ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Методы оценки долговечности полимерных покрытий из "Долговечность полимерных покрытий" Под долговечностью покрытий понимают срок их службы в различных условиях эксплуатации, в течение которого сохраняется комплекс необходимых характеристик покрытий. Требования к долговечности покрытий определяются их назначением. Как правило, для большинства полимерных и лакокрасочных покрытий независимо от их назначения и условий эксплуатации долговечность является одним из основных критериев их качества. [c.8] Внутренние напряжения, возникающие при формировании полимерных покрытий, оказывают существенное влияние не только на физико-механические характеристики покрытий, но и на механизм структурообразования, дефектность структуры покрытий, адгезию, теплофизические, диэлектрические, гигиенические, декоративные и другие свойства. [c.8] При применении различных физико-химических методов было выявлено, что существует корреляция в оценке долговеч-носги при использовании в качестве ее критерия внутренних напряжений й других физико-механических характеристик, показателей, определяющих изменение декоративных и защитных свойств, а также параметров, обусловленных структурными превращениями в процессе их эксплуатации. В то же время внутренние напряжения, как и другие свойства и структура покрытий, зависят от химического состава полимера, строения и конформации макромолекул. [c.8] На примере покрытий различного назначения в данной монографии показано, что внутренние напряжения оказывают существенное влияние на долговечность покрытий в разных условиях эксплуатации при высоких и низких температурах, в атмосферных и комнатных условиях, при действии знакопеременных нагрузок, в агрессивных и других средах. Такое влияние, по-видимому, обусловлено тем, что процесс структурообразования и дефектность структуры покрытий в значительной степени зависят от внутренних напряжений. [c.8] Обычно о скорости процессов, происходящих при старении покрытий, судят по изменению цвета, блеска, появлению дефектов, отслаиванию и растрескиванию, по потере эластичности и появлению хрупкости. Во многих работах отмечается, что на начальной стадии эксплуатации покрытий между указанными показателями и долговечностью не всегда наблюдается прямая взаимосвязь. При исследовании старения покрытий на основе нитроцеллюлозных, алкидных и алкидномеламино-вых олигомеров [1, 2], нанесенных на загрунтованную металлическую поверхность, было установлено, что наибольшая скорость снижения эластичности наблюдается в начальный период старения и покрытия эксплуатируются при пониженной величине эластичности, поэтому высокая начальная эластичность еще не определяет стойкость покрытия к старению. [c.9] Была проведена сравнительная оценка изменения свойств как визуально, так и путем замера блеска, толщины, твердости, прочности при ударе, адгезии в различных климатических зонах в атмосферных условиях для покрытий на основе пентаф-талевых, перхлорвиниловых, эпоксидных и других пленкообразующих, нанесенных на металлические подложки, а также по грунтовке и шпатлевке [3—6]. [c.9] Было установлено, что первыми признаками старения пленок являются потеря блеска, изменение цвета, снижение адгезии и меление. Продолжительность времени, в течение которого проходят эти изменения после формирования покрытий, предложено считать показателем, характеризующим защитные свойства покрытий. Величина этого интервала зависит от состава покрытий и условий их эксплуатации, а также от характера структурных превращений при этом между величиной блеска покрытий, уменьшением их толщины вследствие меле-ния и выветривания и продолжительностью эксплуатации покрытий существует определенная зависимость. Показано [7], что изменение блеска, адгезии, светостойкости и износостойкости покрытий из полиэфирного лака ПЭ-29 и нитроцеллюлозных лаков происходит при ускоренном старении в процессе эксплуатации в условиях 100%-ной относительной влажности воздуха. Было установлено, что морозостойкость, адгезия и эластичность резко ухудшаются с увеличением толщины покрытий, а срок эксплуатации их коррелирует с изменением блеска. Долговечность нитроцеллюлозных покрытий в условиях эксплуатации покрытий при низких температурах и одинаковой толщине пленки зависит от природы подложки [8]. [c.9] Срок службы покрытий предложено [И] оценивать по изменению омического сопротивления лаков, в состав которых вводят специальные токопроводящие добавки технический углерод, графит, металлические порошки) для понижения сопротивления. В этом случае срок службы покрытий оценивается по кривым зависимости омического сопротивления покрытий от продолжительности старения, а качество покрытий определяется по коэффициентам, характеризующим интенсивность изменения электросопротивления и степень обратимости свойств при старении. Этот метод, однако, не получил распространения, так как при введении токопроводящих добавок в лак изменяются свойства покрытий и характер структурных превращений в процессе старения. [c.10] Зависимость долговечности покрытий от условий эксплуатации можно оценивать по изменению отдельных величин, например потери массы во времени, пробивного напряжения, диэлектрических потерь и других характеристик. Однако не все эти характеристики изменяются монотонно в процессе старения и подчиняются линейной зависимости в логарифмических или полулогарифмических координатах от долговечности покрытий. [c.10] Журковым с сотр. показано [14, 15], что предэкспоненциальный множитель и энергетический барьер не зависят от пластификации полимеров и степени ориентации молекул волокон, хотя прочность полимеров при этом изменяется значительно. Коэффициент у в этом уравнении чувствителен к изменению структуры. [c.11] При нагружении полимеров в стеклообразном состоянии предполагается, что в результате сильного межмолекулярного взаимодействия и значительной заторможенности релаксационных процессов нагрузка воспринимается химическими связями. Энергия активации разрушения с уменьшением напряжения возрастает и при напряжении, равном нулю, становится соизмеримой с энергией разрушения связей. [c.12] Процесс разрушения полимеров в высокоэластическом состоянии определяется химическими и межмолекулярными связями. При нагружении полимера химические связи в результате релаксационных процессов могут разгружаться, а нагрузку при этом воспринимают межмолекулярные связи, поэтому энергия активации в высокоэластическом состоянии понижается. Чем медленнее протекает разрушение, тем большую роль играют межмолекулярные связи. При нагружении полимера в высокоэластическом состоянии с малыми периодами релаксации химические и межмолекулярные связи нагружаются сравнительно равномерно. В этом состоянии наиболее вероятным является зарождение трещин в результате разрушения межмолеку-лярных связей. [c.12] Полагают, что кинетика разрушения эластомеров определяется межмолекулярными связями. Для некоторых резин отмечено, что энергия активации разрушения не зависит от напряжения. Отклонение температурно-временной зависимости от экспоненциального закона наблюдается также для пленок, полученных из лакокрасочных систем, при переходе их из стеклообразного в высокоэластическое состояние [22, 23]. [c.12] При изучении температурно-временной зависимости прочности капроновых волокон при одновременном воздействии ультрафиолетового облучения и механических напряжений обнаружено [24] отклонение от обычной линейной зависимости. Эта закономерность выражается семейством ломаных линий в координатах lg —ст. В области больших напряжений при совместном действии облучения и напряжений эта зависимость может быть описана формулой г = тое , а при меньших напряжениях наблюдается отклонение от исходной зависимости, что обусловлено, вероятно, структурными и химическими превращениями при воздействии ультрафиолетового облучения. [c.12] Температурно-временная зависимость прочности при деструкции волокон различной химической природы является линейной, но в некоторых случаях также обнаруживается отклонение от этой зависимости. [c.13] Из приведенных данных вытекает, что все исследованные полимеры можно разделить на две группы для одной группы полюс в координатах lgт—1/Г в пределах ошибки опыта оказывается в обычном положении, для других полимеров полюс находится в положении, заметно смещенном относительно осей. Это смещение объясняется протеканием термической деструкции полимера по более сложному закону, чем в первом случае, а также возможными вторичными реакциями с участием свободных радикалов. Несмотря на это, в более сложных условиях испытания, например при одновременном воздействии на полимер механической нагрузки и воды, между напряжением и логарифмом долговечности сохраняется линейная зависимость [25]. [c.13] Константа а пропорциональна УГ и по сравнению с экспоненциальной функцией изменяется мало. [c.13] Структурные превращения в покрытиях, обусловленные протеканием химических реакций, занимают особое место в химии и физике полимеров вследствие большой поверхности контакта с окружающей средой. Из приведенных выше уравнений следует, что в случае протекания химических реакций в процессе эксплуатации полимеров между логарифмом долговечности и величиной обратной температуры сохраняется линейная зависимость. В реальных условиях эксплуатации покрытий наряду с действием внутренних напряжений могут протекать сложные физико-химические процессы, приводящие к изменению их структуры [27—33]. Общие закономерности, описывающие поведение полимерных покрытий в различных условиях их эксплуатации, могут быть установлены на основании экспериментальных данных о температурно-временной зависимости свойств от характера структурных превращений при эксплуатации покрытий в различных условиях. [c.14] Вернуться к основной статье