Untersuchung der härtungsinduzierten Eigenspannung in Epoxidbeschichtungen
Forscher haben die Auswirkungen von Epoxidbindemittel, Härter, Füllstoff, anfänglicher Lösungsmittelkonzentration, Härtungstemperatur und relativer Luftfeuchtigkeit auf die härtungsinduzierten Eigenspannungen in Epoxidbeschichtungen untersucht.
Die härtungsbedingten Eigenspannungen in Epoxidbeschichtungen werden in hohem Maße von der Art und Konzentration der Produktbestandteile und den angewandten Bedingungen beeinflusst. In der neuen Arbeit werden die Auswirkungen der Epoxid-/Vernetzerchemie, der Aushärtungstemperatur, der relativen Luftfeuchtigkeit, der Füllstoffbedingungen und der anfänglichen Lösungsmittelkonzentration auf die Entwicklung der Eigenspannung untersucht. Eine höhere Aushärtungstemperatur (35 oder 45 °C) führte zu einem geringeren Elastizitätsmodul und, trotz einer beschleunigten Aushärtungsreaktion und eines höheren Endumsatzes der Reaktanten, nur zu einem geringen Anstieg der durchschnittlichen Eigenspannung um 0,2 MPa. Eine Erhöhung der relativen Luftfeuchtigkeit (von 35 auf 60 %) führte ebenfalls zu einem geringeren Elastizitätsmodul sowie zu einer geringeren Volumenschrumpfung und Eigenspannung. Bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von 90 % war die Eigenspannung jedoch aufgrund eines erhöhten Endumsatzes der Reaktanten höher als bei 60 % relativer Luftfeuchtigkeit.
Leitlinien zur Vermeidung von Eigenspannungen
Das Vorhandensein von BaSO4– oder CaCO3-Füllstoff in der Formulierung verringerte den Endumsatz des Reaktanten und die Volumenschrumpfung, führte jedoch zu einem höheren Elastizitätsmodul und einer höheren Eigenspannung. Wenn die Lösungsmittelkonzentration von Null auf 20 Vol.-% anstieg, erhöhte sich der Endumsatz von 0,72 auf 0,85, obwohl durch die Lösungsmittelverdunstung eine zusätzliche volumetrische Schrumpfung auftrat, während die Eigenspannung von 1,25 auf 0,6 MPa sank. Die Studie enthält Richtlinien zur Optimierung von Beschichtungsformulierungen und Aushärtungsbedingungen, um Eigenspannungen zu vermeiden.
Die Studie wurde in Progress in Organic Coatings, Band 173, Dezember 2022, veröffentlicht.