КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ЖАРОСТОЙКОГО ПОРОШКОВОГО ПОКРЫТИЯ, СПОСОБ ЕЕ ПОЛУЧЕНИЯ И ЕЕ ПРИМЕНЕНИЕ
COMPOSITION FOR HEAT-RESISTANT POWDER COATING, THE METHOD FOR ITS OBTAINMENT AND APPLICATION

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к композиции для жаростойкого порошкового покрытия, которая может отверждаться на основе, давая жаростойкое покрытие. Кроме того, изобретение относится к способу получения композиции и к применению композиции.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Очевидно, желательно, чтобы покрытия, которые должны наноситься на печи, кипятильники, теплообменники, детали автомобилей, оборудование для приготовления пищи, кухонную утварь и т.п., проявляли стойкость к высоким температурам. Большинство органических покрытий не годятся для таких целей, так они быстро исчезают при контакте с воздухом при температурах выше 550°C. Это привело к разработке покрытий и красок, которые включают полисилоксановые смолы, как описано в патенте US 5,905,104 (Eklund и др.). В примерах упоминается смесь силоксановых смол, а именно смесь Dow Corning 1-0543 и Dow Corning Z-6018. Эти смолы имеют следующие свойства:
g
- Dow Corning 1-0543 (теперь DC 220): T=49°C, вязкость при 140°C 9,8 пуаз;
g
- Dow Corning Z-6018: T=48°C, вязкость при 140°C 14,1 пуаз.
Было обнаружено, что несмотря на улучшенную термостойкость, покрытия, содержащие полисилоксановые смолы, все же проявляют ухудшение свойств при высоких температурах. Когда материалы с покрытием из полисилоксанового порошка подвергаются действию температур выше 550°C, покрытия страдают от потери своих органических составляющих из-за окисления, в результате полисилоксановая смола быстро сжимается, что создает напряжения в покрытиях. Такие напряжения снимаются путем образования трещин, что приводит к отслаиванию и откалыванию покрытия от материала.
В документе WO2004/076572 (Dupont de Nemours & Co.) эту проблему намереваются решить, включив в полисилоксановую смолу по меньшей мере один связующий материал, предпочтительно низкоплавкое неорганическое стекло, которое размягчается и проявляет некоторую текучесть в температурном диапазоне, в каком полисилоксановая смола испытывает усадку и охрупчивание.
Европейский патент EP0950695 B1 (Morton) предлагает альтернативное решение, согласно которому композиция для порошкового покрытия состоит из однокомпонентной силиконовой смолы в комбинации с оксидом титана и наполнителем из слюдяных пластинок и/или частиц метасиликата кальция. Однокомпонентная силиконовая смола характеризуется содержанием силоксановых групп (Si-O-H) и лишь небольшим количеством органических фрагментов. В этом документе предпочтительно, чтобы однокомпонентный полисилоксан имел степень замещения менее 1,5 и содержание OH-групп от 2,0 до 7,5 вес.% от веса указанного полисилоксана. Ограничение на содержание OH-групп снижает выделение воды при самоотверждении полисилоксана при температурах от 150°C до 260°C и, тем самым, уменьшает образование таких дефектов как точечные проколы в покрытии, вызванных указанным выходом воды. Однако, следует отметить, что эту композицию для порошкового покрытия можно наносить на основы только на толщину сухой пленки в интервале от 1,8 до 2,2 мил (45-55 мкм).
g
Заявка WO 2009/003937 (Akzo Nobel Coatings International B.V.) раскрывает композицию для порошкового покрытия, которая содержит смоляной компонент и наполнитель, причем смоляной компонент содержит первую силиконовую смолу и вторую силиконовую смолу, температуры стеклования (T) которых отличаются по меньшей мере на 5°C и/или вязкости расплава которых, измеренные при 140°C, отличаются по меньшей мере на 5, предпочтительно на 10 пуаз. Что касается компонента композиции наполнителя, предпочтительно, чтобы наполнитель был термостойким материалом, у которого один размер по меньшей мере в четыре раза больше, чем другой, причем указанный наполнитель присутствует в количестве от 5 до 95 вес.% от веса смоляного компонента. Было найдено, что эти композиции не способны выдерживать длительное воздействие высоких температур (~550°C), если они нанесены на основы с сильной шероховатостью поверхности, т.е. на основы с профилированной или неровной поверхностью.
Когда порошковые покрытия наносят на кузов автомобиля, чтобы защитить технически сложное изделие и обеспечить его отделочным покрытием, основы обычно являются относительно тонкими и имеют гладкие поверхности. Однако, при нанесении покрытий на материалы, которые требуют жаростойкости, более типичны профилированные или неровные поверхности основ: например, чтобы обеспечить надлежащую защиту от коррозии и (эстетичную) отделку стали, очищенной пескоструйной обработкой, основа должна быть покрыта на достаточную толщину сухой пленки, чтобы компенсировать неровность поверхности. Очистка основ угловатыми зернами песка, круглой дробью, абразивными губками или водяными струями высокого давления типично может привести к профилированным поверхностям, которые могут иметь высоту неровностей профиля ("расстояние от выступа до впадины") от 10 до 80 мкм (причем указанные профили могут быть определены согласно ISO 8503).
Найдено, что для таких неровных основ это является практическим верхним пределом толщины сухой пленки (DFT) порошкового покрытия, выше которого покрытие будет растрескиваться и отслаиваться от основы. Очевидно, чем ниже этот предел, тем ниже способность данного порошкового покрытия компенсировать усиленный после пескоструйной очистки профиль шероховатости поверхности основы.
Таким образом, в данной области техники существует потребность в разработке композиции для порошкового покрытия, которая имеет стойкость к высоким температурам и которую можно также наносить на профилированные поверхности основы, чтобы обеспечить жаростойкость и, предпочтительно, коррозионную стойкость указанных поверхностей.
Описание изобретения
Настоящее изобретение дает композицию для жаростойкого порошкового покрытия, которая безвредна и не приводит к загрязнениям. При нанесении на основу, в частности, на профилированную основу, композиция способна отверждаться, образуя жаростойкое покрытие на поверхности основы. Настоящее изобретение относится также к применению композиции по настоящему изобретению для покрытия основы, а также к основам, покрытым композицией по настоящему изобретению.
В одном аспекте настоящего изобретения дается композиция для жаростойкого порошкового покрытия. В настоящем изобретении разработан ряд жаростойких порошковых покрытий на основе композиции, содержащей в основном по меньшей мере две силиконовые смолы, имеющие разные температуры стеклования и/или разные вязкости расплава, бифункциональную смолу, содержащий слюду наполнитель и необязательные добавки.
Treatise on Coatings
Подразумевается, что термин "смола", как он используется здесь, включает любую смолу или полимер, а также отвердитель. Что касается силиконовых смол согласно настоящему изобретению, степень замещения определена здесь как среднее число заместителей - органических групп на один атом кремния и является суммой мольных процентов, умноженной на число заместителей для каждого составляющего. Эти расчеты описаны подробнее в "Silicones in Protective Coatings", Lawrence H. Brown (в , Vol. 1, Part III, "Film-Forming Compositions" pp. 513-563, R.R. Meyers, J.S. Long eds. Marcel Dekker, Inc. New York, 1972).
g
g
g
g
g
Bull. Amer. Physics. Soc
Как используется здесь, "температура стеклования", или T, любого полимера может быть рассчитана как описано Fox в , 1, 3, p. 123 (1956). T можно также измерить экспериментально, используя дифференциальную сканирующую калориметрию (при скорости нагрева 20°C в минуту, причем за T берется температура в средней точке перегиба). Если не указанно иное, приводимые здесь значения T относятся к расчетным T.
Безотносительно к теории полагают, что разница в температурах стеклования и/или вязкостей расплава по меньшей мере двух силиконовых смол может возникнуть как следствие разной степени разветвления полимеров. Обычно чем сильнее разветвлен полимер, тем больше усадка, наблюдаемая при высоких температурах. Кроме того, указанные, по меньшей мере два, силиконовых полимера могут отличаться своим типом и количеством составляющих их органических фрагментов и своим содержанием OH-групп (т.е. степенью силоксановой функциональности). Детальное обсуждение порошковых покрытий, содержащих разные силиконовые смолы, и характеристики полученных покрытий можно найти в WO 2009/003937.
g
Разные силиконовые смолы, подходящие для использования в композиции по настоящему изобретению, могут иметь температуры стеклования (T), отличающиеся друг от друга по меньшей мере на 5°C, и/или вязкости расплава, измеренные при 140°C, отличающиеся друг от друга по меньшей мере на 5 пуаз, предпочтительно на 10 пуаз. Разные термические свойства силиконовых смол в композиции для порошкового покрытия означают, что по отдельности каждая смола имела бы разный характер течения при температурах выше 550°C. Однако это разное поведение синергически комбинируется, ограничивая усадку и охрупчивание покрытия, содержащего обе силиконовые смолы, в этом диапазоне температур.
g
g
Согласно одному из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения, композиция содержит первую силиконовую смолу и вторую силиконовую смолу, причем первая и вторая силиконовые смолы присутствуют в смоляном компоненте в весовом отношении (первая силиконовая смола : вторая силиконовая смола) от 2:1 до 1:2. Равным образом, предпочтительно, чтобы указанная первая силиконовая смола имела T в интервале от 40°C до 50°C, а указанная вторая силиконовая смола имела T в интервале от 55°C до 80°C. Полное количество первой и второй силиконовых смол больше 60 вес.% и меньше 100 вес.%, предпочтительно составляет 70-90 вес.%, более предпочтительно 80-84 вес.% в расчете на полный вес всех смоляных компонентов в композиции для порошкового покрытия. В частности, первая силиконовая смола присутствует в композиции для порошкового покрытия в количестве 20-60 вес.%, предпочтительно в количестве 30-50 вес.%, более предпочтительно 40-45 вес.% от веса смоляного компонента, а вторая силиконовая смола присутствует в композиции для порошкового покрытия в количестве 20-60 вес.%, предпочтительно 30-50 вес.%, более предпочтительно 40-45 вес.% от веса смоляного компонента.
g
Первая силиконовая смола, подходящая для применения в композиции по настоящему изобретению, может быть, например, смолой SILRES 604 от Wacker Chemie. Эта смола имеет содержание реакционноспособных гидроксильных групп от 3,5 до 7%, T в диапазоне 55-80°C и вязкость расплава при 140°C 1,03 Па·с, что соответствует вязкости расплава при 140°C 10,3 пуаз (1 Па·с ≈10 пуаз).
g
Вторая силиконовая смола, подходящая для применения в композиции по настоящему изобретению, может быть, например, смолой DC-233 от Dow Corning. Эта смола имеет содержание реакционноспособных гидроксильных групп 6%, T 45°C и вязкость расплава при 140°C 2,13 Па·с, что соответствует вязкости расплава при 140°C 21,3 пуаз.
Для вышеуказанной комбинации разных силиконовых смол неожиданно было найдено, что характеристики композиции в отношении термостойкости, хрупкости, стойкости к растрескиванию и стойкости к откалыванию/отслаиванию от основы дополнительно и значительно улучшались при добавлении бифункциональной смолы, содержащего слюду наполнителя и одной или более необязательных добавок. Не связывая себя какой-либо из имеющихся теорий, можно полагать, что бифункциональная смола с подходящими функциональными группами способствует повышению плотности сшивки композиции, а содержащий слюду наполнитель способствует образованию и сохранению стабильной сетчатой структуры даже при высокой температуре и, таким образом, защищает полученное в результате покрытие от растрескивания и отслаивания от основы.
Использующийся здесь термин "бифункциональная смола" означает смолу, содержащую по меньшей мере две разные функциональные группы, т.е. группы, которые могут реагировать с другими компонентами, присутствующими в композиции. Функциональные группы включают гидроксильные функциональные группы, кислотные функциональные группы, функциональные аминогруппы, глицидиловые функциональные группы, эпоксидные функциональные группы и т.д.
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, бифункциональная смола присутствует в композиции для порошкового покрытия в количестве 15-25 вес.% в расчете на полный вес всех смоляных компонентов в композиции для порошкового покрытия (или весовых частей на что частей смолы (phr)), предпочтительно в количестве 18-20 вес.% в расчете на полный вес всех смоляных компонентов в композиции для порошкового покрытия.
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, бифункциональная смола, подходящая для применения в композиции, является бифункциональной акриловой смолой, более конкретно, акриловой смолой, содержащей глицидиловые и гидроксильные функциональные группы. Кроме того, эта акриловая смола может иметь эпоксидную эквивалентную массу (EEW) более 300. Примеры подходящих бифункциональных акриловых смол включают, без ограничений, Fine Clad A 241 от Reichold Inc.
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, содержащий слюду наполнитель присутствует в композиции для порошкового покрытия в количестве 45-100 вес.% в расчете на полный вес всех смоляных компонентов в композиции для порошкового покрытия, предпочтительно в количестве 55-75 вес.% в расчете на полный вес всех смоляных компонентов в композиции для порошкового покрытия.
2
3
10
2
Содержащий слюду наполнитель является материалом, который состоит главным образом (более чем на 99%) из филосиликатного минерала, например, минерала мусковит KAl(AlSiO)(OH). Эти минералы имеют слоистую или пластинчатую структуру. Содержащий слюду наполнитель может дополнительно улучшать адгезию композиции для порошкового покрытия к основам и снижать коррозию к соляному туману. Одним примером содержащего слюду наполнителя, подходящего для использования в композиции по настоящему изобретению, является слюда, обработанная силаном, которая выпускается в продажу фирмой IMERYS INC под названием MICA SUZORITE 325HK.
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, композиция дополнительно содержит усиливающий наполнитель, например, волокнистый или чешуйчатый материал, выбранный из группы, состоящей из стекла, металла, минерала, чешуйчатого метасиликата кальция, алюминия, кремния, смешанного оксида магния и другого металла, или их комбинации. Волокнистый или чешуйчатый материал, использующийся в качестве усиливающего наполнителя, является жаростойким и имеет вытянутую форму.
Используемый здесь термин "жаростойкий" или "термостойкий" означает, что соответствующий материал способен выдерживать температуру не ниже 550°C или имеет температуру плавления не ниже 550°C; предпочтительно, соответствующий материал способен выдерживать температуру не ниже 600°C или имеет температуру плавления не ниже 600°C; более предпочтительно, соответствующий материал способен выдерживать температуру не ниже 700°C или имеет температуру плавления не ниже 700°C.
Используемый здесь термин "вытянутая форма" относится к физическому виду каждой части волокнистого или чешуйчатого материала, причем размеры каждой части волокнистого или чешуйчатого материала отличаются во всех трех измерениях. В частности, отношение по меньшей мере одного размера каждой части волокнистого или чешуйчатого материала, использующегося в качестве усиливающего наполнителя, к другому размеру лежит в диапазоне 15-35, предпочтительно в диапазоне 20-30, более предпочтительно, это отношение составляет примерно 25.
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, волокнистый или чешуйчатый материал состоит из стекла, имеющего температуру плавления выше 700°C, и имеет игольчатую форму с отношением длина/диаметр в среднем примерно 25. Было найдено, что при добавлении в композицию по настоящему изобретению этот тип усиливающего наполнителя обнаруживает хорошую жаростойкость и помогает образовать прочную сетчатую структуру при высокой температуре. Соответственно, результирующее покрытие едва ли будет растрескиваться или отслаиваться от основы даже при высокой температуре.
Чтобы обеспечить улучшенную адгезию композиции для порошкового покрытия к конкретным основам, композиция по настоящему изобретению может также содержать промотор адгезии в количестве от 0,1 до 5,0 вес.%, предпочтительно от 1,0 до 4,0 вес.%, более предпочтительно от 2,5 до 3,0 вес.%, в расчете на полный вес всех смоляных компонентов в композиции для порошкового покрытия. В настоящем изобретении предпочтительно использовать полимерный промотор адгезии, чтобы улучшить адгезию между покрытием и основой, так как было найдено, что он может обеспечивать композиции термостойкость благодаря повышению силы сцепления между неорганической основой и органическими покрытиями. Одним примером промотора адгезии, подходящего для использования в композиции по настоящему изобретению, является полимер с активными этокси-группами, такой, например, как промотор адгезии T70, выпускаемый в продажу компанией Dongguan zhong tian Decorative Materials. Специалист среднего уровня должне понимать, что альтерантивно можно использовать и другие промоторы адгезии, известные в данной области, в том числе, без ограничений, промоторы адгезии, содержащие подвешенные или свободные функциональные или полярные группы, такие, как карбоксильная, ангидридная, гидроксильная, галогеновая, циано, амидо или сульфонатная группы, или обладающие внутренней клейкостью, или имеющие относительно малый размер молекул. Примеры указанных промоторов адгезии включают: Primacor 5990 (Dow Chemicals), Surlyn 1855 и Nucrel 403 или 410 (DuPont), Hyvis 30 (BP Chemicals), Lithene N4 6000 (Doverstrand Ltd) и Soarnol D (смола EVAL™ от British Trades & Shippers).
Чтобы дополнительно улучшить стойкость полученного покрытия, композиция по настоящему изобретению может также содержать комплексные неорганические пигменты, получаемые высокотемпературным обжигом соединений со смесями оксидов металлов, в количестве от 10 до 30 вес.%, предпочтительно от 15 до 25 вес.%, более предпочтительно примерно 19 вес.%, в расчете на полный вес смоляного компонента. Материал комплексных неорганических пигментов имеет отличную термостойкость (до 1000°C), хорошую стойкость к кислотам и щелочам, отличную стойкость к атмосферному старению и светостойкость. Таким образом, он может использоваться в композиции по настоящему изобретению для усиления соответствующих свойств. Одним примером материала комплексных неорганических пигментов является черный пигмент, выпускаемый в продажу под наименованием PN2061, это сложный неорганический пигмент, который получают высокотемпературным обжигом смесей оксидов металлов. Он имеет отличную термостойкость (до 1000°C), хорошую стойкость к кислотам и щелочам и отличные стойкость к атмосферному старению и светостойкость.
Важно обеспечить, чтобы любой наполнитель гомогенно распределялся в композиции для порошкового покрытия, так что композиция может быть получена с и содержать подходящий диспергатор. При этом предпочтительно, чтобы композиция для порошкового покрытия содержала от 0,5 до 2 вес.% диспергатора в расчете на полный вес всех смоляных компонентов в композиции для порошкового покрытия, причем указанный диспергатор предпочтительно содержит поливинилбутираль.
Кроме того, известно, что в композиции для порошкового покрытия можно добавлять частицы цинка, пробы придать коррозионную стойкость нижележащей основе. При этом предпочтительно, чтобы композиция для порошкового покрытия содержала от 1 до 50 вес.%, предпочтительно от 20 до 30 вес.% по меньшей мере одного из порошка цинка или чешуек цинка, в расчете на полный вес всех смоляных компонентов в композиции для порошкового покрытия.
В предпочтительном варианте осуществления добавляют цинковую пыль, чтобы улучшить стойкость к образованию микротрещин, в частности, когда покрытие подвергается действию температур выше температуры плавления цинка (419°C).
Композиция может содержать соли цинка, такие как октоат цинка, ацетилацетонат цинка или неодеканоат цинка, в суммарном количестве от 0,1 вес.% до 2,0 вес.%, в расчете на полный вес всех смоляных компонентов в композиции для порошкового покрытия. Эти соли или такие альтернативы, как дилаурат дибутилолова и октоат двухвалентного олова, катализируют самоконденсацию силиконовых смол, тем самым снижая их время застывания.
Регуляторы реологических свойств и выравнивающие добавки могут присутствовать в композиции для порошкового покрытия в количестве от 0,1 до 10 вес.%, предпочтительно от 1 до 5 вес.%, более предпочтительно в количестве примерно 1,4 вес.% от полного веса всех смоляных компонентов в композиции для порошкового покрытия. Такие регуляторы реологических свойств, которые улучшают характеристики текучести расплава композиций и помогают устранить поверхностные дефекты, обычно включают акриловые полимеры и фторполимеры. Примеры имеющихся в продаже регуляторов реологических свойств включают: Resiflow P-67, Resiflow P-200 и Clearflow (все производства Estron Chemical Inc., Calvert City, KY); BYK 361 и BYK 300 от YK Chemie (Wallingford, CONN) и Mondaflow 2000 от Monsanto (St. Louis, MO).
В композициях для порошкового покрытия по настоящему изобретению можно также использовать дегазирующие агенты в количестве от 0,1 до 5 вес.%, предпочтительно от 0,5 до 2 вес.%, более предпочтительно в количестве примерно 0,8 вес.%, в расчете на полный вес всех смоляных компонентов в композиции для порошкового покрытия. Такие дегазирующие агенты облегчают выделение газов в процессе отверждения. Примеры имеющихся в продаже дегазирующих агентов включают: бензоин от Well Worth Medicines и Uraflow B от GCA Chemical Corporation (Brandenton, FLA).
Композиции для порошкового покрытия могут также содержать высокодисперсные твердые добавки в количестве от 0,05 до 1,0 вес.%, в расчете на полный вес композиции. Примеры таких добавок включают пирогенный диоксид кремния, оксид алюминия и их смеси.
Помимо описанных выше компонентов, композиции для порошкового покрытия могут содержать и другие обычные добавки. Сюда входят пигменты, добавки-модификаторы блеска, агенты, придающие стойкость от рябизны, отвердители, улучшители консистенции, ПАВы, биоциды и органические пластификаторы. Красители или пигменты, подходящие для использования в порошках по настоящему изобретению, могут включать углеродную сажу, такую, как 9875 Black от Engelhard Corporation (Ohio), чешуйки металла и термостойкие пигменты, такие, как различные железооксидные пигменты и пигменты на основе смешанных оксидов металлов. Количество красителя или пигмента может составлять до 20 весовых частей на 100 частей смолы (phr), предпочтительно оно составляет от 0,1 до 15 phr, более предпочтительно от 0,5 до 10 phr.
В другом аспекте настоящего изобретения дается способ получения композиции для жаростойкого порошкового покрытия. Композиции для порошкового покрытия по настоящему изобретению, представляющие собой твердые дисперсные пленкообразующие смеси, были приготовлены обычными технологиями производства, применяющимися в промышленности порошковых покрытий. Типично вышеназванные компоненты композиции для порошкового покрытия смешивают в сухом состоянии, смесь расплавляют в экструдере при достаточной температуре, чтобы расплавить многокомпонентные смолы (предпочтительно при температурах ниже 200°C), и затем экструдируют. Затем экструдат охлаждают до твердого состояния, разбивают и измельчают в тонкий порошок с размерами частиц от примерно 20 до примерно 60 микрон.
Если сухое перемешивание и экструзия могут потенциально повредить некоторые компоненты порошковой композиции, или, аналогично, если некоторые абразивные компоненты могут повредить мешалки и экструдеры, может потребоваться добавлять такие компоненты в уже образованный тонкий порошок.
Еще в одном аспекте настоящее изобретение относится к применению композиции для жаростойкого порошкового покрытия. Композиции для порошкового покрытия чаще всего наносят распылением, в частности, электростатическим распылением, или используя псевдоожиженный слой. Композиции для порошкового покрытия можно наносить в один заход или в несколько шагов, чтобы получить пленку желаемой толщины после отверждения. Композиции для порошкового покрытия согласно настоящему изобретению можно наносить на разнообразные основы, включая металлические и неметаллические основы.
После их нанесения композиции на заданную толщину, основу с покрытием типично нагревают до температуры в интервале от 120°C до 260°C в течение периода от 1 до 60 минут, чтобы расплавить композицию, заставляя ее течь, но также отверждаться, чтобы образовать сшитую матрицу, которая скреплена с основой. Предпочтительно нагревать основу с покрытием до температуры от 200°C до 250°C на период от 20 до 40 минут. В одном альтернативном способе композиции для порошкового покрытия можно по меньшей мере частично расплавить и отвердить, нанося на предварительно нагретую основу; в зависимости от степени отверждения порошок можно дополнительно нагреть после нанесения.
Соответственно, в еще одном аспекте настоящее изобретение относится к основе, покрытой отвержденным слоем композиции для жаростойкого порошкового покрытия.
Преимущества, достигаемые композициями по настоящему изобретению, следующие:
1) композиции по настоящему изобретению способны образовать покрытие, имеющее отличные характеристики в отношении термостойкости, охрупчивания, сопротивления образованию трещин и стойкости к откалыванию/отслаиванию от основы, что делает эти композиции вполне подходящими для применения в системах, работающих в высокотемпературной среде, таких, как детали выхлопной системы автомобиля, решетки для гриля, элементы горелки воздухонагревателя;
2) композиции по настоящему изобретению являются экологически безвредными, так как они не содержат органических растворителей, поэтому они не представляют опасности и не приводят к загрязнениям;
3) композиции по настоящему изобретению легки в получении и применении, так что настоящее изобретение удобно для применения в крупномасштабном производстве.
Далее настоящее изобретение подробнее иллюстрируется следующими примерами, но не ограничивается ими.
Примеры
Исходные материалы
В примерах использовались исходные материалы, перечисленные в таблице 1.
Таблица 1Исходные материалы
Silres-604
Метилфенилполисилоксановая смола с гидроксильными функциональными группами, производства Wacker Chemie. Эта смола имеет содержание активных гидроксильных групп от 3,5 до 7%, T<sub>g</sub> в диапазоне от 55 до 80°C и вязкость расплава при 140°C 10,3 пуаз
DC233
Метилфенилсиликоновая смола, выпускаемая Dow Corning. Эта смола имеет содержание активных гидроксильных групп 6%, T<sub>g</sub> 45°C и вязкость расплава при 140°C 21,3 пуаз
Fine Clad A 241
Акриловая смола, содержащая глицидиловые и гидроксильные функциональные группы и имеющая эпоксидную эквивалентную массу (EEW) более 300, производство Reichold Inc.
Слюда W1
Минерал, содержащий мусковит, выпускается в продажу Norwegian Talc AS
Слюда Suzorite 325HK
Флогопитная слюда с высоким коэффициентом формы, производство Imerys
Слюда 1240
Мусковит сухого помола, доступный, начиная с 20 микрон
GLP-588
Выравнивающая добавка, производство Ningo South Sea Chemical Co. Ltd.
Бензоин
Дегазирующий агент, производство Well Worth Medicines
LancoTF-178O
Полиэтилен, модифицированный PTFE, микронизированный воск, производство Lubrizol Advanced Materials, Inc.
Промотор адгезии T70
Высокомолекулярный полимер, содержащий активные аминогруппы, производство Dongguan zhong tian Decorative Materials
Coatforce CF10
Искусственно синтезированный смешанный оксид алюминия, магния и кремния, поставляемый фирмой Lapinus Fiber
Волластонит NYAD M325
Добавка или наполнитель на основе метасиликата кальция в порошковые покрытия, производство Nyco Minerals
Металлический цинк FH800
Порошкообразный металлический цинк от Umicore
Tomatec 42-303B
Неорганический пигмент, производство Tokan Material Technology Co. Ltd.
P-1407
Кислый полиэфирный отвердитель, производство Twin Hill Paints P. Ltd (Индия)
Araldite GT-7004
Твердая среднемолекулярная эпоксидная смола на основе бисфенола A, производство Hunstman LLC
Resiflow P-67
Регулятор реологических свойств, производство Estron Chemical Inc., Calvert City, KY
Primacor5990
Сополимер этилена и акриловой кислоты (EAA) от Dow Chemicals
9875 Black
Сажевый краситель от Engelhard Corporation, Ohio
Цинковая пыль
Сверхтонкого помола, производство Transpek Silox Industry Ltd
Standart AT
Цинковые чешуйки, производство Eckart Effect Pigments
Mowital B-30H
Поливинилбутираль, поставляется фирмой Kuraray
Приготовление композиций для порошкового покрытия
Готовили различные композиции для порошкового покрытия, смешивая компоненты, перечисленные в таблице 2. Указанный смешанный материал пропускали затем через двухшнековый экструдер, который предназначен для расплавления и дальнейшего перемешивания материалов. Экструдат отверждали, проводя его между охлажденными валиками, после чего его фрагментировали на хлопья. Хлопья затем измельчали на мельнице. Полученный порошок пропускали через сито 80 меш для удаления крупных частиц.
Композиции для порошкового покрытия из таблицы 2 наносили на панели S110 (листовая сталь, холоднокатаная, очищенная дробью из нержавеющей стали размером 0,3 мм) как единственное покрытие, используя пистолет-распылитель с коронным зарядом, чтобы достичь толщины пленки 70-100 мкм. Нанесенные композиции для порошкового покрытия отверждали, нагревая основы до 230°C и поддерживая при этой температуре 30 минут.
Таблица 2Образцы композиций для порошкового покрытия (в phr)
Пр. 1
Пр. 2
Пр. 3
Ср. пр. 1*
Ср. пр. 2*
Silres-604
40,5
40,5
40,5
40,7
39,2
DC233
40,5
40,5
40,5
40,7
39,2
Fine Clad A 241
19,0
19,0
19,0
21,6
Слюда Suzorite 325HK
64,3
64,3
Слюда W1
91,1
Слюда 1240
6,5
GLP-588
1,4
1,4
Бензоин
0,8
0,8
0,8
0,7
2,7
Lanco TF-1830
0,5
0,5
0,5
3,5
0,5
Промотор адгезии T70
2,7
2,7
Coatforce CF10
81,1
54,1
18,6
54,1
Волластонит NYAD M325
54,1
Металлический цинк FH800
27,0
Tomatec 42-303B
19,0
19,0
19,0
P-1407
13,0
Araldite GT-7004
5,6
Resiflow P-67
2,8
2,7
9875 Black
11,6
13,5
Цинковая пыль
79,1
85,1
Standart AT
7,0
8,1
Mowital B-30H
2,3
2,7
Primacor 5990
0,8
* Сравнительный пример
Покрытые образцы подвергали двум испытаниям с разным протоколом испытаний. Протоколы были следующими:
Протокол 1
(Тепловое воздействие)
Образец нагревали в печи до 550°C и выдерживали при этой температуре 5 часов. Через 5 часов образцы извлекали из печи и оставляли остывать до комнатной температуры в условиях внешней среды.
Протокол 2
(Тепловые циклы)
Образец нагревали в печи до 550°C, выдерживали при этой температуре 1 час и затем быстро охлаждали в холодной воде. Этот процесс повторяли затем еще 9 раз (то есть всего 10 циклов нагрева).
Испытания проводили с разными наборами образцов. Испытание на адгезию покрытий методом решетчатого надреза проводили в соответствии с методом, опубликованным Американским обществом специалистов по испытаниям и материалам (ASTM), используя способ 03359-02, "Standard Test Methods for Measuring Adhesion by Tape Test" (Стандартные методы испытаний для измерения адгезии методом клейкой ленты), метод испытаний B-Cross-Cut Tape Test (2002). Этот способ предусматривает надрез пленки в виде перекрестной штриховки с заданным шагом и заклеивание площади надреза лентой Elcometer 99, а затем быстрое удаление ленты. Затем надрезанную площадь обследуют, чтобы определить, не была ли ослаблена или удалена краска, и площади присваивается оценка.
Оценка 5B, означающая отлично, требует, чтобы никакая часть покрытия не была удалена. Оценка 0B указывает, что покрытие было удалено на 65% или больше, тем самым указывая на плохую адгезию покрытия с основой. Минимальная приемлемая адгезия имеет оценку 3B.
Результаты различных испытаний приведены в таблице 3.
Таблица 3Результаты испытаний
Пр. 1
Пр. 2
Пр. 3
Ср.пр. 1
Ср.пр. 2
Результаты испытаний по протоколу 1 (Тепловое воздействие)
пройден
пройден
пройден
не пройден
не пройден
Оценки на адгезию методом решетчатого надреза после испытания по протоколу 1
4B
3B
5B
Растрес-кивание и отслаивание
Растрес-кивание и отслаивание
Результаты испытания по протоколу 2 (Тепловые циклы)
пройден
пройден
пройден
не пройден
не пройден
Результаты этих испытаний четко показывают, что используя комбинацию двух разных силиконовых смол, бифункциональную смолу и содержащий слюду наполнитель, можно получить порошковые покрытия с хорошей стойкостью к высоким температурам и высокотемпературным циклам.