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降低冷暖成本的建筑涂料

为了让人们欣赏能够降低冷暖成本的建筑涂料, 了解美国能源消费的基本原理是很重要的. 根据美国.S. 能源信息服务, 美国40%的能源消耗用于住宅和商业建筑的供暖和制冷. 对于房主来说,他们平均能源账单的25%是用于制冷. 考虑到这些事实,消费者欣赏涂料配方商所能提供的任何效率.

传热机制

在考虑如何设计涂料以节省加热和冷却成本之前, 研究它是有益的 传热 机制: 辐射、传导和对流.

辐射

如图1所示, 辐射 是光能以射线或波的形式通过空间的发射和传播:

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图1 -辐射光谱1

如图2所示,颜料可以吸收或反射 太阳红外能量 根据它们的颜色.  例如,如果颜料 吸收 红外(IR)能量(如传统的深色颜料), 十大彩票平台可以看到涂层基材的热量积聚. 如果颜料 反映了 在红外线下(如白色和较浅的颜色),十大彩票平台看到温度升高的幅度较低.

为了说明, 在环境温度为20℃时,钢结构建筑的表面涂成白色后,仍保持在20℃左右, 而漆成黑色时,表面温度约为35°C.

 

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罗恩Lewarchik,文章作者 & 十大靠谱彩票平台主席

作为特约撰稿人, 关于涂料工业中配方师相关主题的文章. 他还担任Prospector材料搜索引擎的顾问, 就数据库中与优化和组织材料相关的问题提供建议.

金属表面处理-成功性能的关键

无论什么金属表面都需要油漆, 成功的表演始于适当的清洁和 表面处理. 本文将集中讨论在制造过程中确保成功所必需的基本问题 金属处理 及合成涂层性能. 由于有数百种表面处理方法,十大彩票平台将解决影响的主要因素 磷酸金属预处理 哪一种是最广泛使用的预处理化学物质. 磷化处理用于钢、锌和铝基体.

预处理过程 对于金属表面提供多重好处,因为它是油漆分层系统的基础. 一种高质量的金属处理工艺 提高附着力 通过在金属和涂料层之间提供更均匀的表面和提供更大的 耐蚀性 减少对漆膜的破坏.

表一:磷酸盐预处理的典型喷雾或浸泡工艺

处理步骤顺序目的化学物质潜在的问题(S)
1. 清洗(见 无花果我 & II)去除土壤, 轧机油, 润滑油和拉丝剂, 金属氧化物的溶解, 沉淀硬水沉积物碱性清洗剂
  1. 不完全去除,合成油比天然油更难去除
  2. 污染清洗过程,清洗化学品花费
  3. 温度过低
  4. 可怜的坦克维修
  5. 机械作用不足
  6. 改变时间、温度、压力(用于喷雾清洗剂)或清洗剂浓度
2. 水冲洗(年代)清除残留的洗涤剂和沉淀物优质自来水和/或反渗透(R/O)水
  1. 从清洗过程中拖出水敏感沉积物
  2. 含有硬水的自来水可能会在金属表面沉积水溶性化合物
3. 护发素冲洗干净(见 图3)用于在金属表面发展合适的磷酸盐晶体胶体钛盐和添加剂Ti胶体的失稳:

  1. pH值过低或过高
  2. 高温
  3. 污染
  4. 水质差(太硬)
4. 磷酸步骤(见 图4)形成微晶涂层,增强涂料附着力和耐腐蚀性
  1. 磷酸和硝酸
  2. Zn, Ni, Mn, Fe阳离子
  3. 氟,表面活性剂和促进剂
  1. 必须不断清除磷酸铁泥以达到适当的控制
  2. 确保容器工艺的最佳再循环速率或喷涂工艺的最佳喷嘴压力
5. 冲洗阻止金属表面的化学反应水必须是干净的
6. 冲洗后填充预处理的空隙Hexafluorozirconqic酸适当控制pH、时间、温度和压力(喷雾)
7. 去离子的(D.I.冲洗(年代)清除任何残留的化学物质,并为涂层提供一个干净的表面D.I. 再循环冲洗,然后是D.我冲洗从之前的步骤中保留化学物质和其他污染物. 答案:D.I. 维持水质

 

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乳液聚合的基本原理

本文将详细介绍 乳液聚合. 乳液聚合 是由固特异轮胎公司开发的 & 1920年代的橡胶公司. 乳液聚合过程产生 乳胶粒子, 哪一种聚合物分散在水中. 水性涂料主要使用 乳液聚合物 全球范围内使用的最大类型的涂料技术是否会继续增长,以占整个涂料市场的百分比.

在乳液聚合中,单体首先分散在水相中. 引发剂自由基在水相中产生,并迁移到被单体分子膨胀的肥皂胶束中. 随着聚合的进行, 更多的单体迁移到胶束中,使聚合得以继续.

图1

因为在终止之前胶束中只有一个自由基, 可能有很高的分子量.,约1,000,000或更高. 与聚合物溶液, 乳胶的粘度取决于颗粒分散在介质中的粘度(连续介质)。. 加入链转移剂以控制分子量. 所制得的乳化液颗粒为 油水乳状液. 水溶液中的单体.

一种不太常用的乳剂技术叫做 逆乳液聚合 过程包括将单体的水溶液分散到非水相中.

乳液聚合可以使用 批处理, 半连续过程 或连续的过程. 商业乳胶聚合物 都是使用 半连续的或连续的过程 而不是简单的批处理过程,因为简单的乳化液批处理过程产生的热量在大型反应容器中是不可控的. 在半连续批处理过程中, 单体和引发剂按比例和控制的速度加入,以便快速聚合发生. 在这个方法中, 单体浓度低, 也被称为单体不足条件, 方便温度控制. 使用a开始聚合也是很常见的 种子乳胶.

持续的过程, 反应系统被连续地喂给, 且远离, 一种适当的反应器,其速率使在任何时刻进行反应的系统的总体积保持恒定.

 

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使用效果颜料无限涂料设计的可能性

Effect pigment, UL Prospector, Ronald Lewarchik, 2016年5月: 效果颜料 提供无限的颜色和效果阵列,使涂料的设计具有无限的可能性. 这些效果包括灯光闪烁的错觉, 金属反射, 干扰闪耀和颜色变化和光泽随观看角度和光源的变化.

它们被用于各种涂料中, 包括汽车行业, 纪念性和小型建筑以及其他工业和产品加工应用. 色素可以根据其反射光的能力大致分类:吸收, 金属和干扰.

传统的有机颜料和无机颜料分为两类 吸收颜料, 因为它们吸收入射到它们表面的特定波长的光. 颜色的感觉是由反射的可见光的剩余部分产生的,这部分光产生了十大彩票平台所观察到的颜色.

例如,一个 喹吖酮红色颜料 反射产生红色的部分光,并吸收其余的光能. 二氧化钛 反射所有的光而不吸收,而 炭黑 吸收一切而不反射任何东西. 因为它们有吸收光线的能力, 吸收色素不显示金属光泽或彩虹色,因此 一维 它们与光相互作用的能力.

金属颜料 由微小的扁平铝片组成, 青铜, 锌, 铜, 银或其他金属,反射光从而产生金属光泽. 这些颜料 两个维 or 金属颜料.

获得材料数据 干涉颜料由不同层次的颜料组成 金属氧化物 放置在 云母,一种天然矿物质. 照射在这些颜料表面的光线会发生折射, 被组成颜料的层所反射和散射. 通过反射光的叠加(或干涉), 创建了一个不断变化的颜色数组, 从反射角上看到的颜色最强烈.

由于它们的几何形状,通常是一个具有高纵横比(宽高比)的血小板,所以在如何与光相互作用方面,效果颜料是独特的。. 这取决于具体的技术, 可以创建各种各样的颜色和效果, 如干扰微光, 颜色旅行效果或金属反射.

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丙烯酸树脂的基本面

丙烯酸树脂基础,UL勘探者,Ronald Lewarchik, 2016年4月:

涂料使用 丙烯酸树脂 涂料行业的聚合物技术是否处于领先地位. 从历史上看 醇酸 几十年来,饰面在涂料中一直处于领先地位. 丙烯酸用于建筑涂料, 原厂设备加工,包括汽车(OEM)和再加工, 以及特殊用途涂料.

丙烯酸树脂主要是以 丙烯酸酯异丁烯酸甲酯 并提供良好的耐候性, 耐水解, 外部应用的光泽和颜色保持. 由于它们的通用性和性能, 丙烯酸涂料占所有涂料的25%以上,全球销售额接近250亿美元. 丙烯酸树脂可以是热塑性树脂或热固性树脂,并用于有机溶剂中, 水传播的, 粉末和辐射固化涂料

表I -非功能均聚物的Tg
表I -非功能均聚物的Tg

使用丙烯酸树脂的三大类液体涂料包括 热塑性塑料,热固性和水性. 许多丙烯酸树脂也可能包括其他乙烯基单体,如 苯乙烯 or 醋酸乙烯酯 主要是为了降低成本. 丙烯酸单体的Tg低于类似甲基丙烯酸酯单体(例如,比较丙烯酸正丁酯和甲基丙烯酸正丁酯的Tg见表I和表II). 如表二所示, 可选择用于合成树脂的单体的玻璃化转变温度,以增强包括耐候性在内的多种性能, 抗湿性, 氧气渗透, 灵活反应, 治疗和硬度. 除了, 丙烯酸可以与各种单体功能化,以提高对金属的附着力, 或与氨基质体或异氰酸酯交联物反应.

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表二Tg与物理性能的关系

热塑性丙烯酸聚合物 (TPA)一般具有优良的性能,包括外观耐久性. 这种树脂在50年代至70年代广泛应用于汽车OEM和Refinish面漆中, 但它们的使用已经急剧下降,因为提供性能所需的高分子量, 它们需要大量的有机溶剂才能实现空气雾化喷雾应用. 因此,这些涂料适用于约20%重量的固体. 热塑性树脂通常使用高浓度的甲基丙烯酸甲酯 聚合物 骨架提供优异的硬度和外观耐久性.

图一-聚甲基丙烯酸甲酯和聚甲基丙烯酸甲酯的结构 
图一-聚甲基丙烯酸甲酯和聚甲基丙烯酸甲酯的结构

热固性丙烯酸树脂(TSA) 是否设计了功能单体,使其在受热或受潮时既能与自身发生反应, 或与交联剂的交联剂形成交联膜. 热固性树脂作为一组具有较低的分子量,因此具有较高的应用固形物. 一次交联, 作为一个类别,他们提供的薄膜具有优良的耐有机溶剂, 当暴露在中等高温下时,不会像热塑性塑料那样明显软化.  具有官能团的丙烯酸单体的例子,可用于功能化丙烯酸聚合物,以提供性能,如交联, self-crosslinking, 改善附着力或颜料润湿提供在表III.

表III -功能丙烯酸单体 
表III -功能丙烯酸单体

能够功能化丙烯酸树脂与广泛的活性部分提供了定制树脂主干性能的能力,以提供更好的粘附在各种基材上, 改善颜料润湿和/或提供交联或自交联的能力. 其他 丙烯酸单体 也可给予磺酸,或磷酸功能的丙烯酸树脂.

能够功能化丙烯酸树脂与广泛的活性部分提供了定制树脂主干性能的能力,以提供更好的粘附在各种基材上, 改善颜料润湿和/或提供交联或自交联的能力. 其他 丙烯酸单体 也可给予磺酸,或磷酸功能的丙烯酸树脂.

氨基甲酸酯功能丙烯酸酯也可以制成,例如通过异氰酸酯功能丙烯酸酯与羟基丙酯反应. 功能化丙烯酸树脂的许多类别用于汽车OEM和修补透明漆,以提供良好的抗mar结合, 耐化学性和光稳定性.

 

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醇酸树脂技术基础

掌握醇酸树脂技术的基本原理

虽然醇酸不再是涂料中体积最大的树脂类型, 它们在涂料工业中仍然扮演着重要的角色, 不仅仅是因为它们的多样性, 还因为他们使用了大量的可再生材料.

这个词 醇酸 是从酒精和酸中提取的.

醇酸是由之间的缩合反应制备的 多元醇, 二羟酸脂肪酸. 所述脂肪酸部分来源于植物物质,是一种可再生资源. 醇酸的主要性能特点包括改善表面润湿性(从底物和颜料的生物基脂肪酸部分)和降低成本(也主要从脂肪酸部分)的能力。. 使用最广泛的 多元醇 其中甘油、季戊四醇和丙三醇使用最为广泛 二羟酸 邻苯二甲酸酐和异酞酸.

醇酸图一更新

天然产生的油以甘油三酸酯的形式存在. 甘油三酸酯 是甘油和脂肪酸的三酯吗. 甘油三酯可以是干性油,但很多不是. 干性油与氧反应生成1,4 -二烯. 天然产生的油是由混合甘油三酯和作为甘油分子一部分的不同脂肪酸组成的混合物.

其中一些甘油分子由较高百分比的脂肪酸和大量的非共轭不饱和二烯丙基亚甲基组成,从而提高了干燥能力. 例如, 亚油酸 有一个活性的二烯丙基(-CH=CH - CH2 -CH=CH -), 而亚麻酸有两个活性亚甲基. 此外,为了提高干燥速度,醇酸可以用乙烯基改性 甲苯 or 苯乙烯 以增加热重,从而减少达到给定硬度所需的时间. 如果醇酸油的含量超过60%,则称为长油醇酸. 如果在40%到60%之间, 它被称为中油醇酸, 那些少于40的被认为是短油醇酸. 根据脂肪酸含量计算油长百分比的公式如下:

醇酸2

除油量以及醇酸功能成分的选择, 油的类型对干燥时间和性能有深刻的影响.

脂肪酸 被进一步分为 干燥、半干燥和不干燥. 如果非共轭油的干燥指数较高,则可视为干性油, 计算如下, 大于70. 数量越高亚麻 亚麻油酸 含量越高,干燥指数越高:醇酸3

尽管干燥速度随着亚麻含量的增加而提高, 外部白色涂料的泛黄率也较大. 相应的, 醇酸使用红花和葵花籽油,提高了抗黄变能力,因为它们的亚麻含量较低.

醇酸4醇酸5

除了根据油的长度和脂肪酸的种类对醇酸进行分类, 醇酸也分为 氧化和non-oxidizing 类别. 氧化醇酸通过复杂的多级自氧化机理交联, 而非氧化醇酸不交联,因此是热塑性的,除非其可用的羟基与氨基质体交联(热固化)或 异氰酸酯 交联剂(环境治愈).

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UV-LED固化涂料提供高速光固化过程

UV-LED固化涂料提供了一种高速光固化工艺,与传统的固化工艺相比有许多优点. 多个优势包括 高速, 较低的能量需求, 很少或没有VOC, 更少的生产空间, 减少灰尘收集, 高质量的完成, 快速处理 以及一些紫外线技术的即时开关也加快了生产和节能. UV 可治愈的 油漆自20世纪60年代以来就已经存在了,它是基于包括自由基和阳离子引发的链式聚合反应. As the majority of 涂料 for UV cure 涂层 utilize free radical 聚合物ization (>90% of market), 本文主要讨论由光引发剂引发的自由基聚合(图. 1):

图1牧师

在UV/EB固化涂料中使用的不饱和类型如表I所示, 目前最大的一种是丙烯酸酯.

表I - UV/EB固化中使用的不饱和类型
表I - UV/EB固化中使用的不饱和类型

的光

主要考虑光引发剂吸收曲线的两种不同特性. 第一个, PI和second所吸收的光的最大波长(λ Max)是多少, 吸收强度(摩尔消光系数). 的光 在300 nm到450 nm的长波波长下,用于固化着色膜的研究通常比用于固化透明配方的研究具有更高的摩尔消光系数. 最大限度地提高治疗和效率, 由于不同的灯有不同的光谱输出,PI的吸光度必须与灯的光输出相匹配(见表一). 在较厚的涂料中,波长较长的光对增强固化也很重要. 新的PI也使色素涂料的配方成为可能,除了透明涂料. 受颜色影响的一般治疗方法, 聚氯乙烯, 图中总结了颜料颗粒大小和膜厚. 2:

图2 - UV固化注意事项
图2 - UV固化注意事项. 图片:汽巴-盖基文学

主要有两种类型的自由基 光引发剂,I型和II型. I型光引发剂在照射下发生裂解,形成两个自由基. 正常情况下,这些自由基中只有一个具有活性,从而引发聚合. 1-羟基环己基苯基酮是一种应用广泛的I型PI. II型光引发剂在照射后形成激发态, 从供体分子中提取一个原子或电子(增效剂). 供体分子依次引发聚合. 广泛使用的II型光引发剂的一个例子是二苯甲酮. 三级 当它们与二苯甲酮反应时通常用作增效剂, 同时也延缓了氧对聚合的抑制作用. 当需要考虑气味和可萃取性时,使用丙烯酸叔胺化合物. 氧气 can also inhibit cure especially in thin films; to counteract oxygen inhibition, 涂料可以使用胺增效剂, 在氮气气氛下固化, 添加蜡, 高引发剂浓度, 更强的紫外线, 和/或表面活性剂.

 

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汽车涂层失效案件的专家证人

汽车涂层失效案例专家证人

挑战:

在一宗涉及一家全球主要涂料供应商的水性汽车修补涂料生产线涂层失效的诉讼中,原告要求在涂层失效方面有专家证人来调查索赔, 提供专家报告, 宣誓作证并提供庭审证词.

行动:

Che云母l Dynamics进行了广泛的研究和测试,以评估失败是如何发生的,并建立其可重复性. 一旦证明失败,十大靠谱彩票平台提供了彻底的专家证人支持.

结果:

陪审团裁定被告犯有欺诈和歪曲产品性能属性罪,原告胜诉. 原告被判赔偿数百万美元.

惰性颜料

惰性颜料:提高油漆性能的无形因素

惰性颜料几乎不吸收光线, 因此, 在固化的漆膜上, 从颜色角度看不突出. 惰性颜料的折射率与涂料中所用颜料的折射率相似, 所以它们提供很少的光散射. 然而, 与不透明颜料一起使用, 它们可以以较低的成本提供增强的不透明度. 惰性颜料也被称为填充剂或填充剂,因为它们通常成本较低,并且在漆膜中占体积. 它们提供的其他有价值的功能包括改善机械性能, 流变学调整, 光泽调整, 以及加强屏障保护.

影响油漆性能的惰性颜料的关键特性

  • 矿物学 -化学成分,晶体结构,莫氏硬度(图. I)
  • 物理特性 -亮度,折射率,pH值,惰性,吸油性,纯度和可溶性盐的存在
  • 粒子指标 -粒度、形状、粒度分布和纵横比
图1 -矿物的莫氏硬度
图1 -矿物的莫氏硬度

每一个图我, 滑石粉是改善底漆表面砂光性能的较好的填充颜料, 而一个  石英(SiO)等颜料2)由于硬度增加,可在室内建筑墙漆中提供更好的耐擦洗性.

的 化学成分 一种颜料的颜色也可以在决定其对性能的整体影响上发挥巨大的作用. 例如,碳酸钙的外部 乳胶 油漆遇酸雨会降解, 产生二氧化碳和碳酸钙, 是水溶性的. 这反过来导致涂膜具有多孔性,碳酸钙迁移到涂膜的表面, 形成一层薄薄的不溶性霜 碳酸钙.

颜料 当pH值小于7时,用于金属底漆会加剧腐蚀.  在色素中会增加酸性, 而钙, 钾, 钡, 钠提供碱度. 如果一种颜料含有 可溶性盐, 这些盐暴露在湿气中会导致起泡.

 

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用太阳反射涂层来防热

太阳反射涂料-深潜水

根据美国环保署的统计,美国每年大约花费400亿美元.S. 空调建筑. 的公司 太阳能反射颜料 可以降低美国空调建筑的成本.S. 超过80亿美元.

图1:SolarReflective
图1:太阳能反射

暴露在阳光下, 大家都知道浅色, 特别是白色的, 保持比深色表面凉爽. 深色,尤其是黑色,会吸收红外线光能,导致衬底变暖. 被吸收的光能的多少取决于颜色.

在外部环境中决定物体温度的其他因素, 除了它的颜色和 太阳能反射率, 包括它的发射率,对流和传导. 进一步说明, 图1表示环境空气温度为20℃时的情况, 白色物体将保持在20°C左右, 而对于钢铁建筑的涂层表面来说,黑色物体的温度约为35°C.

然而,如果涂覆的基材是木材,那么同样的黑色涂层的表面温度约为65°C, 塑料或隔离钢板. 关键的定义:

总太阳能反射率 -表面反射的太阳辐射量,以百分数计算.

热发射率 -材料自身散热的能力,或者更确切地说,散热的能力.

对流 -与基板上方空气的能量交换.

传导 -与衬底表面下直接层的能量交换.

为了更好地理解为什么颜色在阳光下显示出不同的加热/冷却特性, 检查自然光谱是必要的. 太阳辐射以三种不同的波长包到达地球表面. 这些光包包括紫外光(UVA 280 - 315nm), 及UVB 315 - 400nm), 可见光(400 - 700 nm)和红外光(近红外和远红外)在700 - 2500 nm之间. 人眼主要看到光谱中可见部分的光,从而产生颜色. 一些动物物种,如鸟类,可以看到光谱中紫外线部分的光.

太阳辐射光谱
无花果. 2太阳辐射光谱

图2显示了太阳辐射的自然光谱. 5%的光能是紫外线, 46%是可见光, 剩下的49%是红外线光能. 颜料 能吸收或反射 太阳红外能量 resulting in 1) heat build-up of the coated substrate if the pigment 吸收 IR energy (for example conventional darker 颜料); or 2) little or no increase in temperature if the pigment 反映了 IR light (for example white 和 lighter colors).

太阳红外能量 (700 – 2,500纳米)不同于室内空间中热物体发出的红外能量, 如加热器. 红外能量在1200纳米以上的远红外范围内被发现.

 

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