Einfluss organischer Additive auf die Stabilität einer polymerbeschichteten Grenzfläche

Die Bindungseigenschaften von Konversionsschichten auf Zirkonium- und Titanbasis wurden anhand von Modell-Konversionslösungen aus H2ZrF6 und H2TiF6 unter Zusatz verschiedener organischer Additive (PAA, PVA, PVP) bewertet. Makroskopische Prüftechniken wie Kontaktwinkel- und Abzugshaftungsmessungen wurden an verzinkten Stahlblechen durchgeführt. Ergänzend dazu wurden molekulare Studien an Modell-Zinksubstraten unter Verwendung von ATR-FTIR in der Kretschmann-Konfiguration durchgeführt.

Die makroskopischen und molekularen Ansätze zeigten eine gute Korrelation, was zeigt, dass ATR-FTIR in der Kretschmann-Konfiguration ein wertvolles Werkzeug ist, um grundlegende Erkenntnisse über die Phänomene der Metalloxid-Polymer-Grenzflächen zu gewinnen. Zirkonium-behandelte galvanisierte Stahlsubstrate zeigten eine höhere Bindungsaffinität für den Polyester Coil Coat Primer als titan-behandelte galvanisierte Stahlsubstrate. Das Vorhandensein von organischen Additiven verbesserte die Haftungseigenschaften nicht weiter. Organische Additive verbesserten jedoch zunächst die Grenzflächenstabilität von titanbehandelten Substraten.

Nachteilige Langzeitwirkung

Langfristig haben sich organische Additive jedoch als nachteilig für die Haftung des Polyester Coil Coatings erwiesen. Diese nachteilige Langzeitwirkung organischer Additive wurde ihrer selektiven Auflösung während des Eintauchens zugeschrieben und war bei Titan-Behandlungen am ausgeprägtesten. Die begrenzte Wirkung organischer Additive im Falle von Zirkonium-Behandlungen wurde auf den höheren Anteil chemischer Grenzflächenbindungen zurückgeführt sowie auf ihre Neigung zu Vernetzungsreaktionen, die zu einer Verschränkung von Polymerverbindungen in der Zirkoniumoxidstruktur führen.

Die Studie wurde veröffentlicht in Progress in Organic Coatings, Volume 146, September 2020.