Academic literature on the topic 'Epoxy-Phenol-Coating'

Fatigue is one of the main causes of failures in petroleum storage tanks. In order to assess the safety of the tank metal and coatings, the expected fatigue failure needs to be estimated. In this paper, the tensile, impact and fatigue resistance of three types of epoxy based coatings (pure, Phenol Novolac and reinforced by glass-flake) used as lining for crude oil storage tanks were studied using experimental method and finite elements method (FEM). Both experimental test and (FEM) were conducted on uncoated and coated ASTM A537 C1 steel in case of single and double layers. The test results showed that the applied coating improves the mechanical properties and increases of fatigue crack resistance. The fatigue crack growth rate is influenced by compositions of epoxy coating and an amine-adduct cured epoxy coating reinforced with glass-flakes show more resistance to fatigue cracks compare to amine cure by Novolac or pure epoxy. Microscopic observation of fatigue tests of specimens show the crack propagations is uniform, stable and linear types.

Corrosion in most processing equipment has always been a key research area. It is an important threat that needs to be prevented and controlled. Application of epoxy-based coatings on the surfaces of metallic parts is among the preventive measures but it is toxic and expensive. In this work, the anticorrosion performance of zinc ferrite pigmented bio-based epoxy-novolac coatings was studied. Initially, bio-based novolac resins were prepared by condensation from the reaction between phenol, bio-oil phenolic fractions and formaldehyde in an acidic medium. The prepared novolac was later transformed to epoxide with epichlorohydrine and 30 percent sodium hydroxide solution. The final coating formulation was obtained by mixing the prepared epoxy with zinc ferrite (a nontoxic anticorrosion pigment) and solvent. Anticorrosion tests using the formulated coatings and two other conventional coatings for comparison were conducted by simulating actual field conditions in a closed autoclave loop system that used 3 percent sodium chloride and water medium. The results showed that the zinc ferrite pigmented bio-based formulated coatings are very efficient in protecting the substrates since they exhibit similar protection ability with the conventional ones. The prepared epoxy can be said to be an eco-friendly and cheap source of resin for coating formulation that will reduce production cost and negative environmental effects as compared to conventional materials

The chemical modification of a polyalkylene-polyamine by reaction with phenol and formaldehyde allowed the obtainment of a series of curing agents tailored for an epoxy formulation suitable for the “conformal coating” of electronic assemblies. The mechanical, physical and above all electrical properties and durability of the coatings were measured; the presence of inorganic fillers (quartz and mica) into the formulation was also experimented with satisfactory results.

Phenol-based novolac resins were synthesized with different mole ratios of phenol-to-formaldehyde. These novolac resins were epoxidized with molar excess of epichlorohydrin at 120 °C in basic medium. Novolac and epoxy novolac resin were characterized by FTIR, NMR and GPC analysis. Molecular weight was found to be 838. The epoxidized novolac resins were separately blended with different weight ratios of carboxyl-terminated polybutadiene liquid rubber ranging between 0-25 wt % with an interval of 5 wt %. All the blends were cured at 150 °C with 40 wt % polyamide. The cured films of blend samples were checked for use them in coating applications.

In this paper, the semiconducting behavior of No.20 carbon steel coated with different polymer coating in 5‰ sulfuric acid solution was studied by utilizing potential-capacitance and Mott-Schottky analysis. It showed that in the same testing condition, the phenol aldehyde resin and epoxy resin showed n-type semiconducting behavior in 5‰ sulfuric acid, whereas for the alkyd resin, it showed p-type semiconducting behavior in 5‰ sulfuric acid solution. It was suggested that the space charge layer of the polymer coating in 5‰ sulfuric acid solution might be asymmetry. It was suggested that at the early stage of immersion, the polymer coating behaved as an insulator, with increasing immersion time, the coating transferred to P-type semiconductor, then to N-type semiconductor.

The semiconducting behavior of No.20 carbon steel coated with different polymer coating in 5% sodium hydroxide solution was studied by utilizing potential-capacitance and Mott-Schottky analysis. Results showed that the phenol aldehyde resin and alkyd resin behaved as bipolar film, showed p-type semiconducting behavior at the potential range of -0.3V ~ -0.1V vs. SCE and as an n-type semiconductor at the potential range of 0V ~ 0.4V vs. SCE in 5% sodium hydroxide, whereas for the epoxy resin, it showed as an insulator in 5% sodium hydroxide solution at the same condition.

Purpose – The purpose of this paper is to improve the properties of shellac by blending with epoxidised novolac resin for its use as coating material for metal surfaces. Design/methodology/approach – Epoxidised-novolac resin was synthesised by epoxidation of novolac resin, which in turn was synthesised by reaction of phenol with formaldehyde. The epoxidised-novolac resin was blended with different weight ratios of shellac ranging 10-50 weight per cent with an interval of 10 weight per cent. Films of the blends were studied for different coating properties using standard procedure. Findings – Significant improvement in coating properties of shellac such as gloss, scratch hardness and impact resistance was observed on blending with epoxidised novolac resin. Resistance towards water and alkali increased, while acid resistance decreased, with the increase in concentration of epoxidised novolac resin in the blends. Contact angle measurement revealed that blends showed more resistance towards polar solvent than non-polar ones. Research limitations/implications – Epoxidised-novolac resin used in the study was synthesised of epoxy equivalent of 187. Epoxidised-novolac resin of different epoxy equivalent can also be synthesised and used for blending and studying the properties. Practical implications – Blending of shellac with epoxidised-novolac resin improved the coating properties of shellac, which was further enhanced with the treatment of butylated melamine formaldehyde resin. The formulation can be used as coating material for metal surfaces. Originality/value – Blending of shellac with epoxidised-novolac resin was done for the first time. The formulation can be utilised for developing coating material for metal surfaces.

Purpose The purpose of this paper is to explore the application of triglycidyl resin (TGC) prepared from cardanol as partial replacement of conventional bis-phenol A (BPA) based epoxy resin for zinc rich primers (ZRPs). Design/methodology/approach The synthesis of new platform chemicals that are based on renewable resources has been accepted as a strategy to contribute to sustainable development due to the anticipated depletion of fossil oil reserves and rising oil prices. We prepared a tri-functional epoxy resin from cardanol which can be used as partial replacement of BPA based epoxy. The ZRPs were prepared using 50:50 ratio of TGC:BPA epoxy, and the coatings were evaluated for mechanical, chemical and anticorrosive properties. Findings The 50 per cent replacement of BPA based epoxy by TGC resulted in at par mechanical, chemical and anticorrosive properties as evaluated by various methods. The successful implementation can thus contribute to sustainable development by “green chemistry” route. Research limitations/implications The prepared TGC resin in the current work was studied for application in ZRPs. This can also be explored for high performance coatings, adhesives and other engineering applications. Practical implications The TGC binder was prepared by simple two-step reaction. This can successfully be used as binder for coating application without any modifications. Originality/value A novel approach of using green and ecofriendly TGC resin as replacement of high cost BPA based epoxy was explored and can be implemented for numerous applications.

Blends of epoxy acrylate resins (acid values 3, 6.5 & 10 mg KOH/gm Solid) with monofunctional monomers (ethoxylated phenol monoacrylate) were prepared by physical mixing, having weight ratio 50:50. These blends were cured by using UV radiations in presence of photo initiator (Darocure 1173). The thermal degradation kinetics of these resin blends were studied, using thermo gravimetric analysis in nitrogen atmosphere at a heating rate of 10°C/min. by applying Coats-Red fern equation. According to the analysis, all the coating films degrade in two steps. In the first step of degradation kinetics, R2M follows 1.75 order (n=1.75) and all other coating films follow second order (n=2) kinetics. In second step, R2M & R3M follow half order (n=0.5) kinetics and R1M follow first order (n=1) degradation kinetics. Order of the reaction is obtained on the basis of best fit analysis, and all the parameters were confirmed by regression analysis. From the reaction order, value of activation energy (E) and pre exponential factor (Z) were calculated by the slop and intercept of the plot between X and Y, respectively.

In this study, two formulae (F1 and F2) of epoxy/2pack coatings incorporated with polypyrrole (PPy)-conducting polymer were produced from bisphenol-A type of epoxy resin (DGEBA) with the addition of Ag and ZnO nanoparticles. The synergism effect of Ag and ZnO nanoparticles on the mechanical and corrosion resistance properties was reported. The curing agent 2,4,6-tris (dimethylaminomethyl) phenol (ARADUR 3282-BD) was used under optimized stoichiometry values. The nanoparticles ratio in different wt.% were first dispersed in solvent by the sonication process and then added to epoxy/PPy composition. All the coated steel panels were cured at room temperature in a controlled dust free environment for 7 days in order to obtain a hard and intact coating. The dispersion of nano-size ZnO and Ag pigments was investigated using scanning electron microscopy (SEM) and its composition through an energy dispersive X-ray (EDX) technique. Conventional techniques and nano-indentation were also performed to observe the effect of ZnO and Ag synergism content on the hardness and modulus of elasticity at nano scale. The corrosion behavior of the coated samples was investigated at room temperature in 3.5% NaCl solution using electrochemical impedance spectroscopy (EIS). The synergism effect of nanoparticles along with PPy resulted in an enhancement of mechanical and corrosion-resistant properties.

Ein Großteil der Lebensmittel wird in der heutigen Zeit vor allem aufgrund ihrer langen Haltbarkeit in Konservendosen verpackt. Zur Qualitätserhaltung des Lebensmittels werden Weißblechdosen im Innenbereich in der Regel mit einer Lackierung versehen. Lackrohstoffe sind dabei u. a. Phenol- und Epoxidharze, die als Basis- oder Vernetzerkomponente eingesetzt werden. Bei der Herstellung und Lagerung dieser Lebensmittel kann jedoch nicht ausgeschlossen werden, dass es zur Migration von Bestandteilen aus der Kunststoffinnenbeschichtung in das Füllgut kommt. Toxikologisch und somit auch analytisch sind dabei vor allem die migrierenden Verbindungen unter 1000 Da von Interesse, da Substanzen mit einer Molmasse von über 1000 Da nur zu weniger als 1 % im Gastrointestinaltrakt absorbiert werden. Analytik von phenolischen Verbindungen Bei Untersuchungen zur Migration phenolischer Verbindungen unter Verwendung verschiedener Modellcoatings und Simulanzlösemittel wurden Konzentrationen an migrierenden phenolischen Substanzen in Summe bis 160 µg/dm² bestimmt, womit dieser Gehalt deutlich unter dem gesetzlichen Grenzwert für die Gesamtmigration von 10 mg/dm² liegt. Die Quantifizierung erfolgte dabei über SEC-FLD-Kalibriergeraden der für diese Coatings verwendeten Phenolharze. Tendenziell steigt dabei die Menge an übergehenden Verbindungen mit abnehmender Polarität der verwendeten Simulanzien. Ebenso abhängig vom Lösungsmittel ist die Molekulargewichts¬verteilung der im Migrat enthaltenen Phenole. So zeigte sich eine deutliche Verschiebung der phenolischen Verbindungen zu höheren Molekulargewichten mit abnehmender Polarität der Simulanzlösemittel. Mit wenigen Ausnahmen besitzen jedoch alle migrierenden Substanzen eine Molmasse von unter 1000 Da. Das beobachtete Migrationsverhalten kann u. a. auf die unterschiedliche Reaktivität der phenolischen Basismonomere der Harze zurückgeführt werden, wodurch die Fähigkeit variiert, unter den Einbrennbedingungen ein ausgeprägtes Netzwerk zu bilden. Zur näheren Charakterisierung der Phenolharze wurden einzelne Hauptverbindungen der RP-HPLC-FLD-Chromatogramme identifiziert. Über Derivatisierungsreaktionen mit Picolinsäure, Essigsäureanhydrid sowie Dansylchlorid konnten Informationen zur Anzahl an alkoholischen und phenolischen Hydroxylgruppen im Molekül erhalten werden. Mit dem Wissen um die eingesetzten Phenolmonomere und einer eventuellen Veretherung konnten Strukturvorschläge erstellt werden. Die Quantifizierung der migrierenden phenolischen Verbindungen in Migraten kommerzieller Coatings in Summe wurde über eine universell anwendbare Kalibrierung angestrebt. Dazu wurden 17 verschiedene Phenolharze bezüglich der Steigung der SEC-FLD-Kalibriergeraden, des mittleren Molekulargewichtes, der Hydroxylzahl und dem Verhältnis OH-Gruppen/Molekül charakterisiert. Wie erwartet steigt mit wenigen Ausnahmen die Anzahl der OH-Gruppen im Molekül tendenziell mit dem mittleren Molekulargewicht. Es zeigte sich zudem, dass die verschiedenen Phenolharze in ihren fluorophoren Eigenschaften stark variieren. Die Steigung der SEC-FLD-Kalibriergeraden konnte zudem in keine Korrelation mit einem anderen ermittelten Parameter gebracht werden. Die Anwendung einer universellen Kalibriergerade zur Quantifizierung war deshalb nicht möglich. Die Größenordnungen der Migratkonzentrationen konnten daher nur über die zwei im Anstieg am stärksten variierenden SEC-FLD-Kalibriergeraden abgeschätzt werden. Bei der Analyse kommerzieller Epoxy-Phenol-Coatings war im Gegensatz zu Polyester-Phenol-Coatings die isolierte Detektion der phenolischen Verbindungen im Migrat mittels Fluoreszenz nicht möglich, da sowohl Epoxide als auch Phenole fluorophorer Eigenschaft besitzen. Es wurde daher eine Methode zur Abtrennung der Phenole von anderen im Migrat enthaltenen Subtanzen auf Basis eines Anionenaustauschermaterials entwickelt. Dabei wurde die Eigenschaft der Phenole genutzt, im basischen Milieu Phenolate zu bilden. Diese, aber auch Säuren adsorbieren am Austauschermaterial, während Epoxide oder Polyester nicht retardiert werden. Für zwei kommerzielle Epoxy-Phenol-Coatings konnte somit der Anteil an phenolischen Verbindungen im Migrat zu 7 und 28 % bestimmt werden. Mittels RP-HPLC/ESI-MS war es möglich, einige der phenolischen Verbindungen in diesen Migraten zu identifizieren. Dabei handelt es sich um nichtepoxidierte BPA-Derivate der Epoxidkomponente des Coatings, die aufgrund des BPA-Grundkörpers eine phenolische Hydroxylgruppe besitzen. Phenolische Vernetzungsprodukte beider Basisharze konnten dagegen nicht identifiziert werden. Die Menge an migrierenden phenolischen Verbindungen der beiden Epoxy-Phenol-Coatings konnte über die Kalibration eines niedermolekularen Epoxidharzes zu 0,1 mg/dm² bzw. 0,27 mg/dm² abgeschätzt werden. Während für einzelne phenolische Verbindungen gesetzliche Grenzwerte für die Migration bestehen, gibt es für Oligomere, mit Ausnahme von BPA keine spezifischen Migrationslimits. Ebenso sind in der Literatur kaum toxikologische Untersuchungen zu Phenololigomeren zu finden. Um einen ersten Einblick in die toxikologische Relevanz migrierender phenolischer Verbindungen zu erhalten, wurden mehrere kommerzielle als auch selbst synthetisierte phenolische Standardsubstanzen und verschiedene Molekulargewichtsfraktionen eines Phenolharzes, im Fischembryotest an Eiern des Zebrabärblings (Brachydanio rerio) nach DIN 38415-T647 und/oder Neutralrottest an Hep-G2 und HT-29 Zellen untersucht. Die stärksten Effekte im Fischembryotest bewirkte das Trimer BPM, hier reichte bereits eine Konzentration von etwa 2 mg/l aus, um 50 % der Fischembryonen letal zu schädigen. Im Gegensatz dazu waren beim Dimer 5-Hydroxymethyl-2,4´-dihydroxydiphenylmethan (M 230) mit einem EC50-Wert von 170 mg/l die geringste toxikologische Wirkung zu beobachten. Für alle anderen Subtanzen konnten EC50-Werte im Bereich 20 - 100 mg/l bestimmt werden. Tendenziell zeichnete sich dabei eine Zunahme der EC50-Werte mit steigender Lipophilie, ausgedrückt über den KOW-Wert ab, was auf den Aufbau der Fischeier zurückzuführen ist. So müssen die zu untersuchenden Xenobiotika mehrere lipophile Membranen durchdringen, um am eigentlichen Wirkungsort Einfluss auf die Embryonalentwicklung nehmen zu können. Im Zelltest konnten tendenziell ähnliche Ergebnisse ermittelt werden wie im Fischembryotest, wobei in der Regel die Hep-G2 Zellen empfindlicher reagieren als die HT-29 Zellen. Während für Phenol im untersuchten Konzentrationsbereich keine toxischen Effekte beobachtet werden konnten, liegen die EC50-Werte für das Trimer BPM, analog zum Fischembryotest deutlich unter 10 mg/l. Für die anderen Verbindungen wurden EC50-Werte zwischen 16 und 100 mg/l bestimmt. Analog zu den Untersuchungen der Einzelsubstanzen zeigte sich auch bei den 5 untersuchten Molekulargewichtsfraktionen zwischen 0 und 1000 Da, dass das toxikologische Potential im niedermolekularen Bereich (0 - 200 Da) gegenüber den Fraktionen 200 400 und 400 600 Da vergleichsweise gering ist. Bereits 25,1 mg/l bzw. 17,3 mg/l der Fraktionen 200 400 Da und 400 600 Da waren in den Tests ausreichend, um alle Embryonen letal zu schädigen. Im Molekulargewichtsbereich über 600 Da konnten dagegen lediglich subletale oder gar keine Missbildungen beobachtet werden. Analytik von Epoxiden In der amtlichen Überwachung beschränkt sich die Analytik von Epoxidverbindungen bisher auf die Bestimmung rechtlich geregelter Einzelsubstanzen. Eine Summenmethode zur Erfassung aller in einem Migrat enthaltenen Substanzen mit reaktionsfähigen Oxirangruppen, wodurch das gesamte Reaktionspotential erfasst werden kann, liegt dagegen nicht vor. Zur selektiven Erfassung aller oxirangruppenhaltigen Verbindungen wurde daher mittels statistischer Versuchsplanung eine Derivatisierung mittels Cysteamin entwickelt. Die Reaktion mit Cysteamin erfolgt dabei nach Abtrennung der Substanzen > 1000 Da mittels Größenausschlusschromatographie. Im Anschluss werden die Derivate durch Zugabe eines Kationenaustauschers aus der Lösung entfernt. Durch den Vergleich der RP-HPLC-FLD Chromatogramme vor und nach der Aufarbeitung können Substanzen mit intakten Oxirangruppen somit einfach erkannt werden. Eine quantitative Abschätzung der enthaltenen Epoxidverbindungen ist bei Lacken auf Basis von BPA-Harzen über die BPA-Chromophorkonzentration möglich. Bei der Untersuchung von 5 kommerziellen Coatings wurden in den einzelnen Migraten recht unterschiedliche Gehalte an Substanzen mit intakten Epoxidgruppen ermittelt. Ebenso ist die Anzahl der oxriangruppenhaltigen Verbindungen, auf die sich dieser Gehalt verteilt sehr unterschiedlich, was möglicherweise an unterschiedlichen Einbrennzeiten, -temperaturen aber auch der Menge an Lack pro m² und an der Art und Menge des Reaktionspartners liegt. Für die Konzentration der epoxidischen Verbindungen in den Coatingmigraten wurden Werte zwischen 18,5 und 835 µg/dm² bestimmt. Dies entspricht einem Anteil der reaktionsfähigen Substanzen an der Fraktion unter 1000 Da berechnet über die Flächen im Chromatogramm zwischen 2,6 und 76,3 %. Neben dem Einsatz als Basismaterial für Konservendoseninnenbeschichtungen werden Epoxidharzsysteme auch in Zubereitungen wie Grundierungen, Füllmassen, Lacken oder Klebstoffen für die Bauchemie vielfach in verschiedenen Mischungen (aromatische, aliphatische oder cycloaliphatische Glycidylether bzw. Siloxanglycidylether) eingesetzt. Durch den Kontakt dieser Materialien mit der Haut kann es zu Kontaktekzemen kommen, deren Ursache durch Epikutantests (Patchtests) mit den potentiell auslösenden Substanzen ermittelt werden kann. Der Umfang der in den Standardtestsystemen enthalten Testsubstanzen entspricht dabei jedoch nicht dem Spektrum der in der Industrie verwendeten Materialien. Über die genaue Zusammensetzung der in den Patchtest´s eingesetzten Materialien ist zudem wenig bekannt. Durch die Analyse einer Vielzahl von Patchtestsubstanzen und industriellen Epoxidkomponenten mittels RP-HPLC/UVD bzw. -ELSD Chromatographie und die Identifizierung der enthaltenen Verbindungen über RP-HPLC/ESI-MSD, konnte ein genaueres Bild über den Charakter dieser Materialen gewonnen werden. Bei den BPA- und BPF-Harzen wurden überwiegend Monomere, die entsprechenden Di- und Trimere aber auch dessen hydrolysierte Verbindungen identifiziert. Im Gegensatz dazu liegen bei den analysierten aliphatischen Produkten z. T. die reinen Glycidylether gar nicht oder nur in geringen prozentualen Anteilen vor. Vielmehr wird durch die sauer geführte Reaktion bei den aliphatischen Verbindungen die Bildung von 1,3 Chlorhydrinen als Nebenreaktion zur 1,2 Chlorhydrinbildung gefördert, wodurch eine beträchtliche Menge an Substanzen, die nicht verseifbares Chlor enthalten, in den Materialien vorhanden ist. Um die enthaltenen Verbindungen von aliphatischen und cycloaliphatischen Epoxidzubereitungen quantifizieren zu können, wurde eine Derivatisierung mit einem selbst synthetisierten Fluorophor (5-(Dimethylamino)-N-(2-mercaptoethyl)-1-naphthalen-sulfonamid) entwickelt. Dadurch konnten auch Verbindungen erfasst werden, die aufgrund ihrer Flüchtigkeit mittels ELSD nicht detektierbar waren. Bei der Analyse von Handelsprodukten zeigte sich, dass die einzelnen Komponenten in ihrer Zusammensetzung gut mit den untersuchten aromatischen und aliphatischen Rohmaterialien vergleichbar sind. Bei entsprechend eingesetzten Patchtestsubstanzen spiegeln diese somit die Produkte gut wieder, mit denen die Patienten in Kontakt kommen.