Forberedelse af carboxyltermineret til Fusion-bonded-epoxy pulvercoating

Fremstilling og karakterisering af carboxylterminerede poly(butadien-co-acrylonitril)-epoxyharpikspræpolymerer til fusionsbundet epoxy Pulver Coating

1 Indledning

Fusionsbundet epoxy (FBE) pulverbelægninger som først blev udviklet af 3M Co., bruges bredt, når langsigtet korrosionsbeskyttelse er kritisk, såsom i olie-, metal-, gas- og vandrørledningsindustrien. Ydeevnekravene til FBE-pulverbelægninger er imidlertid udfordrende på grund af deres høje tværbindingstæthed. Den iboende skørhed af hærdede belægninger er en af ​​de største hindringer, der forhindrer bredere anvendelse af epoxy i industrier. Derfor kan det være muligt at forbedre ydeevnen af ​​FBE-belægninger ved at øge belægningens sejhed. Mange hærdningsmetoder er blevet brugt til at hærde epoxysystemer, ofte i kompositapplikationer, herunder gummi, elastomer, termoplastiske, copolymer, nanopartikelmodificerede epoxyer og kombinationer af ovenstående.
Selvom der var mange undersøgelser i hærdede modifikationer af epoxysystemer, var størstedelen af ​​de
undersøgelser involverede kemisk modifikation af epoxyharpiks med reaktivt flydende gummi, især carboxyltermineret butadien-co-acrylonitril (CTBN). McGarry et al. brugte CTBN med en molekylvægt på 3000 og forskellige DGEBA-epoxyer hærdet med piperidin. Kinloch et al afslørede en dynamisk afhængighed i DGEBA/CTBN/piperidin-systemet ved at beregne stødbrudssejheden ved forskellige slaghastigheder og opnå en næsten to gange stigning i sejheden. CTBN kunne indføres i epoxysystemerne, såsom diglycidylether af bisphenol-A (DGEBA) epoxyharpikser. Når sådanne epoxyharpikser hærdes sammen med det flydende gummi, kan domænernes sejhed forbedres ved at absorbere stødenergien. Det er velkendt, at de hærdede harpikser inkluderer tofasesystemer[26], hvori det flydende gummi er dispergeret i en matrix af epoxy med en sfærisk domænestruktur eller en kontinuert struktur.
Hidtil har hærdning af epoxyharpikser hovedsageligt fokuseret på de flydende epoxyharpikser, og lidt forskning har fokuseret på hærdning af faste epoxyharpikser. I dette papir har vi fremstillet CTBN-EP-præpolymerer uden brug af organiske opløsningsmidler. Derefter blev der fremstillet FBE-pulverbelægningskompositter fyldt med CTBN-EP-præpolymerer. Baseret på de mekaniske egenskaber og morfologiske analyser blev der gjort forsøg på at analysere hærdningsmekanismer i den faseseparerede matrix. Analyse af strukturegenskabsforholdet i CTBN-EP-systemet er en ny bestræbelse efter vores bedste viden. Således kan denne nye hærdningsteknologi udvide anvendelsesområderne for FBE-pulverbelægninger i industrien.

2 Eksperimentel

2.1 Materialer

Den anvendte epoxyharpiks var fast diglycidylether af bisphenol A (DGEBA) (DOW, DER663) med en epoxidækvivalentvægt på 750-900. Flydende, carboxyltermineret poly(butadien-co-acrylonitril) (CTBN) (Emerald, Hypro 1 300×1323) med et acrylonitrilindhold på 26 % blev anvendt. Triphenylphosphin blev brugt som katalysator i dette system. Hærdningsmidlet (HTP-305) var en phenol. Phenolisk epoxyharpiks (GT7255) blev købt fra HUNTSMAN Co., Pigment (L6900), som blev leveret af BASF Co., Afgasningsmiddel og udjævningsmiddel blev købt fra Aisitelun.

2.2 Syntese og karakterisering af CTBNEP præpolymerer

Støkiometriske mængder af epoxyharpikser, CTBN og katalysator blev anbragt i en kolbe, som under opvarmning og omrøring mekanisk omrørte ved 150 ℃ i 3.0 timer. Reaktionen blev standset, da syretallet faldt til 0. Præpolymererne blev markeret som C0, C5, C10, C15 og C20 (underskrift er indholdet af CTBN). Den mulige reaktion er vist i fig.
FTIR-spektroskopi blev brugt til at karakterisere strukturerne. FTIR-spektre blev optaget af et FTLA2000-104 spektrofotometer i bølgelængdeområdet 4 500-500 cm−1 (ABB Bomem fra Canada). Molekylvægtene og molekylvægtsfordelingen af ​​CTBN-EP-præpolymerer blev bestemt ved GPC. Tetrahydrofuran (THF) blev anvendt som en eluent ved en strømningshastighed på 1.0 ml/min. Søjlesystemet blev kalibreret under anvendelse af monodispergerede standardpolystyrener.

2.3 Fremstilling og karakterisering af hærdefilm

Fem hærdningsfilm indeholdende 0 vægt%-20 vægt% CTBN blev fremstillet. De beregnede mængder af DGEBA (som pr. formulering angivet i tabel 1) og HTP-305 blev omrørt ved 120 ℃ i 10 minutter for at opnå en homogen blanding. Blandingen blev hældt i en forvarmet jernform hærdet i en varmluftovn ved 180 ℃ i 10 minutter og derefter efterhærdet i 30 minutter ved 200 ℃.

Træktestene blev udført på en KD111-5 maskine (KaiQiang Co., Ltd., Kina) ved en krydshovedhastighed på 1 mm/min. Værdierne blev taget fra et gennemsnit af tre prøver i henhold til GB/2568-81. Forlængelsen ved prøvens brudpunkt blev evalueret. Slagstyrken af ​​prøven blev bestemt på en MZ-2056-maskine under anvendelse af rektangulære prøver på 40 mm × 10 mm × 2 mm. Testene blev udført ved stuetemperatur, og værdierne blev taget fra et gennemsnit af tre prøver ifølge GB/T2571-1995.

Glasovergangstemperaturerne for hærdningsfilmene blev bestemt ved hjælp af en dynamisk mekanisk analysator (DMA). Målingerne blev udført ved en opvarmningshastighed på 2 ℃/min fra -90 ℃ til 180 ℃ ved et fast frekvensniveau på 1 Hz. Opbevaringsmodulet, tabsmodulet og tabsfaktoren blev opnået under anvendelse af dobbelt udliggertilstand med en prøve med størrelsen 30 mm × 10 mm × 2 mm.

Scanningelektronmikroskopi (SEM) blev udført (Quanta-2000 model SEM, FEI of Dutch) med en elektronspænding på 10 kV. Prøverne blev fraktureret under flydende nitrogen og først behandlet med toluen for at ekstrahere gummifasen, før de blev tørret under vakuum. Størrelsen og fordelingen af ​​dispergerede partikler blev bestemt ved at tage et halvautomatisk billede.

Det procentvise vægttab og termiske nedbrydningskarakteristika for forberedte prøver blev evalueret med en termogravimetrisk analysator (TGA) registreret på Instrument (METTER Toledo i Schweiz). Mængden af ​​udtaget prøve var ca. 5-10 mg i en platinprøvegryde. Opvarmningshastigheden i hver kørsel blev holdt på 10 ℃/min, og temperaturområdet var omgivende til 800 ℃.