[article]
| Titre : |
Simultaneous tracking of hardness, reactant conversion, solids concentration, and glass transition temperature in thermoset polyurethane coatings |
| Type de document : |
texte imprimé |
| Auteurs : |
Ting Wang, Auteur ; Juan José Segura, Auteur ; Erik Graversen, Auteur ; Claus Erik Weinell, Auteur ; Kim Dam-Johansen, Auteur ; Søren Kiil, Auteur |
| Année de publication : |
2021 |
| Article en page(s) : |
p. 349-359 |
| Note générale : |
Bibliogr. |
| Langues : |
Américain (ame) |
| Catégories : |
Analyse mécanique dynamique
Catalyseurs
Dureté (matériaux)
Fourier, Spectroscopie infrarouge à transformée de
Mesure
OrganostanniquesUn organoétain ou organostannique est un composé organique comportant au moins une liaison covalente entre un atome de carbone et un atome d'étain.
Il fait partie de la grande famille chimique des composés organométalliques.
L'atome de carbone lié à l'étain appartient souvent à un groupe de type éthyle, propyle ou butyle.
Les organoétains sont généralement peu solubles dans l'eau, mais très lipophiles.
Comme la plupart des composés organométalliques, les organoétains présents dans l'environnement sont souvent toxiques et écotoxiques. Les chimistes ont identifié plus de 260 composés organostanniques et 36 d'entre eux sont toxiques et écotoxiques. Tous, hormis les méthylétains ont une origine anthropique. Ils ont une longue durée de vie dans l'environnement.
Certains d'entre eux, les TBT (tributylétains, hautement toxiques pour de nombreux organismes marins, même à très faible dose, pour les algues et divers organismes marins dont les mollusques) ont été très utilisés dans les antifoulings, et sont particulièrement surveillés car hautement toxiques, rémanents dans les sédiments et sources d'imposex (changement de sexe) chez certaines espèces qui y sont exposées, dont chez des espèces commercialement importantes (bigorneau, buccin commun). (Wikipédia)
Réticulation (polymérisation)
Revêtements organiques
solvants
Thermodurcissables
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| Index. décimale : |
667.9 Revêtements et enduits |
| Résumé : |
In this work, the curing and hardness evolution of a two-component polyurethane (PU) coating in four different environments, three of which were solvent evaporation-suppressed conditions, were studied. In contrast to previous studies, the simultaneous use of Fourier-transform infrared spectroscopy, gravimetric analysis, and pendulum hardness allowed a transient mapping of the degree of isocyanate conversion, solids concentration, and coating hardness. Furthermore, to explore in more detail the coupling of the underlying mechanisms, the evolution in the average coating glass transition temperature was estimated by dynamic mechanical analysis, and the data was simulated using the so-called Kelley–Bueche equation. For the curing conditions investigated, the final coating hardness differed by a factor of two, with the lowest values obtained for the evaporation-suppressed conditions. Due to the isocyanate groups reaching full conversion for all four series, the reason for the lower hardness was attributed entirely to the plasticizing effect of residual solvent. Using a Kα value of 0.687 in the Kelley–Bueche equation, the coating glass transition temperature as a function of the PU volume fraction could be successfully simulated and was found to increase from about 282 K at a volume fraction of 0.79 to 319 K at one of 0.93. In addition, when the experimental temperature was lower than the coating glass transition temperature, a proportional increase in the pendulum hardness with the reciprocal loss factor was seen. The effects of catalyst concentration in the coating were also investigated, and this parameter was found to have a strong influence on both the surface conversion, the solids concentration, and the coating hardness. A too fast curing rate shortens the time to vitrification, after which the solvent evaporation rate becomes diffusion-controlled and very low, leading to higher residual solvent contents and significantly lower hardness values. The results obtained provide guidelines for how to optimize ventilation conditions during the curing of solvent-based, thermoset PU coatings. |
| Note de contenu : |
- OVERVIEW OF THE MECHANISMS UNDERLYING SIMULTANEOUS SOLVENT EVAPORATION AND CHEMICAL CURING OF A THERMOSET PU COATING
- EXPERIMENTAL : Sample preparation - Curing conditions - Experimental procedures - FTIR spectroscopy of the coating samples - Pendulum hardness measurements - Dynamic mechanical analysis
- RESULTS AND DISCUSSION : FTIR analysis - Effect of curing conditions on hardness - Effect of residual solvent concentration on the mechanical properties - Effect of catalyst concentration on hardness of coatings
- Table 1 : The four different curing conditions used in the experiments
- Scheme 1 : Crosslinking reaction of an isocyanate and a polyol to form a urethane linkage. R and R' symbolize alkyl or aryl groups |
| DOI : |
https://doi.org/10.1007/s11998-020-00407-3 |
| En ligne : |
https://link.springer.com/content/pdf/10.1007/s11998-020-00407-3.pdf |
| Format de la ressource électronique : |
Pdf |
| Permalink : |
https://e-campus.itech.fr/pmb/opac_css/index.php?lvl=notice_display&id=35599 |
in JOURNAL OF COATINGS TECHNOLOGY AND RESEARCH > Vol. 18, N° 2 (03/2021) . - p. 349-359
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Simultaneous tracking of hardness, reactant conversion, solids concentration, and glass transition temperature in thermoset polyurethane coatings in JOURNAL OF COATINGS TECHNOLOGY AND RESEARCH, Vol. 18, N° 2 (03/2021)
