Jozef Theresia Huybrechts

Branching theories and thermodynamics used to help designing precursor architectures and binder systems

SummariesCross-linking hydroxy-functional stars and copolymer precursors with a triisocyanate and associated structural changes were studied theoretically and experimentally. The model of network formation was based on the statistical generation of structures from units which were in different reaction states. The differences in gel point conversion and cross-link density were interpreted in terms of precursor functionality and functionality distribution, and differences in the reactivity of functional groups. Hydroxy-functional copolymer systems containing precursors of the same number-average functionality gel at lower conversions than stars which are monodispersed mainly due to functionality distribution. The structure of copolymers characteristic of several internal cross-links contributes more to the concentration of elastically-active network chains than stars with a single cross-link. Cyclization accompanies intermolecular cross-linking; its intensity is higher for copolymer systems compared with stars.RésuméOn a étudié des étoiles réticulantes à fonction hydroxy et des précurseurs polymériques qui avaient subi des changements de structure dus à un triisocyanate et des changements de structure associés. Ces études étaient théoriques et expérimentales. Le modèle de la formation du réseau était basé sur la génération statistique de structures à partir des unités qui étaient dans des états de réaction variés. Les différences de la densité de la réticulation et de la conversion au point de gél étaient interprétées du point de vue fonctionnalité précurseur, distribution de la fonctionnalité et différences de la réactivité des groupes fonctionnels. Les systèmes copolymériques à fonction hydroxy et contenant des précurseurs de la même fonctionnalité moyenne en nombre gélifient à des conversions plus basses que les étoiles qui sont monodispersées, principalement à cause de la distribution de la fonctionnalité. La structure des copolymères, c’est-à-dire la pluralité de leurs reticulations internes, contribue plus à la concentration des chaines de réseau qui sont plus actives élastiquement que les étoiles avec leur seule réticulation. La cyclisation accompagne la réticulation inter-molaire : son intensité est plus élevée pour les systèmes copolymériques que pour les étoiles.ZusammenfassungDie Kreuzverbindung von hydroxyfunktionellen Stem- und Kopolymerausgangsstoffen mit einem Triisozyanat und die damit verbundenen strukturellen Veränderungen wurden theoretisch und experimentell studiert. Das verwendete Modell der Netzwerkbildung basierte auf statistisch generierten Strukturen von Einheiten in verschiedenen Reaktionszuständen. Die Unterschiede in der Gelpunktumwandlung und Kreuzverbindungsdichte wurden durch die Ausgangsstoffunktionalität und Funktionalitätsverteilung, sowie durch Unterschiede in der Reaktivität der funktionellen Gruppen interpretiert. Hydroxy-funktionelle Kopolymersysteme, die Ausgangsstoffe mit der gleichen durchschnittlichen numerischen Funktionalität gellieren bei niedrigeren Umwandlungen als Sterne, die durch ihre funktionelle Distribution größtenteils monodispergiert sind. Die für mehrere interne Kreuzverknüpfungen typische Kopolymerstruktur trug mehr zur Konzentration von elastisch aktiven Netzwerkketten bei als Sterne mit einer einzelnen Kreuzverknüpfung. Die Zyklisierung geht mit intermolekularen Kreuzverknüpfungen einher; die Intensität ist grösser für Kopolymersysteme als für Steme

Scratch-and mar-resistant refinish two-pack clear coats -linear versus branched acrylics

SummariesThe new generation clear coats introduced in the automotive industry have improved scratch and mar resistance. It is believed that those properties are related to the introduction of new binder technologies leading to higher film cross-link densities. This was relatively easy to accomplish in the automotive industry because baking temperatures are well above the glass-transition temperature (Tg) of the final clear coat film. In car repair coatings, the cross-linking takes place under conditions where the intermediate and/or final film Tg values are above the curing temperature. Such formulations result in vitrification during the drying process, a transition during which chemical cure and solvent release are slowed down substantially. The chemical cure can be improved through more reactive and/or higher functional binders, but this shifts the gel point to shorter times in the drying cycle which may lead to more solvent entrapment, resulting in low film hardnesses and paint defects. This paper describes the overall properties of 2K-refinish clear coats based on linear versus branched, random and graft acrylic polyols. The authors will try to correlate overall properties with theoretical predictions and practical results.RésuméLa nouvelle génération de revêtements transparents qui a apparu dans l’industrie automobile a une résistance améliorée aux éraflures et aux dégradations. On pense que ces qualités sont associées à l’introduction de nouvelles technologies dans le domaine des liants, ce qui entraine une densité de réticulation plus élevé dans le film. Tout cela était relativement facile à accomplir dans l’industrie automobile parce que les températures de cuisson sont beaucoup plus élevées que la température de la transition vitreuse (Tg) du film de revêtement transparent final. En ce qui concerne les revêtements de réparation pour les autos, la réticulation se produit sous des conditions où les valeurs Tg de film intermédiaires et/où finales sont plus élevées que celles de la température de séchage. De telles formulations provoquent la vitrification pendant le processus du séchage, transition pendant laquelle le séchage chimique et la libération du solvant sont beaucoup ralentis. Le séchage chimique peut être amélioré gráce à des liants plus réactifs et/où plus hautement fonctionnels, mais cela fait que le point de gel arrive plus tôt dans le cycle de séchage, situation qui pourrait entraîner un rétention du solvant, donc une basse dureté de film et des défauts de revêtement. Cet article décrit les propriétés générales de 2K revêtements de refinition transparents : ceux qui sont basés sur les polyols linéaires par rapport à ceux qui sont basés sur les polyols acryliques branchés, aléatoires et greffés. Les auteurs essayeront de corréler les propriétés générales aux prévisions théoriques et aux résultats pratiques.ZusammenfassungDie neue Generation von Klarlacken für die Auto industrie weist sich durch verbesserte kratz- und schadensresistenz aus. Es wird angenommen, daß diese Vorteile der Einführung von neuen Bindemitteln zu verdanken sind, die die Dichte der Kreuzverbindungen erhöht haben. Dieses war bei der Lackierung von neuen Autos relativ leicht zu erreichen, weil die Lackhärtungstemperaturen deutlich über der Glastransitionstemperatur (Tg) des letzten Klarlackes liegen. Bei Reparaturlacken findet die Kreuzvernetztung unter anderen Bedingungen statt: hier ist der Tq-Wert des Zwischen- oder obersten Klarlackfilmes höher, als die Härttemperatur. Der Lack wird während des Trocknung-sprozesses verglast (vitrifiziert) - ein Vorgang, der die Freigabe der Lösungsmitteln verlangsamt und die Härtungszeit deutlich verlängert. Die chemische Härtung kann durch die Beisetzung von Bindemitteln mit größerer Reaktivität oder verstärkter Funktionalitat verbessert werden, aber dieses verringert die Zeit zum Gellierungspunkt, was zur unvollständigen Freigabe der Lösungsmittel führen kann, was wiederrum in verringerter Filmhärte und Lackfehlem resultiert. Diese Arbeit beschäftigt sich mit den allgemeinen Eigenschaften von 2K Refinish-Klarlacken auf Basis von linearen, verzweigten, vermischten und graft acrylischen Polyolen. Die Autoren versuchen, die beobachteten Eigenschaften mit theoretischen Vorhersagen und praktischen Ergebnissen zu korellieren.