Для чего используются полиэфирные смолы для гибридных составов?

Для чего используются полиэфирные смолы для гибридных составов?

A полиэфирная смола Состав, разработанный для гибридных систем, объединяется с эпоксидной смолой в определенном соотношении, обычно от 50/50 до 70/30 полиэстера к эпоксидной смоле, для получения того, что в промышленности порошковых покрытий обычно называют гибридная смола или гибридная полиэфирная смола, отверждаемая эпоксидной смолой. Это гибридная смола system используется в основном в качестве смолы для покрытия внутренних металлических подложек, обеспечивая сочетание механической прочности, химической стойкости и удобства обработки, которого ни один тип смолы не обеспечивает в полной мере сам по себе. Согласно техническому обзору смол для порошковых покрытий компании Tiger Coatings, гибриды обеспечивают лучшую устойчивость к пожелтению во время отверждения и меньшую склонность к мелению под воздействием УФ-излучения по сравнению с автономными эпоксидными системами. ^[1] . Типичные области применения включают покрытия для внутренней мебели, осветительных приборов, корпусов бытовой техники и функциональных промышленных деталей, где требуется долговечность и внешний вид интерьера.

В разделах ниже объясняется, как работает система смол с гибридным составом, как полиэстер сравнивается с эпоксидной смолой в этих смесях, а также как обычно выглядят данные о механических и химических характеристиках обычных смол для покрытий, подкрепленные визуализацией данных и справочными техническими данными.

Что такое система смол гибридного состава?

Система смолы с гибридным составом получается, когда смола полиэфирного покрытия с карбоксильными функциональными группами сшивается с эпоксидной смолой в результате реакции отверждения, образуя термореактивную пленку после запекания. Как описано в отраслевой патентной литературе о композициях термореактивных порошковых покрытий, эту комбинацию обычно называют гибридом, поскольку два разных класса связующего обрабатываются вместе в одной смеси. ^[2] . Полиэфирный компонент обеспечивает гибкость, сохранение блеска и устойчивость к пожелтению при перегреве, а эпоксидный компонент обеспечивает твердость, адгезию и химическую стойкость. Поскольку две смолы реагируют друг с другом во время отверждения, а не просто физически смешиваются, полученная пленка демонстрирует сетчатую структуру, основанную на обоих химических свойствах, а не ведет себя как простая смесь отдельных покрытий.

Сравнение полиэстера и эпоксидной смолы в гибридных системах

Понимание того, чем ненасыщенная полиэфирная смола отличается от эпоксидной смолы, помогает объяснить, почему во многих смолах для покрытия их смешивают, а не используют по отдельности. Согласно техническому сравнению China Powder Coating, эпоксидно-полиэфирные гибриды демонстрируют гибкость, аналогичную эпоксидным смолам по стойкости к ударам и изгибу, хотя обычно они образуют немного более мягкие пленки и имеют несколько меньшую стойкость к растворителям и щелочам, чем чистые эпоксидные системы. ^[3] .

Эта горизонтальная гистограмма представляет собой качественную сводку того, как полиэфирная смола и эпоксидная смола обычно сравниваются по общим параметрам производительности, указанным в литературе по порошковым покрытиям, а не результатам лабораторных испытаний для конкретного продукта. Полиэфирная смола обычно лучше устойчива к ультрафиолетовому излучению и пожелтению, что является основной причиной, по которой ее смешивают с гибридами, предназначенными для применения при выпекании или периодическом воздействии света. Стабильность блеска и цвета также склоняется в сторону полиэстера, поскольку составы с высоким содержанием полиэстера широко известны своим высоким блеском и постоянным сохранением цвета с течением времени. Устойчивость к химическим веществам и растворителям, напротив, имеет тенденцию отдавать предпочтение эпоксидной смоле, поскольку чистые эпоксидные системы обычно превосходят полиэстер по устойчивости к растворителям и щелочам. Твердость и адгезионные свойства также более тесно связаны с эпоксидным компонентом, поэтому системы гибридных смол с более высоким содержанием эпоксидной смолы часто выбираются, когда механическая прочность является приоритетом. Устойчивость к атмосферным воздействиям на открытом воздухе снова благоприятствует полиэстеру, что согласуется с тем, почему составы с преобладанием полиэстера, включая гибриды с более высоким соотношением полиэстера к эпоксидной смоле 70/30 или 75/25, больше подходят для полунаружного или внутреннего применения с переменным температурным воздействием.

Механические характеристики: прочность и гибкость в зависимости от соотношения смешивания

Соотношение смешивания и совместимость полиэфирных и эпоксидных компонентов напрямую влияют на твердость, гибкость и температуру стеклования пленки. В отраслевой патентной документации на материалы гибридных порошковых покрытий отмечается, что соотношение между эпоксидной смолой и полиэфирной смолой в смеси обычно находится в диапазоне от 60:40 до 10:90, при этом точное соотношение определяется конкретными требованиями применения. ^[4] .

Столбчатая диаграмма выше отражает типичные диапазоны температур стеклования (Tg), указанные для марок полиэфирных смол, составленных с различными соотношениями полиэфира и эпоксидной смолы, на основе репрезентативных значений технических данных для смол для гибридных порошковых покрытий. По мере увеличения доли полиэфира от 50/50 до 70/30 и 75/25 минимальное значение Tg обычно имеет тенденцию к увеличению, что соответствует улучшенной стабильности при хранении и снижению склонности к слеживанию готового порошка. Более высокий Tg также способствует улучшению механических характеристик по прочности и гибкости, поскольку более жесткая основа противостоит деформации во время манипуляций и использования. Соотношения 60/40 и 70/30 обычно называют практичной золотой серединой, сочетающей достаточную гибкость для ударопрочности с достаточной твердостью для долговечности поверхности. Таким образом, выбор подходящего соотношения – это не только решение по химической стойкости, но и решение по механическим характеристикам, поскольку Tg, кислотное число и вязкость вместе определяют, как смола ведет себя как во время хранения, так и в процессе отверждения.

Тенденции химической стойкости и атмосферостойкости

Погодоустойчивость и химическая стойкость часто меняются в разных направлениях по мере изменения соотношения полиэстера и эпоксидной смолы, поэтому разработчики рецептур выбирают соотношение в зависимости от предполагаемой среды применения, а не по умолчанию используют одну стандартную смесь.

Эта диаграмма иллюстрирует общую направленную тенденцию, основанную на часто упоминаемых взаимосвязях между содержанием полиэфира и характеристиками покрытия, а не на наборе точных измеренных данных для какой-либо отдельной марки смолы. По мере увеличения доли полиэфира от 50/50 до 75/25 устойчивость к атмосферным воздействиям имеет тенденцию к увеличению, что соответствует описаниям полиэфирных смол, характеризующихся особенно высокой устойчивостью к пожелтению и мелению. В то же время химическая стойкость имеет тенденцию к снижению по мере увеличения содержания полиэфира, что отражает уменьшение вклада эпоксидной смолы, которая обычно обеспечивает стойкость к растворителям и щелочам. Эта обратная зависимость является основной причиной того, почему разработчики рецептур не просто максимизируют одно свойство, поскольку соотношение 75/25, оптимизированное для устойчивости к атмосферным воздействиям, обычно демонстрирует сравнительно более низкую химическую стойкость, чем соотношение 50/50, оптимизированное для химических характеристик. Для покрытий, которые, как ожидается, будут подвергаться более суровому химическому воздействию внутри помещений, например, для определенного промышленного оборудования, часто более подходящим является более низкое соотношение полиэстера, ближе к 50/50 или 60/40. Для покрытий, в которых приоритетом является долговременное сохранение блеска и цвета в менее химически требовательных средах, более распространенным выбором является более высокое соотношение полиэстера, например 70/30 или 75/25.

Применение: покрытия, композиты, клеи и автомобильные детали.

Полиэфирная смола для покрытий и композитов используется во многих отраслях промышленности, при этом конкретный гибридный состав выбирается в соответствии с механическими и химическими требованиями каждого применения. Компания Potteries Powder Coating отмечает, что гибридные эпоксидно-полиэфирные покрытия широко используются для внутреннего применения, где требуется долговечность и эстетическая привлекательность, включая офисную мебель и осветительные приборы. ^[5] .

• Покрытия для внутренней мебели и бытовой техники , где приоритетом являются смолы с высоким глянцем и стабильностью цвета.
• Светильники и светильники, обладающие механическими свойствами и однородностью отделки высокоэффективной гибридной полиэфирной смолы.
• Автомобильные внутренние и функциональные компоненты, где требуется смола для покрытий, сочетающая гибкость и ударопрочность.
• Применение композитов и клеев, где эпоксидно-гибридная смола обеспечивает прочность структурного соединения наряду с технологическими характеристиками полиэстера.
• Общепромышленная арматура и армирующие компоненты, составы смол которых подобраны таким образом, чтобы сбалансировать стоимость, внешний вид и долговечность.

Обзор пропорций смешивания и совместимости

На приведенной ниже диаграмме сравниваются три часто упоминаемых соотношения смеси полиэстера и эпоксидной смолы по параметрам производительности, которые важны для разработчиков рецептур, оценивающих смолы для покрытия для конкретного конечного использования.

Эта радиолокационная диаграмма обеспечивает качественное сравнение трех семейств соотношений, а не точные тестовые значения для каждого отдельного сорта продукта. Соотношение 50/50 демонстрирует наиболее сбалансированный профиль, обеспечивая сравнительно одинаковые характеристики по твердости, химической стойкости, гибкости и атмосферостойкости, что объясняет, почему его часто используют в качестве системы гибридных смол общего назначения. Соотношение 60/40 умеренно смещается в сторону блеска и устойчивости к атмосферным воздействиям, сохраняя при этом достаточно высокую химическую стойкость и гибкость, что делает его распространенным выбором для покрытий, требующих хорошего баланса внешнего вида и функциональных характеристик. Соотношение 70/30 с более высоким содержанием полиэстера приводит к дальнейшей тенденции к блеску и устойчивости к атмосферным воздействиям, одновременно демонстрируя сравнительно меньшую химическую стойкость, что соответствует обратной зависимости, обсуждавшейся в предыдущем разделе. Разработчики рецептур обычно выбирают одно из этих соотношений на основе того, какой параметр производительности является наиболее важным для целевого приложения, а не предполагают, что одно соотношение является универсальным. По этой же причине рецептуры смол в рамках одного семейства продуктов, как, например, технические данные в следующем разделе, предлагаются в нескольких соотношениях, а не в одном фиксированном составе.

Изометрический вид: структура пленки гибридного порошкового покрытия

На обозначенной ниже изометрической диаграмме показана общая слоистая структура отвержденной гибридной эпоксидно-полиэфирной порошковой пленки на металлической подложке.

Эта изометрическая диаграмма представляет собой общее схематическое изображение структуры пленки, а не фотографию конкретной части с покрытием, предназначенную для иллюстрации того, как отвержденный слой гибридной смолы располагается поверх металлической подложки после запекания. Перед отверждением порошковое покрытие наносится сухим слоем, как показано вверху схемы, и электростатически прилипает к заземленной металлической поверхности. Во время цикла отверждения полиэфирная смола с карбоксильными функциональными группами реагирует с эпоксидной смолой, образуя сшитую сеть, показанную как синий слой покрытия, которая непосредственно связывается с металлической подложкой под ней. На полученную толщину пленки и плотность сетки влияют соотношение полиэстера и эпоксидной смолы, кислотное число, а также время и температура отверждения, все из которых указаны в технических характеристиках смолы. Этот структурный взгляд помогает объяснить, почему такие параметры рецептуры, как вязкость и температура стеклования, которые включены в таблицу технических данных ниже, напрямую связаны с тем, насколько хорошо готовая пленка ведет себя после отверждения.

Техническая информация: Полиэфирные смолы для составов гибридных порошковых покрытий

В таблице ниже представлены типичные данные о марках семейства полиэфирных смол, разработанных для систем гибридных порошковых покрытий, и показано, как соотношение, кислотное число, вязкость, температура стеклования и параметры отверждения варьируются в зависимости от марок, предназначенных для различных требований к отделке и характеристикам.

Рассмотрение этой таблицы данных вместе со сравнением соотношений, приведенным выше, показывает, как семейство составов смол может охватывать несколько целевых показателей производительности: марки с более низким кислотным числом, такие как YZ9805, подходят для эффектов химического (матового) гашения, тогда как марки с более высоким кислотным числом, такие как YZ9801 и YZ9802, поддерживают глянцевые и физические покрытия. Диапазоны вязкости также меняются в зависимости от соотношения: марки 70/30, такие как YZ9812, обычно имеют более широкий диапазон вязкости, чтобы приспособиться к более высокому содержанию полиэстера, используемому в гибридном порошке для внутренних работ, приготовленном на основе эпоксидной смолы E-12.

О компании Jiangsu BESD New Materials Co., Ltd.

Компания Jiangsu BESD New Materials Co., Ltd. берет свое начало в 1998 году и долгое время специализируется на производстве полиэфирных смол для порошковых покрытий. В 2019 году компания завершила и приступила к производству нового проекта для годовой объем производства 100 000 тонн полиэфирной смолы для порошковых покрытий, расположенной в Химическом промышленном парке Янчжоу. Проект занимает площадь около 40 000 квадратных метров, площадь застройки — около 27 000 квадратных метров. Компания BESD New Materials располагает специализированной командой исследований и разработок, современными автоматизированными производственными линиями и комплексной системой послепродажного обслуживания, а также имеет сертификат ISO 9001 по управлению качеством, а также сертификат ISO 14001 по экологическому менеджменту. Являясь поставщиком полиэфирных смол и производителем гибридных смол для покрытий, продукция компании, в том числе упомянутые выше высокоэффективные гибридные полиэфирные смолы серии YZ, хорошо принята как внутри страны, так и за рубежом. Руководствуясь подходом устойчивого развития и философией управления, ориентированной на человека, компания BESD New Materials продолжает выступать в качестве поставщика рецептур промышленных смол для клиентов, которым требуются высокоэффективные полиэфирные смолы для композитов, покрытий и сопутствующих применений.

Часто задаваемые вопросы

Вопрос 1: В чем разница между полиэфирной смолой и ненасыщенной полиэфирной смолой в гибридных системах?

Ответ: Полиэфирная смола, используемая в системах гибридных порошковых покрытий, представляет собой насыщенную смолу с карбоксильными функциональными группами, предназначенную для сшивания с эпоксидной смолой во время отверждения, которая отличается от ненасыщенной полиэфирной смолы, обычно используемой в композитах и ​​ламинатах, которая отверждается по другому свободнорадикальному механизму.

В2: Какое соотношение смешивания лучше всего подходит для применения на открытом воздухе?

Ответ: Более высокие соотношения полиэстера, такие как 70/30 или 75/25, обычно способствуют большей устойчивости к атмосферным воздействиям и сохранению блеска, хотя соответствующий выбор зависит от баланса химической стойкости, также необходимого для конкретного применения.

В3: Как время и температура отверждения влияют на характеристики гибридной смолы?

Ответ: Время и температура отверждения, такие как параметры 180°C, умноженные на 15 минут, показанные в таблице технических данных, определяют, насколько полно сшиваются полиэфирные и эпоксидные компоненты, что, в свою очередь, влияет на твердость, блеск и химическую стойкость конечной пленки.

Вопрос 4: Может ли компания найти специальные рецептуры смол для конкретных нужд в покрытиях или композитах?

О: Да, поставщик рецептур промышленных смол с наработанной командой исследований и разработок и множеством продуктовых соотношений, таких как серия YZ, показанная выше, обычно может поддерживать индивидуальные смолы для покрытий, адаптированные к уровню блеска, механическим характеристикам или требованиям химической стойкости.