TETA ühilduvus epoksi süsteemides värvainetega ja värvidega

Kuidas TETA interakteerub anorgaaniliste värvainete pinnaga

Amin–hüdroksüül- ja amin–silanool-kondensatsiooniteed metalloksiidvärvainetel

Trietüleentetramiin, mida tuntakse tavaliselt lühendiga TETA, moodustab kondensatsioonreaktsioonide teel tugevad keemilised sidemed anorgaaniliste värvainetega. Need toimuvad siis, kui TETA primaarsed amiinigrupid reageerivad metalloksiidide (nt titaandioksiidi (TiO2) või rauaoksiidi (Fe2O3)) pinnal esinevate hüdroksüülgruppidega (-OH), moodustades stabiilsed NH2...O==M sidemed. Sekundaarsed amiinigrupid osalevad ka silanoolgruppide (Si-OH) lisandumisel silitsiumpõhiste värvainete pinnale. Kuna TETA-l on neli funktsionaalset rühma, saab see üheaegselt moodustada mitu kinnituspunkti, loodes sellega liideses mingi taolist ristseotud võrku. Nende reaktsioonide kiirus järgib seda, mida teadlased nimetavad Langmuiri tüüpi kinetikaks, st reaktsioonid kiirenevad, kui temperatuur tõuseb umbes 60 °C üle. Võrreldes ühefunktsionaalsete amiinidega vähendab see mitmepunktne seondumine epoksi süsteemides värvaine kuhjumist oluliselt, muutes segu seetõttu palju stabiilsemaks ja tõhusamaks.

Konkureeriv adsorptsioon: TETA vs niiskus pigmentide piirpindadel

Niiskus konkureerib tugevalt TETAga adsorptsioonikohtade eest pigmentide pinnal, vähendades efektiivset sidumist 40–60% juhul, kui suhteline niiskus on 65%. Adsorptsiooni tasakaalule tuleb vastavalt modifitseeritud BET-mudelile:

Kuigi vesi seondub kiiremini füüsikaadsorptsiooni teel (aktiveerimisenergia: 10–15 kJ/mol), domineerib TETA keemilises adsorptsioonis oma kõrgema aktiveerimisbarjääri tõttu (25–35 kJ/mol). Optimaalse piirpinna sidumise saavutamiseks tuleb pigmente ette kuivatada kuni ≤0,5% niiskussisalduseni – tagamaks, et amiinrühmad saaksid ligi reageerivatele pinnakohadele ilma konkureeriva hüdraatsioonita.

TETA kui pinnamoodifikaator pigmentide paremaks jaotumiseks

Juhtumiuuring: TETA-meediaaniline TiO2 stabiilsus bisfenool-A epoksiühendites

TETA parandab TiO2 jaotumist bisfenool-A epoksisüsteemides peamiselt pigmenti ja polümeeri vaheliste vesiniksidemete ja elektrostaatiliste jõudude tõttu. Molekuli polüamiin-struktuur toimib põhimõtteliselt kaitsekihina, loodes nii füüsilist ruumi kui ka elektrilaenguid, mis takistavad osakeste kokkuagunevat. Mida see praktikas tähendab? Me näeme mõningaid reaalseid eeliseid: umbes 15–20 protsenti parem katvus, viskoossuse kõikumine töötlemisel vähenes ligikaudu 30 protsenti ning UV-valgusega 1000 tundu pidevalt kokku puutumisel säilitatakse umbes 95 protsenti algsest värvipüsivusest. Ja veel üks pluss: need parandused pikendavad tegelikult katekoostise kasutegelikku eluiga ilma, et lõppkile oleks muutunud pehmemaks või keemiliselt vähem vastupidavamaks – see on täiesti oluline tõsiste tööstuslike rakenduste jaoks, kus kvaliteet on kõige tähtsam.

Võrdlev jõudlus aminosilaanidega savi eksfolieerimisel

Nanosaametel modifitseerimisel ületab TETA tavapäraseid aminosilaane eksfolieerimise efektiivsuses. Selle kompaktne, paindlik mitmepiirne struktuur tungib savikihtide vahele tõhusamalt kui suuremad silaanid, saavutades epoksi komposiitides 50% kõrgema aspektisuhu jaotuse. Eelised hõlmavad:

• 25% suuremat pingemooduli tugevdust sama koormuse korral
• 40% madalamat hapniku läbitavust
• Küttumine 120 °C juures (võrreldes aminosilaanidega 150 °C juures), mis parandab energiatõhusust

TETA vältib aminosilaanidega seotud silanooli kondensatsiooni kõrvalreaktsioone ja näitab kiiremat difusioonikinetikat. Termograavimeetriline analüüs kinnitab paremat termilist stabiilsust: TETA-ga modifitseeritud nanokomposiitid säilitavad oma terviklikkuse kuni 300 °C-ni – 35 °C võrra kõrgemal kui silaaniga töödeldud analoogid lagunevad.

TETA mõju liitumispinna kleepuvusele ja katte omadustele

Liitumispinna tugevuse suurenemine TETA-ga kütteepoksi kattematerjalides (DMA/AFM tõendid)

TETA-liitumine suurendab tõepoolest oluliselt epoksi ja värvainete vahelist sidet, moodustades tugevad keemilised sidemed hüdroksüülgruppidega pinnal, eriti silikoonipõhiste materjalide puhul. Kui me teeme dünaamilise mehaanilise analüüsi (DMA) teste, näeme tavaliselt umbes 15–22 protsendilist parannust klaasüleminekutemperatuuris võrreldes tavaliste amiinhärdijatega. See Tg-tõus viitab sellele, et materjalis toimub lihtsalt rohkem ristseost. Ka atomjõumikroskoopia (AFM) all vaadeldes saame teistsuguse pildi. Mõõtmised näitavad, et liidese piirkonnas neelatakse umbes 40% rohkem energiat. Miks? Sellepärast, et TETA-s olevad paindlikud amiinahelad suudavad mehaanilist koormust vastu pidada ilma lagunemata. Ja need parandused ei ole mitte ainult teoreetilised – reaalmaailmas tehtud kleepuvuse testid kinnitavad seda, mida me laboris andmetes näeme.

See liidese tugevdus takistab mikropragu teket ja levikut soojusvahelduse tingimustes (−40 °C kuni 85 °C) – see on kriitiline rikkelennundus- ja merendusrakendustes, kus delamineerumine algab sageli pigmendi ja polümeerse resiini piiril. AFM-faasipildistus kinnitab mikrotühimike peaaegu täielikku puudumist, rõhutades TETA rolli vigadele kalduvate liideste elimineerimisel.

KKK-d

Mis on trietüleentetramiin (TETA)?

TETA on keemiline ühend, millel on neli amiingruppi ning mida kasutatakse tavaliselt selle tugeva seondumisvõime tõttu anorgaaniliste pigmenditega kondensatsioonreaktsioonide kaudu.

Kuidas parandab TETA epoksi süsteemide formulatsioone?

TETA vähendab pigmendi kuhjumist mitmepunktilise sidumise teel, suurendades nii formulatsioonide stabiilsust kui ka tõhusust.

Miks on niiskus TETA adsorptsiooni puhul mureküsimus?

Niiskus konkureerib TETAgaga adsorptsioonikohtade eest, eriti kõrges õhuniiskuses, mis võib vähendada selle tõhusust pigmendi pinnaga seondumisel.

Millistes rakendustes on TETA kõige kasulikum?

TETA on eriti kasulik tööstuslikutes rakendustes, kus soovitakse parandatud pigmentide jaotust, katekihi toimivust ja piirpinnase tugevust.