This study analyzes the variation of some characteristics of polyester powder paints with the addition of different adhesion promoters. The insertion of additives influences on two factors: the increasing of bonds between substrate and resin and the decreasing of interfacial energy. It is observed the influence of adhesion on coating's mechanical properties and corrosion resistance. Furthermore, some tests are carried out on resins which are crosslinked at lower temperature to observe the modification of mechanical properties, particularly two heating cycles are used: the standard cycle (15 minutes at 180°C) and LTC cycle (low temperature curing), where sample is heated at 160°C. Impact test are carried out to observe the resilience of samples, while ¿T-bend¿ and deep drawing tests are used to analyze flexibility of varnish. Corrosion resistance analysis was performed with an apparatus for salt fog, while the adhesion was analyzed by the method of crosshatch. Paints are produced with different resins produced by Momentive Sant'Albano Stura (CN); while the matrixes of the varnishes are maintained constant. 4 families of resins are chosen, every family can react with a different crosslinker. The first screening shows a good relationship between the mechanical and adhesion properties of the coatings for all samples, but resins 7 and 8. These resins are the principal component of paints which are used for subsequent studies. In fact, the first sample shows a low adhesion between the resin and the metal substrate, while the second one shows a weak structure of polymer. The same additives are inserted in these resin to evaluate polymer's behavior variation with these additives and to understand if the mechanism is only influenced by the adhesion or also by other parameters. At lower temperature, the relation between the mechanical and adhesive properties of coatings is less pronounced; so an increasing of adhesion of resin to substrate does not imply an improvement of mechanical properties of resin. Initially, some polymers with special characteristics are used as additives in low percentage respect to resin, the first one is a hydroxylated polyester with a high hydroxyl number to increase bonds at the interface, while the second one is a semi-crystalline polymer to improve the wettability of the paint. Improvements in resilience and flexibility on smooth steel were observed with both these additives at standard crosslinking temperature. Unfortunately, there aren't advantages with more critical curing cycles. Other additive is thio-carboxylate functional organo-silane, which improvements the adhesion to aluminum in standard heating cycles, but the mechanical properties do not improve. Then, also some antioxidants are tested; but these additives show low results. According to bibliographic research, these molecules could increase corrosion resistance. Other additives are polyacrylates, which improve adhesion and mechanical properties of resins on aluminum by increasing the wettability and number of bonds at the interface. Last test is carried out on paint where a surfactant is added, the results are positive for different substrates according to the resin which is used. This study will show when there is a relationship between adherence and other properties of the coatings; furthermore, it evaluates possible additives for chosen resins, studying problems and mechanisms of action of these additives.
La tesi studia la variazione di alcune caratteristiche delle vernici poliestere in polvere con l'aggiunta di differenti promotori di adesione. L'aggiunta di promotori influisce principalmente su due fattori: l'aumento dei legami all'interfaccia e la diminuzione dell'energia interfacciale. Si è osservata l'influenza dell'adesione sulle proprietà meccaniche e sulla resistenza alla corrosione dei coatings prodotti. Inoltre, si è studiata la possibilità di diminuire la temperatura dei cicli di cottura mantenendo costanti le caratteristiche del coating, in particolare si è lavorato con cicli standard di 15 minuti a 180°C e con cicli LTC (low temperature curing) a 160°C. Le prove eseguite sono state quelle d'impatto, di ¿T-bend¿ e di imbutitura per osservare sia la resilienza, sia la flessibilità. Per l'analisi della corrosione è stato usato un apparecchio per la nebbia salina, mentre l'adesione è stata analizzata con il metodo della quadrettatura. Per la produzione delle vernici si sono usate diverse resine prodotte alla Momentive di Sant'Albano Stura (CN); mentre la restante composizione delle pitture è rimasta costante. Sono state scelte 4 famiglie di resine, diverse tra loro per la possibilità di reagire con differenti reticolanti. Il primo screening ha permesso di osservare una buona relazione tra le proprietà meccaniche delle vernici e le loro proprietà di adesione per tutti i campioni, a parte per la resina 7 e la 8, che saranno oggetto delle successive analisi. Infatti, il primo campione mostra un problema legato all'adesione della resina al substrato metallico, mentre il secondo ha un problema legato alla debolezza della struttura del polimero. Analizzando queste due resine in parallelo si è voluto verificare se gli additivi aggiunti influiscono solo sull'adesione o anche su altri parametri. Altra prova eseguita è stata quella di reticolazione a minore temperatura; in questo caso si ha una minor correlazione tra le proprietà meccaniche e quelle adesive, quindi l'aumento dell'adesione della resina al substrato non implica una miglior comportamento della resina. I primi additivi sono stati due particolari polimeri aggiunti in piccole percentuali al prodotto verniciante, uno è un poliestere molto ossidrilato per aumentare i legami all'interfaccia e uno è semicristallino, per migliorare la bagnabilità. Entrambi sembrano portare miglioramenti nella resilienza e nella flessibilità sull'acciaio non trattato a temperature di reticolazione standard; ma questi vantaggi non sono visibili con cicli di curing più critici. Altre prove sono state eseguite con un'organo-silano, il quale a cicli di cottura standard ha mostrato miglioramenti per l'adesione sull'alluminio, ma non per le proprietà meccaniche. Alcuni test sono poi stati eseguiti su degli antiossidanti; ma con scarsi risultati, anche se da bibliografia sembrano aver buone possibilità per la resistenza alla corrosione. Altri additivi sono stati dei poliacrilati, che hanno permesso un miglioramento di proprietà meccaniche e adesive sull'alluminio mediante l'aumento della bagnabilità e dei legami prodotti all'interfaccia. Infine, si sono eseguite delle prove con un tensioattivo, il quale ha mostrato di funzionare con diversi substrati. Questo studio ha permesso di confermare in quali casi è presente una relazione tra l'adesione e le altre proprietà delle vernici e a valutare possibili additivi per le resine prese in considerazione, studiandone i problemi e i meccanismi d'azione.
Additivi per il miglioramento dell'adesione al substrato per vernici poliestere in polvere
TERNAVASIO, MAURIZIO
2013/2014
Abstract
La tesi studia la variazione di alcune caratteristiche delle vernici poliestere in polvere con l'aggiunta di differenti promotori di adesione. L'aggiunta di promotori influisce principalmente su due fattori: l'aumento dei legami all'interfaccia e la diminuzione dell'energia interfacciale. Si è osservata l'influenza dell'adesione sulle proprietà meccaniche e sulla resistenza alla corrosione dei coatings prodotti. Inoltre, si è studiata la possibilità di diminuire la temperatura dei cicli di cottura mantenendo costanti le caratteristiche del coating, in particolare si è lavorato con cicli standard di 15 minuti a 180°C e con cicli LTC (low temperature curing) a 160°C. Le prove eseguite sono state quelle d'impatto, di ¿T-bend¿ e di imbutitura per osservare sia la resilienza, sia la flessibilità. Per l'analisi della corrosione è stato usato un apparecchio per la nebbia salina, mentre l'adesione è stata analizzata con il metodo della quadrettatura. Per la produzione delle vernici si sono usate diverse resine prodotte alla Momentive di Sant'Albano Stura (CN); mentre la restante composizione delle pitture è rimasta costante. Sono state scelte 4 famiglie di resine, diverse tra loro per la possibilità di reagire con differenti reticolanti. Il primo screening ha permesso di osservare una buona relazione tra le proprietà meccaniche delle vernici e le loro proprietà di adesione per tutti i campioni, a parte per la resina 7 e la 8, che saranno oggetto delle successive analisi. Infatti, il primo campione mostra un problema legato all'adesione della resina al substrato metallico, mentre il secondo ha un problema legato alla debolezza della struttura del polimero. Analizzando queste due resine in parallelo si è voluto verificare se gli additivi aggiunti influiscono solo sull'adesione o anche su altri parametri. Altra prova eseguita è stata quella di reticolazione a minore temperatura; in questo caso si ha una minor correlazione tra le proprietà meccaniche e quelle adesive, quindi l'aumento dell'adesione della resina al substrato non implica una miglior comportamento della resina. I primi additivi sono stati due particolari polimeri aggiunti in piccole percentuali al prodotto verniciante, uno è un poliestere molto ossidrilato per aumentare i legami all'interfaccia e uno è semicristallino, per migliorare la bagnabilità. Entrambi sembrano portare miglioramenti nella resilienza e nella flessibilità sull'acciaio non trattato a temperature di reticolazione standard; ma questi vantaggi non sono visibili con cicli di curing più critici. Altre prove sono state eseguite con un'organo-silano, il quale a cicli di cottura standard ha mostrato miglioramenti per l'adesione sull'alluminio, ma non per le proprietà meccaniche. Alcuni test sono poi stati eseguiti su degli antiossidanti; ma con scarsi risultati, anche se da bibliografia sembrano aver buone possibilità per la resistenza alla corrosione. Altri additivi sono stati dei poliacrilati, che hanno permesso un miglioramento di proprietà meccaniche e adesive sull'alluminio mediante l'aumento della bagnabilità e dei legami prodotti all'interfaccia. Infine, si sono eseguite delle prove con un tensioattivo, il quale ha mostrato di funzionare con diversi substrati. Questo studio ha permesso di confermare in quali casi è presente una relazione tra l'adesione e le altre proprietà delle vernici e a valutare possibili additivi per le resine prese in considerazione, studiandone i problemi e i meccanismi d'azione.| File | Dimensione | Formato | |
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