Beredning av karboxylterminerad för Fusionsbunden epoxipulverbeläggning

Framställning och karakterisering av karboxylterminerade poly(butadien-co-akrylnitril)-epoxihartsprepolymerer för fusionsbunden epoxi Pulverbeläggning

1 Inledning

Fusionsbunden epoxi (FBE) pulverlackeringar som först utvecklades av 3M Co., används i stor utsträckning när långvarigt korrosionsskydd är kritiskt, såsom inom olje-, metall-, gas- och vattenledningsindustrin. Prestandakraven för FBE-pulverbeläggningar är dock utmanande på grund av deras höga tvärbindningsdensitet. Den inneboende sprödheten hos härdade beläggningar är ett av de största hindren som förhindrar bredare användning av epoxi i industrier. Därför kan det vara möjligt att förbättra prestandan hos FBE-beläggningar genom att öka segheten hos beläggningen. Många härdningsmetoder har använts för att härda epoxisystem, ofta i kompositapplikationer, inklusive gummi, elastomer, termoplastisk, sampolymer, nanopartikelmodifierade epoxier och kombinationer av ovanstående.
Även om det gjordes många undersökningar om härdande modifieringar av epoxisystem, var majoriteten av de
studier involverade kemisk modifiering av epoxiharts med reaktivt flytande gummi, särskilt karboxylterminerad butadien-co-akrylonitril (CTBN). McGarry et al använde CTBN med molekylvikt 3000 och olika DGEBA-epoxier härdade med piperidin. Kinloch et al avslöjade ett dynamiskt beroende i DGEBA/CTBN/piperidinsystemet genom att beräkna brottsegheten vid olika slaghastigheter och erhålla en nästan tvåfaldig ökning av segheten. CTBN skulle kunna införas i epoxisystemen såsom diglycidyleter av bisfenol-A (DGEBA) epoxihartser. När sådana epoxihartser härdas tillsammans med det flytande gummit, kan segheten hos domänerna förbättras genom att absorbera stötenergin. Det är välkänt att de härdade hartserna inkluderar tvåfassystem[26] i vilka det flytande gummit är dispergerat i en matris av epoxi med en sfärisk domänstruktur eller en kontinuerlig struktur.
Hittills har härdningen av epoxihartser huvudsakligen fokuserat på flytande epoxihartser, och lite forskning har fokuserat på härdning av fasta epoxihartser. I denna artikel har vi framställt CTBN-EP-prepolymerer utan att använda några organiska lösningsmedel. Därefter framställdes FBE-pulverbeläggningskompositer fyllda med CTBN-EP-prepolymerer. Baserat på de mekaniska egenskaperna och morfologisk analys gjordes försök att analysera de härdningsmekanismer som råder i den fasseparerade matrisen. Analys av strukturegenskapsförhållandet för CTBN-EP-systemet är en ny strävan så vitt vi vet. Således kan denna nya härdningsteknik utöka användningsområdena för FBE-pulverbeläggningar inom industrin.

2 Experimentell

2.1 Material

Det använda epoxihartset var fast diglycidyleter av bisfenol A (DGEBA) (DOW, DER663) med en epoxidekvivalentvikt av 750-900. Flytande, karboxylterminerad poly(butadien-sam-akrylnitril) (CTBN) (Emerald, Hypro 1 300x1323) med en akrylnitrilhalt av 26 % användes. Trifenylfosfin användes som katalysator i detta system. Härdaren (HTP-305) var en fenol. Fenolisk epoxiharts (GT7255) köptes från HUNTSMAN Co., Pigment(L6900), som levererades av BASF Co., Avgasningsmedel och utjämningsmedel köptes från Aisitelun.

2.2 Syntes och karakterisering av CTBNEP-prepolymerer

Stökiometriska mängder av epoxihartser, CTBN och katalysator placerades i en kolv som upphettades och omrördes mekaniskt under omrörning vid 150 ℃ under 3.0 timmar. Reaktionen avbröts när syravärdet sjönk till 0. Prepolymererna markerades som C0, C5, C10, C15 och C20 (subskript är innehållet i CTBN). Den möjliga reaktionen visas i fig. 1.
FTIR-spektroskopi användes för att karakterisera strukturerna. FTIR-spektra registrerades med en FTLA2000-104 spektrofotometer i våglängdsområdet 4 500–500 cm−1 (ABB Bomem of Canada). Molekylvikterna och molekylviktsfördelningen för CTBN-EP-prepolymerer bestämdes med GPC. Tetrahydrofuran (THF) användes som elueringsmedel vid en flödeshastighet av 1.0 ml/min. Kolonnsystemet kalibrerades med användning av monodispergerade standardpolystyrener.

2.3 Framställning och karakterisering av härdningsfilmer

Fem härdningsfilmer innehållande 0 vikt%-20 vikt% CTBN framställdes. De beräknade mängderna av DGEBA (enligt formuleringen i Tabell 1) och HTP-305 omrördes vid 120 °C i 10 minuter för att få en homogen blandning. Blandningen hälldes i en förvärmd järnform härdad i en varmluftsugn vid 180 ℃ i 10 min och efterhärdades sedan i 30 min vid 200 ℃.

Dragtesterna utfördes på en KD111-5-maskin (KaiQiang Co., Ltd., Kina) med en tvärhuvudhastighet av 1 mm/min. Värdena togs från i genomsnitt tre prover enligt GB/2568-81. Förlängningen vid brytpunkten för provet utvärderades. Provets slaghållfasthet bestämdes på en MZ-2056-maskin med rektangulära prover på 40 mm × 10 mm × 2 mm. Testerna utfördes vid rumstemperatur och värden togs från i genomsnitt tre prover enligt GB/T2571-1995.

Glasövergångstemperaturerna för härdningsfilmerna bestämdes med en dynamisk mekanisk analysator (DMA). Mätningarna utfördes med en uppvärmningshastighet på 2 ℃/min från -90 ℃ till 180 ℃ vid en fast frekvensnivå på 1 Hz. Lagringsmodulen, förlustmodulen och förlustfaktorn erhölls med användning av dubbelt fribärande läge med ett prov av storleken 30 mm × 10 mm × 2 mm.

Svepelektronmikroskopi (SEM) utfördes (Quanta-2000 modell SEM, FEI of Dutch) med en elektronspänning på 10 kV. Proverna frakturerades under flytande kväve och behandlades först med toluen för att extrahera gummifasen innan de torkades under vakuum. Storleken och fördelningen av dispergerade partiklar bestämdes genom att ta en halvautomatisk bild.

Den procentuella viktminskningen och termiska nedbrytningsegenskaperna för preparerade prover utvärderades med en termogravimetrisk analysator (TGA) registrerad på Instrument (METTER Toledo of Switzerland). Mängden prov som togs var ungefär 5-10 mg i en platinaprovpanna. Uppvärmningshastigheten i varje körning hölls vid 10 ℃/min och temperaturområdet var omgivande till 800 ℃.