиолетовому излучению, влаге и истиранию в течение многих лет без повторной полировки.
• Полиэфирная смола для металлических покрытий в сельскохозяйственной технике: Сельхозтехника работает в химически агрессивных средах, включая удобрения, пестициды и влагу. Сочетание устойчивости к ультрафиолетовому излучению и химической стойкости в полиэфирная смола для покрытия металла делает его доминирующим выбором в этом секторе.
• Автомобильные компоненты и колеса: Легкосплавные диски и компоненты днища, покрытые полиуретаново-полиэфирными порошковыми покрытиями, обладают ударопрочностью, устойчивостью к сколам и защитой от коррозии в дорожных условиях.
• Инфраструктура и инженерные сооружения: Столбы освещения, дорожные барьеры, ограждения и электрические ограждения требуют долговечных покрытий с минимальным обслуживанием. Системы, отверждаемые изоцианатом, обеспечивают профиль долговечности, необходимый для интервалов технического обслуживания от 10 до 15 лет.
• Бытовая техника (наружные панели): Наружные блоки кондиционеров, двери холодильников и панели торговых автоматов все чаще покрываются системами полиэфирных смол, не содержащих TGIC, которые соответствуют как эксплуатационным, так и экологическим стандартам.

Во всех этих секторах общим драйвером спецификации является потребность в долгосрочной эксплуатации на открытом воздухе, которую невозможно надежно обеспечить с помощью эпоксидных систем. Переход от эпоксидной смолы к смола для порошкового покрытия для наружного применения На основе химии полиэфир-изоцианата темпы роста ускоряются с начала 2000-х годов и не показывают никаких признаков изменения вспять, поскольку урбанизация, инвестиции в инфраструктуру и экологическое регулирование продолжают стимулировать спрос на высокоэффективные, соответствующие требованиям решения для покрытий.

Тенденции роста рынка смол для порошковых покрытий

Мировой рынок порошковых покрытий оценивался примерно в 14,8 миллиардов долларов США в 2022 году, и, по прогнозам, к 2030 году он достигнет 22,3 миллиардов долларов США, а совокупный годовой темп роста (CAGR) составит примерно 5,3% (Источник: Grи View Research, Анализ рынка порошковых покрытий, 2023 год). Внутри этого рынка полиэфирная порошковая смола — включая варианты, отвержденные изоцианатом и не содержащие TGIC, — составляют доминирующую долю потребления смол в мире. Азиатско-Тихоокеанский регион, возглавляемый Китаем, является крупнейшим региональным рынком и растет темпами, превышающими среднемировые, благодаря инвестициям в инфраструктуру, росту автомобильного производства и росту производства потребительских товаров. Европа остается рынком с наиболее развитым регулированием, где системы полиэфирных смол, не содержащие TGIC, в настоящее время представляют собой большинство составов порошковых покрытий для наружных работ после ограничений REACH на TGIC.

В столбчатой диаграмме выше представлена разбивка регионального рынка мировой индустрии порошковых покрытий в миллиардах долларов США в 2023 году, что иллюстрирует доминирующее положение Азиатско-Тихоокеанского региона. На долю Азиатско-Тихоокеанского региона с рыночной стоимостью около 6,8 млрд долларов США приходится почти 46% мирового потребления порошковых покрытий, причем эта доля обусловлена, главным образом, крупным сектором строительства, автомобилестроения и производства бытовой электроники Китая. Европа с объемом 3,9 млрд долларов США представляет собой второй по величине рынок и отличается ранним принятием нормативных стандартов, которые ускорили переход от технологии TGIC к модели TGIC. Полиэфирная смола, не содержащая TGIC системы. Северная Америка с объемом 2,8 миллиарда долларов США характеризуется высоким спросом в секторах автомобильного, архитектурного и сельскохозяйственного оборудования, в то время как категория остального мира (1,3 миллиарда долларов США) быстро растет по мере расширения инвестиций в инфраструктуру в Юго-Восточной Азии, на Ближнем Востоке и в Африке. Для поставщик промышленной полиэфирной смолы Как и в случае с BESD New Materials, эта региональная динамика приводит к диверсификации экспортных возможностей: установившемуся спросу в Европе и Северной Америке, где четко определены стандарты производительности премиум-класса, а также быстро растущим объемам в Азиатско-Тихоокеанском регионе и на развивающихся рынках, где растет потребность в долговечных покрытиях инфраструктурного уровня для наружного применения. Общая траектория роста рынка, прогнозируемая на уровне 5,3% в год в год до 2030 года, отражает попутный ветер структурного спроса, который не зависит от экономических циклов и коренится в долгосрочном переходе от систем покрытий на основе растворителей к порошковым покрытиям и продолжающейся замене менее долговечных технологий нанесения покрытий высокоэффективными полиэфирно-изоцианатными системами.

Сравнение производительности радара: изоцианатный полиэстер и эпоксидная смола

Приведенная ниже многоатрибутная радиолокационная диаграмма обеспечивает всестороннее визуальное сравнение полиэфирной смолы, отверждаемой изоцианатом, и эпоксидной смолы по восьми показателям эффективности. Этот формат особенно полезен для отображения общего диапазона характеристик каждого типа смолы: если форма одной системы охватывает значительно большую площадь, это указывает на превосходство в широком спектре характеристик. Оцениваемые характеристики: устойчивость к ультрафиолетовому излучению, долговечность на открытом воздухе, гибкость, сохранение блеска, химическая стойкость, выравнивание поверхности, стойкость к кипящей воде и соответствие нормативным требованиям — все они оцениваются по шкале от 0 до 100 на основе опубликованных данных испытаний и отраслевых эталонов.

Радарная диаграмма сразу показывает, что именно поддерживают данные таблицы и линейной диаграммы: многоугольник производительности полиэфирная смола, отверждаемая изоцианатом (сплошной синий) охватывает значительно большую площадь, чем площадь эпоксидной смолы (пунктирный серый), что указывает на превосходство в широком спектре характеристик по большинству критических характеристик покрытия. Наиболее выраженные пробелы появляются по осям устойчивости к ультрафиолетовому излучению, долговечности на открытом воздухе и сохранения глянца, где оценки полиэстера 95, 95 и 90 соответственно затмевают оценки эпоксидной смолы 35, 20 и 25 — визуальное представление фундаментального преимущества фотостабильности, присущего химии полиэфиров, сшитых уретаном. Ось соответствия нормативным требованиям еще больше разграничивает две системы: полиэфир изоцианатного отверждения имеет оценку 95, что отражает его статус предпочтительной альтернативы, не содержащей TGIC, согласно европейскому регламенту REACH и глобальным экологическим стандартам, тогда как эпоксидная смола имеет оценку только 40, что отражает текущие ограничения в отношении контакта с пищевыми продуктами, качества воздуха в помещениях и требований к выбросам в окружающую среду. Выравнивание поверхности показывает самые близкие оценки (полиэстер 85, эпоксидная смола 80), подтверждая, что эпоксидная смола хорошо себя проявляет с эстетической точки зрения при внутреннем применении, где УФ-излучение не является проблемой. Химическая стойкость также сбалансирована (75 против 70), что представляет собой самый высокий показатель относительной эффективности эпоксидной смолы. Ось устойчивости к кипящей воде показывает еще одно существенное расхождение (полиэстер 80, эпоксидная смола 30), которое имеет непосредственное отношение к применениям, связанным с кухонным оборудованием, промышленными средами для мытья и промышленными интерьерами с высокой влажностью. В совокупности визуальное сообщение радара ясно: полиэфирная порошковая смола отвержденный изоцианатом, является универсальным лидером по производительности, а эпоксидная смола конкурентоспособна только в конкретной нише внутренних работ с защитой от ультрафиолета, требующих максимальной адгезии и стойкости к химическому погружению.

Полиэфирная смола, не содержащая TGIC: преимущества с точки зрения регулирования и безопасности

Переход от лечения TGIC к Полиэфирная смола, не содержащая TGIC Системы стали одним из наиболее значительных нормативных изменений в индустрии порошковых покрытий за последние два десятилетия. TGIC (триглицидилизоцианурат) исторически был доминирующим сшивающим агентом для полиэфирных порошковых покрытий для наружных работ из-за его превосходных характеристик, но его классификация как вещества, вызывающего особую озабоченность (SVHC) в соответствии с регламентом Европейского Союза REACH, в частности как репродуктивный токсикант (Категория 1B), вызвала прогрессивные ограничения, начиная с середины 2000-х годов. К 2014 году требования ЕС к маркировке и пределы профессионального воздействия значительно увеличили затраты на рецептуры и нагрузку на соблюдение требований для производителей порошков на основе TGIC, ускорив внедрение альтернативных систем отверждения. Полиэфирная смола, отверждаемая изоцианатом, стала технически превосходной альтернативой, поскольку она обеспечивает эквивалентные или лучшие характеристики атмосферостойкости без профиля репродуктивной токсичности TGIC.

С точки зрения безопасности на рабочем месте, блокированные изоцианатные отвердители, такие как B1530, значительно безопаснее в обращении, чем свободные изоцианаты в жидких покрытиях — блокирующий агент предотвращает активацию реакционноспособной изоцианатной группы до достижения температуры отверждения, сводя к минимуму риск воздействия на рабочих во время производства и нанесения порошка. Это делает полиэфирная смола, отверждаемая изоцианатом Системы не только превосходят производительность на открытом воздухе, но и более защищены с точки зрения гигиены труда и нормативных требований. Лидеры мирового рынка архитектурных порошковых покрытий, включая спецификаторов крупных инфраструктурных проектов в Европе, Северной Америке и на Ближнем Востоке, теперь регулярно требуют использования систем без TGIC в качестве требования спецификации, что дает возможность поставлять высококачественные Полиэфирная смола, не содержащая TGIC коммерческая предпосылка для любого серьезного поставщик промышленной полиэфирной смолы . Ссылка: Европейское химическое агентство (ECHA), Документ поддержки SVHC для триглицидилизоцианурата, Хельсинки, 2012 г.

О компании Jiangsu BESD New Materials Co., Ltd.

Компания Jiangsu BESD New Materials Co., Ltd. является профессионалом полиэфирная смола, отверждаемая изоцианатом manufacturer and поставщик промышленной полиэфирной смолы История компании уходит корнями в 1998 год. Штаб-квартира компании находится в Химическом промышленном парке Янчжоу, город Ичжэн, провинция Цзянсу, Китай — стратегически расположенном производственном центре с отличными логистическими связями с внутренними и международными рынками. БЭСД уже давно уделяет исключительное внимание производству полиэфирная смола для порошковых покрытий , что делает его одним из самых специализированных и опытных производителей в этой нише в мире.

В 2019 году БЭСД завершила и приступила к производству нового крупного производственного проекта с годовая мощность производства 100 000 тонн полиэфирной смолы для порошковых покрытий. . Предприятие занимает площадь около 40 000 квадратных метров, а строительная площадь около 27 000 квадратных метров и включает в себя современные автоматизированные производственные линии, которые обеспечивают строгий контроль процесса и стабильность качества от партии к партии. Такой масштаб инвестиций отражает уверенность компании в долгосрочной траектории роста мирового рынка. смола для порошкового покрытия рынке и его стремление быть надежным партнером в поставках для клиентов, которым требуются надежные объемы высококачественной полиуретановая полиэфирная смола и соответствующие оценки.

БЭСД имеет оба Сертификация системы менеджмента качества ISO 9001 and Сертификация системы экологического менеджмента ISO 14001 , что отражает двойную приверженность качеству продукции и экологической ответственности. Группа исследований и разработок компании постоянно разрабатывает улучшенные сорта атмосферостойкая полиэфирная смола , прочная смола для наружного применения и специальные функциональные смолы для удовлетворения растущих требований к производительности мировых разработчиков порошковых покрытий. BESD также имеет патент на полезную модель для инноваций в производственном процессе при производстве полиэфирных смол, что свидетельствует о ее постоянных инвестициях в технологический прогресс. Компания придерживается философии управления, ориентированной на людей, и концепции зеленого развития, гарантируя, что рост достигается в гармонии с экологической и социальной ответственностью. Продукция BESD продается на внутреннем и международном рынках, с растущим экспортным присутствием в Европе, Юго-Восточной Азии и на Ближнем Востоке. Являясь поставщиком OEM и ODM в Китае, BESD также предоставляет услуги по разработке индивидуальных смол для клиентов, которым требуются индивидуальные профили производительности для конкретных требований применения.

Часто задаваемые вопросы