Preparación de carboxilo terminado para recubrimiento en polvo epoxi unido por fusión

Preparación e caracterización de prepolímeros de resina epoxi de poli (butadieno-co-acrilonitrilo) terminados con carboxilo para epoxi unidos por fusión Powder Coating

1 Introdución

epoxi por fusión (FBE) revestimentos en po que foron desenvolvidos por primeira vez por 3M Co., utilízanse amplamente cando a protección contra a corrosión a longo prazo é fundamental, como nas industrias de gasodutos de petróleo, metal, gas e auga. Non obstante, os requisitos de rendemento dos revestimentos en po FBE son desafiantes debido á súa alta densidade de reticulación. A fraxilidade inherente dos revestimentos curados é un dos principais obstáculos que impiden unha aplicación máis ampla de epoxi nas industrias. Polo tanto, pode ser posible mellorar o rendemento dos revestimentos FBE aumentando a dureza do revestimento. Utilizáronse moitos métodos de endurecemento para endurecer sistemas epoxi, a miúdo en aplicacións de compostos, incluíndo caucho, elastómeros, termoplástico, copolímeros, epoxis modificados con nanopartículas e combinacións dos anteriores.
Aínda que houbo moitas investigacións sobre modificacións de endurecemento dos sistemas epoxi, a maioría dos
os estudos implicaron a modificación química da resina epoxi con caucho líquido reactivo, especialmente butadieno-coacrilonitrilo terminado en carboxilo (CTBN). McGarry et al utilizaron CTBN de peso molecular 3000 e varios epoxis DGEBA curados con piperidina. Kinloch et al revelaron unha dependencia dinámica no sistema DGEBA/CTBN/piperidina calculando a tenacidade á fractura do impacto a diferentes velocidades de golpe e obtendo un aumento case dobre da dureza. O CTBN podería introducirse nos sistemas epoxi como as resinas epoxi de éter diglicidilo de bisfenol-A (DGEBA). Cando tales resinas epoxi se curan xunto co caucho líquido, a dureza dos dominios pódese mellorar absorbendo a enerxía de impacto. É ben sabido que as resinas curadas inclúen sistemas de dúas fases[26] nos que o caucho líquido se dispersa nunha matriz de epoxi cunha estrutura de dominio esférico ou unha estrutura continua.
Ata o momento, o endurecemento das resinas epoxídicas centrouse principalmente nas resinas epoxi líquidas, e pouca investigación centrouse no endurecemento das resinas epoxi sólidas. Neste traballo, preparamos prepolímeros CTBN-EP sen utilizar ningún disolvente orgánico. Despois producíronse compostos de revestimentos en po FBE recheos de prepolímeros CTBN-EP. A partir das propiedades mecánicas e da análise morfolóxica, intentáronse analizar os mecanismos de endurecemento imperantes na matriz separada por fases. A análise da relación de propiedades estruturais do sistema CTBN-EP é un novo esforzo segundo o que sabemos. Así, esta nova tecnoloxía de endurecemento pode ampliar as áreas de aplicación dos revestimentos en po FBE na industria.

2 Experimental

Materiais 2.1

A resina epoxi utilizada foi éter diglicidilo sólido de bisfenol A (DGEBA) (DOW, DER663) cun peso equivalente de epóxido de 750-900. Poli(butadieno-coacrilonitrilo) líquido terminado en carboxilo (CTBN) (Emerald, Hypro 1 300×1323) cun contido de acrilonitrilo do 26 %. A trifenil fosfina utilizouse como catalizador neste sistema. O axente de curado (HTP-305) era un fenólico. A resina epoxi fenólica (GT7255) foi adquirida a HUNTSMAN Co., Pigment (L6900), que foi subministrada por BASF Co., o axente desgasificador e o axente nivelador foron adquiridos de Aisitelun.

2.2 Síntese e caracterización de prepolímeros CTBNEP

Cantidades estequiométricas de resinas epoxi, CTBN e catalizador puxéronse nun matraz que se quentaba e se axitaba mecánicamente axitando a 150 ℃ durante 3.0 h. A reacción detívose cando o índice de ácido caeu a 0. Os prepolímeros foron marcados como C0, C5, C10, C15 e C20 (os subíndices son o contido do CTBN). A posible reacción móstrase na Fig.1.
Utilizouse a espectroscopia FTIR para caracterizar as estruturas. Os espectros FTIR foron rexistrados cun espectrofotómetro FTLA2000-104 no rango de lonxitudes de onda de 4 500–500 cm−1 (ABB Bomem de Canadá). Os pesos moleculares e a distribución de pesos moleculares dos prepolímeros CTBN-EP determináronse mediante GPC. Utilizouse tetrahidrofurano (THF) como eluyente a un caudal de 1.0 ml/min. O sistema de columnas foi calibrado utilizando poliestirenos estándar monodispersos.

2.3 Preparación e caracterización de películas de curado

Preparáronse cinco películas de curado que conteñen 0%-20% en peso de CTBN. As cantidades calculadas de DGEBA (segundo a formulación indicada na táboa 1) e HTP-305 axitábanse a 120 ℃ durante 10 minutos para obter unha mestura homoxénea. A mestura foi vertida nun molde de ferro precalentado curado nun forno de aire quente a 180 ℃ durante 10 minutos e despois curado durante 30 minutos a 200 ℃.

As probas de tracción realizáronse nunha máquina KD111-5 (KaiQiang Co., Ltd., China) a unha velocidade cruzada de 1 mm/min. Os valores foron tomados dunha media de tres mostras segundo GB/ 2568-81. Valorouse o alongamento no punto de rotura da probeta. A resistencia ao impacto da mostra determinouse nunha máquina MZ-2056 utilizando mostras rectangulares de 40 mm × 10 mm × 2 mm. As probas realizáronse a temperatura ambiente e tomáronse valores dunha media de tres mostras segundo GB/ T2571-1995.

As temperaturas de transición vítrea das películas de curado determináronse mediante un analizador mecánico dinámico (DMA). As medicións realizáronse a unha velocidade de quecemento de 2 ℃/min de -90 ℃ a 180 ℃ a un nivel de frecuencia fixa de 1 Hz. O módulo de almacenamento, o módulo de perda e o factor de perda obtivéronse mediante o modo cantilever dual cunha mostra de tamaño 30 mm × 10 mm × 2 mm.

Realizouse a microscopía electrónica de varrido (SEM) (modelo Quanta-2000 SEM, FEI do holandés) cunha tensión electrónica de 10 kV. As mostras fracturáronse baixo nitróxeno líquido e tratáronse primeiro con tolueno para extraer a fase de caucho antes de secar ao baleiro. Determináronse o tamaño e distribución das partículas dispersas mediante a toma dunha imaxe semiautomática.

A perda de peso porcentual e as características de degradación térmica das mostras preparadas foron avaliadas por un analizador termogravimétrico (TGA) rexistrado en Instrument (METTER Toledo de Suíza). A cantidade de mostra tomada foi de aproximadamente 5-10 mg nunha tixola de platino. A velocidade de quecemento en cada carreira mantívose a 10 ℃/min e o rango de temperatura foi ambiente de 800 ℃.