Условия разрушения покрытий под действием внутренних напряжений

Влияние перепадов температур. В металлополимерных изделиях, эксплуатирующихся в атмосферных условиях, исключающих попадание прямого солнечного света, например в закрытых узлах машин, под навесами и т. п., при длительном действии перепадов температур в атмосфере кислорода воздуха, происходят медленные необратимые изменения в полимерных материалах, связанные с реакциями окисления [14, 15]1 Быстрая смена температур существенно ускоряет процесс накопления внутренних напряжений, которые, как и в случае воздействия УФ-облучения, обусловливают накопление необратимых деформаций. Однако металлополимерные системы выдерживают значительное число (400—600) перепадов температур от 323 до 243 К- При этом происходит дополнительная кристаллизация материала. Образующиеся трещины свидетельствуют об усталостном характере разрушения под действием внутренних напряжений, наличие которых в металлополимерных системах также объясняется большой разницей термических коэффициентов линейного расширения полимера и металла. Внутренние напряжения возникают как в процессе формирования, так и при эксплуатации изделий. Например, в процессе формирования тонкослойных полимерных покрытий на металлах возникают внутренние напряжения растяжения, которые можно приближенно рассчитать по формуле [16] [c.248]

Накопление количественных данных по внутренним напряжениям и прочностным характеристикам полимерных покрытий в широком интервале температур позволило изучить условия их разрушения под действием внутренних напряжений в различных физических состояниях полимера с учетом масштабного и временного факторов. Разработаны новые или [c.5]

Таким образом, данные, полученные при изучении процессов атмосферного старения и разрушения реальных покрытий при изменении температуры, полностью подтвердили положения об условиях их -разрушения под действием. внутренних напряжений. [c.135]

Внутренние напряжения, возникшие в покрытиях при их отверждении, при изменении температуры или в процессе старения, сохраняются длительное время. Поэтому для выяснения условий разрушения покрытий под действием внутренних напряжений необходимо располагать не только значениями прочности при кратковременных испытаниях, но и временными зависимостями прочности и относительных удлинений при разрыве. В первой части этого раздела изложены данные по исследованию временной зависимости прочности и относительных удлинений при разрыве полимеров, а во второй — полимерных и лакокрасочных покрытий. [c.72]

Очевидно, что условие разрушения полимерных покрытий под действием внутренних. напряжений должно рассматриваться с учетом временной зависимости прочности покрытия, так как внутренние напряжения длительное время воздействуют на материал покрытия. [c.79]

Анализ закономерностей возникновения и изменения -внутренних напряжений, проведенный в гл. 1, и исследование прочностных свойств покрытий (см. гл. 2), позволяет рассмотреть условия, разрушения полимерных покрытий под действием внутренних напряжений [1, 2]. [c.110]

Для случая хрупкого разрушения покрытий под действием внутренних напряжений условие (3.1) с учетом уравнения (2.18) будет иметь вид [c.112]

Для проверки сформулированных положений, о разрушении полимерных покрытий под действием внутренних напряжений было проведено испытание покрытий при циклических тепловых воздействиях и в процессе старения в естественных атмосферных условиях. В первом случае внутренние напряжения изменялись сравнительно быстро. Таким образом имитировались условия кратковременного механического нагружения полимерных покрытий. Во втором случае (атмосферное старение) внутренние напряжения изменялись очень медленно и длительное время воздействовали на покрытие здесь наглядно проявилось влияние временного фактора на разрушение покрытий. [c.115]

Для определения условий разрушения полимерных покрытий под действием внутренних напряжений необходимо уметь определять прочность покрытий на реальных подложках. Прочностные свойства покрытий определяются в подавляющем большинстве случаев при испытаниях свободных пленок. Техническая трудность проведения исследований полимерных покрытий непосредственно на подложках делает весьма привлекательной замену их исследованиями свободных пленок, испытание которых не представляет трудности. Однако предварительно необходимо установить, насколько такая замена обоснована. [c.163]

В процессе эксплуатации такие пластификаторы легко удаляются из материала, что приводит к увеличению жесткости и самопроизвольному разрушению покрытий под действием внутренних напряжений. Для улучшения физико-механических свойств пленок целесообразно использование в качестве пластификаторов высокомолекулярных соединений, например бута-диен-акрилонитрильных латексов [155]. Покрытия из полихлоропреновых латексов характеризуются наряду с хорошими адгезионными свойствами сравнительно высокими внутренними напряжениями, вызывающими их самопроизвольное разрушение в процессе формирования. При получении покрытий из смесей водных дисперсий полихлоропреновых каучуков и бутадиен-акрилонитрильного латекса БНК-40 в оптимальных условиях совмещения значительно понижаются внутренние напряжения и улучшаются физико-механические показатели, что видно из приводимых ниже данных [c.127]

С понижением темпера уры ло — 50 С отмечена полная потеря подвижности не только олигомерных молекул олигомера, но и их звеньев и отдельных групп. При этой температуре возможно разрушение связей внутри и между надмолекулярными структурами под действием внутренних напряжений. Для покрытий, отвержденных при 80 °С, в этих условиях наблюдается неоднородная глобулярная структура с глобулами диаметром от 20 до 50 нм. Особенно значительна агрегация структурных элементов с понижением температуры у покрытий, сформированных при 20 °С. Перегруппировка структурных элементов в сетчатом полимере при температуре — 50 С сопровождается формированием в покрытиях цепочечных структур из агрегированных ассоциатов. По-видимому, это происходит под действием возникающих в системе значительных внутренних напряжений, локализующихся по границам раздела структурных элементов. [c.39]

В процессе теплового старения полимерных покрытий, сопровождающегося снижением эластичности и ростом модуля упругости полимера, происходит увеличение внутренних напряжений [82, 133, 134]. В итоге внутренние напряжения, достигнув критического значения, могут вызвать растрескивание покрытий или их самопроизвольное отслаивание [82, 133]. Внутренние напряжения действуют против сил молекулярного сцепления (когезии), а также против адгезионных сил. Поэтому их можно приравнять длительно действующей нагрузке [108, 135]. В этих условиях растрескивание полимера может быть вызвано напряжением, составляющим 15—50% мгновенного разрывного напряжения [136, 137] наличие внутренних напряжений — одна из основных причин разрушения полимерных покрытий [95, 101, [c.178]

Полиэфирные покрытия содержали 50% (масс.) рутила и формировались при 80 °С. Как видно из рисунка, максимальные внутренние напряжения обнаруживаются в присутствии немодифицированного рутила. При хранении покрытий в комнатных условиях в результате поглощения паров воды и нарушения адгезионного взаимодействия на границе полимер — наполнитель и полимер — подложка наблюдается релаксация внутренних напряжений. Значительное понижение внутренних напряжений обнаруживается при наполнении покрытий в тех же условиях рутилом, модифицированным кремнийорганическими соединениями, нарушающими специфическое взаимодействие на границе полимер — наполнитель. Этот эффект наблюдается уже при степени модифицирования 0,2%. Последующее увеличение содержания модификатора на поверхности частиц наполнителя не оказывает заметного влияния на величину и характер изменения внутренних напряжений в наполненных покрытиях. Образование в присутствии таких модификаторов физических связей на границе полимер — наполнитель способствует быстрому разрушению их под действием влаги, что сопровождается значительной релаксацией внутренних напряжений в наполненных покрытиях. Это приводит к тому, что при степени модифицирования 0,6—1% адгезия покрытий, наполненных рутилом, становится меньше адгезии ненаполненных покрытий. Иной характер изменения внутренних напряжений наблюдается в покрытиях в присутствии рутила, модифицированного кремнийорганическими модификаторами, содержащими винильный радикал. При малой [c.72]

Внутренние напряжения подобно внешней постоянно действующей нагрузке ослабляют механическую и адгезионную прочность покрытий и способствуют их преждевременному разрушению. Стойкость покрытий, однако, зависит от направления изменения напряжений при их эксплуатации они могут сохраняться, уменьшаться или увеличиваться. Увеличение напряжений возможно в том случае, если в пленке протекают химические или физические процессы, например, кристаллизационные, сопровождающиеся уменьшением ее объема или повышением модуля упругости. Так, в масляных покрытиях, ненапряженных в начальный момент, на определенной стадии процесса старения возникают значительные напряжения, вызывающие их растрескивание, отслаивание и шелушение. При нагреве закаленных полипропиленовых покрытий до 170°С и последующем их медленном охлаждении первоначально имевшиеся внутренние напряжения возрастают в 2—2,5 раза. Также наблюдается рост напряжений при старении нитратцеллюлозных покрытий. Характерно, что свободные ненапряженные нитратцеллюлозные пленки через 3 мес экспозиции на воздухе (старение в атмосферных условиях) сохранили целостность, тогда как пленки, адгезированные на подложке, уже через [c.112]

Чтобы выбрать теорию прочности для рассмотрения условия разрушения полимерных и лакокрасочных покрытий под действием внутренних напряжений, необходимо проанализировать состояние материала и характер напряженного состояния покрытия. Как упоминалось в предыдущей главе, покрытия могут претерпевать хрупкий, высокоэластический и пластический разрыв, и с этой точки зрения их разрушение не может быть рассмотрено с позиций единой теории прочности. Однако задача упрощается, если обратиться к напряженному состоянию покрытий. Под действием внутренних напряжений в полимерном покрытии возникает равноосное плоское напряженное состояние. Нетрудно видеть, что для данного напряженного состояния жесткость нагружения g = О, т. е. нагружение покрытия является предельно жестким, а это значит, что при этих условиях в большинстве случаев дайе эластические покрытия будут разрушаться путем отрыва, т. е. хрупко. Высказанные соображения позволяют провести рассмотрение процесса разрушения покрытий под действием внутренних напряжений на основе первой теории прочности, принимая.за критерий разрушения максимальные нормальные внутренние напряжения. [c.111]

Для определения условий разрушения полимерных покрытий под действием внутренних напряжений необходимо знать, а следовательно, и уметь определять прочность покрытий также на реальных подложках. Однако прочностные свойства покрытий определяются в иодав-ляюш ем большинстве случаев на свободных пленках. [c.40]

Разрушение покрытий при их формировании и старении в процессе эксплуатации обычно связывают с действием внутренних напряжений. Экспериментальные исследования, направленные на изучение влияния внутренних напряжений на долговечность полимерных покрытий в реальных условиях их эскплуа-тации и при старении ускоренными методами, а также на установление взаимосвязи их со спецификой происходящих при этом структурных превращений, позволяют выяснить механизм процессов, протекающих при старении покрытий, и наметить пути повышения их долговечности за счет снижения внутренних напряжений. [c.14]

Внутренние напряжения подобно внешней постоянно действующей загрузке ослабляют механическую и адгезионную прсч-ность покрытий и способствуют их преждевременному разрушению. Так, свободные ненапряженные нитратцеллюлозные пленки через 3 мес экспозиции на воздухе (старение в атмосферных условиях) сохранили целостность, тогда как пленки, адгезированные на подложке, уже через 1 мес полностью разрушились. [c.107]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология