Влияние природы подложки на внутренние напряжения в покрытиях

Исследование влияния природы подложки на напряжения и адгезию покрытий с помощью оптического метода осуществлялось [87] путем напыления в вакууме на стеклянную призму тонкого слоя (около 10 мкм) металла. На рис. 2.13 приведены данные о кинетике нарастания внутренних напряжений при формировании покрытий из атактического полистирола на поверхности стекла, меди и стали. Как видно из рисунка, характер кинетических кривых нарастания внутренних напряжений слабо зависит от природы подложки. С изменением природы подложки значительно изменяется абсолютная величина напряжений, увеличиваясь с нарастанием адгезии покрытия к подложке. Аналогичные закономерности получены при исследовании напряжений путем измерения двойного лучепреломления в пленке на границе с подложкой. [c.63]

Зависимость логарифма длительной адгезионной прочности полиэфирных покрытий из лака ПЭ-219 на древесине от величины внутренних напряжений является линейной. Покрытия из этого лака, имеющие запас адгезионной прочности А Овн > 2) не отслаиваются при испытании их в атмосферных условиях в течение 2 лет и более. Аналогичное влияние природы подложки на долговечность покрытий обнаруживается и при других условиях эксплуатации. Так, при испытании ускоренными методами было установлено, что долговечность покрытий, сформированных на красном дереве и березе, на порядок ниже долговечности покрытий на ясене и древесностружечной плите. При низкой температуре ( — 40 С) покрытия на березе растрескались через 11-16 ч испытания, а на ясене и древесностружечной плите-через 120 ч и более. [c.152]

Влияние природы подложки на внутренние напряжения в покрытиях [c.18]

Влияние природы подложки на внутренние напряжения, возникающие в полимерных покрытиях, рас смотрено на примере таких материалов, как углероди- [c.18]

Обнаруженные закономерности в изменении надмолекулярной структуры ненаполненных и наполненных покрытий в зависимости от природы подложки проявляются для покрытий, сформированных в различных условиях. Число двойных связей ненасыщенного полиэфира и стирола, вступающих во взаимодействие в процессе полимеризации, можно регулировать путем изменения температуры и продолжительности формирования покрытий. Из кинетических данных об изменении внутренних напряжений следует, что при толщине 300 мкм процесс формирования покрытий при 20 °С заканчивается через 20 сут, а при 80 °С — через 6 ч. Для покрытий, сформированных в этих условиях, были получены сравнительные данные о влиянии режима отверждения на их структуру. В покрытиях, отвержденных при 20 °С на подложках с малой адгезией, формируется структура глобулярного типа. При формировании покрытий в этих же условиях на стали наблюдается образование сетчатой структуры из анизодиаметричных структурных элементов. Использование меньшего числа центров структурообразования и более рыхлая упаковка структурных элементов в граничных слоях покрытий, отвержденных при 20 °С, обусловлены малой подвижностью структурных элементов в этих условиях формирования. С повышением температуры до 80 °С уменьшается вязкость полиэфиров и увеличивается доступность для структурных элементов большего числа активных центров структурообразования на поверхности подложки. [c.30]

Существенное влияние природа подложки оказывает на свойства дублированных материалов и их структуру. В этом случае формирование покрытий осуществляется на волокнистых подложках. Особенность последних состоит в том, что они способны пропитываться пленкообразующим, что приводит к формированию на границе покрытие —подложка армированного переходного слоя. Наличие такого слоя приводит к значительному увеличению жесткости материала и способствует резкому нарастанию внутренних напряжений. Была установлена [41] корреляция между структурой волокнистых подложек, степенью их пропитки пленкообразующим и физико-механическими свойствами материалов. [c.34]

Природа подложки оказывает существенное влияние при формировании покрытий из пленкообразующих других типов на внутренние напряжения и свойства покрытий. Было изучено [120] влияние природы подложки на внутренние напряжения и свойства покрытий. Из данных о кинетике нарастания и релаксации внутренних напряжений при формировании покрытий из бутадиен-стирольных латексов при 20 °С на поверхности стекла, капроновой ткани и хлопчатобумажной подложке (ткани имели одинаковое полотняное переплетение) следует, что в покрытиях, сформированных на тканях, внутренние на пряжения в 1,5—2 раза больше, чем на стекле. Нарастание внутренних напряжений в этом случае обусловлено большей адгезией латексных покрытий к тканям и частичным армированием латексных покрытий из-за проникновения пленкообразующего в ткань на глубину около 50 мкм. При хранении покрытий в условиях их формирования внутренние напряжения в пленках на тканях релаксируют медленней. Уменьшая адгезию покрытий к подложке, можно значительно понизить величину внутренних напряжений. С учетом этого модифицирование тканей осуществлялось различными соединениями, применяющимися в текстильной промышленности (табл. 2.17). [c.95]

Эти уравнения являются весьма упрощенными, так как в них не учтено влияние на величину внутренних напряжений различных физико-химических факторов скорости отверждения по толщине образцов, неоднородности их структуры и неравномерного распределения связей, природы подложки и др. Экспериментальные данные, полученные для различных полимерных покрытий [53—56], свидетельствуют об отсутствии однозначной зависимости внутренних напряжений от величины усадки и разности коэффициентов линейного расширения. Усадка максимальна в начальный период формирования, когда из системы удаляется наибольшее количество жидкой фазы или в полимеризации участвует наибольшее число функциональных групп. Однако на этой стадии отверждения в покрытиях практически не возникают внутренние напряжения. Резкое нарастание последних наблюдается при переходе системы в студнеобразное состояние вследствие замедления релаксационных процессов. Из этих данных следует, что внутренние напряжения определяются заторможенной усадкой. Значительное уменьшение усадки и коэффициента линейного расширения наблюдается при введении в полимерные системы активных наполнителей, взаимодействующих с полимером с образованием водородных или химических связей, однако внутренние напряжения при этом возрастают от 2 до 5 раз в результате резкого торможения релаксационных процессов. [c.39]

Из полученных данных следует, что если природа подложки не оказывает влияния на механизм и глубину отверждения покрытий, то она не влияет и на величину внутренних напряжений, возникающих в полимерных по- -крытиях в процессе их формирования. В этом случае роль подложки сводится к предотвращению свободной усадки покрытия, и, следовательно, внутренние напряжения можно рассчитать по их усадке и механическим показателям. Подобные расчеты удовлетворительно согласуются с результатами опытов по непосредственному определению внутренних напряжений оптическим и консольным методами. [c.31]

Выбор того или иного метода определяется характером покрытия и его назначением. Например, при изучении влияния природы материала подложки и степени ее обработки удобно пользоваться методами грибков или штифтов оптический метод приемлем лишь для оценки адгезии покрытий с большими внутренними. напряжениями, полученных на стеклянной подложке. [c.137]

Процесс формирования покрытий из мономерных и олигомерных систем, осуществляемый в результате протекания полимеризации их непосредственно на подложке, сопровождается также усадкой пленки. В этом случае, как и при формировании покрытий из растворов полимеров, на величину внутренних напряжений оказывает влияние только незначительная часть общей усадки, проявляющаяся после гелеобразования в системе. Скорость структурообразования в таких системах определяется числом функциональных групп, участвующих в полимеризации, и скоростью их использования и зависит от химического состава пленкообразующего, концентрации раствора, природы и концентрации инициаторов и ускорителей полимеризации, условии формирования. [c.50]

Следовательно, изучение влияния прочности взаимодействия на границе пленка — подложка на свойства покрытий позволило разработать физико-химические способы повышения долговечности покрытий в результате упорядочения структуры подложки при использовании модификаторов, обеспечивающих регулярное чередование на ее поверхности участков с функциональными группами различной природы, значительно отличающихся по адгезии к покрытиям, а также в результате применения эластичных грунтов оптимальной толщины с высокой адгезией к подложке и покрытиям. Указанные пути повышения долговечности основаны на резком понижении внутренних напряжений при формировании по- [c.92]

Широкое применение для исследования процесса формирования полимерных покрытий нашел метод изучения кинетики нарастания и релаксации внутренних напряжений [70—84]. С помощью этого метода было изучено влияние различных физико-химических фак-горов на процесс формирования покрытий, таких как химический состав олигомеров, природа подложки, прочность взаимодействия на границе пленка — подложка и полимер — наполнитель, условий нанесения и формирования. [c.135]

С использованием этого метода изучено распределение напряжений в пластмассах на основе полиэфирных олигомеров в зависимости от концентрации инициатора и ускорителя полимеризации [52]. Этот метод применен также для изучения влияния природы, текстуры подложки и направления волокон на характер распределения внутренних напряжений в полиэфирных покрытиях толщиной 1—2 мм, сформированных на древесине. Внутренние напряжения, определяемые в покрытиях этим методом, являются условной характеристикой, так как образец представляет собой балку, состоящую из покрытия, нанесенного на древесину. Однако, применяя этот метод, можно оценить характер распределения внутренних напряжений в зависимости от различных физико-химических факторов. Было установлено [52], что распределение внутренних напряжений в-покрытиях на древесине является сложным и зависит от направления волокон. На рис. 2.9 приведены данные об изменении внутренних напряжений по толщине полиэфирных покрытий из лака ПЭ-219, сформированных на древесине ореха в направлении поперек волокон. Толщина покрытий составляла [c.53]

С использованием оптического метода изучено влияние различных факторов на величину, кинетику нарастания и релаксации внутренних напряжений природы пленкообразующего [51, 84—89], толщины покрытий [85, 86, 90—92], концентрации раствора [51, 53, 88—90], условий формирования [51, 93— 95], природы растворителя, методов нанесения и отверждения [51, 96], состава и концентрации наполнителей и армирующих материалов [92, 93, 96—99], природы подложки [84—86, 95], физической и химической модификации пленкообразующих и поверхности твердых тел [95, 100—104], а также условий эксплуатации покрытий [31, 32, 37, 85]. [c.64]

Для увеличения адгезии в качестве подслоя применяют соединения, химически взаимодействующие с пленкообразующими подложкой при этом для создания в покрытиях однородной упорядоченной структуры, обеспечивающей быстрое протекание релаксационных процессов, в качестве модификаторов подложки применяются соединения с регулярным чередованием активных и неактивных групп в системе. В работе [ПО] приведены результаты исследований природы адгезионных связей и влияния их распределения на внутренние напряжения, возникающие в процессе отверждения ненасыщенных полиэфиров, путем модифицирования стеклянной подложки кремнийорганическими соединениями. Особенность этих соединений состоит в том, что они химически взаимодействуют с поверхностью стекла и содержат набор функциональных групп, способных образовывать с олигомером связи различной природы. Адгезия полиэфирных покрытий, определяемая по величине предельных внутренних напряжений, вызывающих самопроизвольное отслаивание пленки от подложки, составляет 4,5 МПа и обусловлена образованием водородных связей между ОН- и СО-группами ненасыщенного полиэфира и ОН-группами стекла. Величина внутренних напряжений зависит от условий полимеризации и толщины покрытий [112]. Наименьшие внутренние напряжения возникают в покрытиях, отвержденных при 20 °С. Однако неполное насыщение двойных связей в этих условиях и влияние относительной влажности на адгезионную прочность обусловливают нестабильность механических свойств и сравнительно низкую прочность покрытий. [c.68]

В табл. 3.7 приведены данные о влиянии активных наполнителей различного химического состава на физико-механические свойства покрытий на основе ненасыщенных полиэфиров. Все исследованные наполнители являются активными по отношению к олигоэфирам. Адгезия полиэфирных покрытий к подложкам, по химической природе аналогичным наполнителям,измеряется десятками мегапаскалей и в ряде случаев превышает прочность самих покрытий. Для покрытий, содержащих более 25% наполнителей по объему, внутренние напряжения оказываются соизмеримыми по порядку величин с прочностью пленок при разрыве, что приводит к самопроизвольному растрескиванию наполненных покрытий. При практически одинаковом объемном содержании наполнителя наибольшие внутренние напряжения возникают в покрытиях, наполненных древесной мукой и цементом. Это объясняется тем, что адгезия полиэфиров к этим наполнителям значительно больше, чем к остальным [51]. [c.94]

На рис. 1.10 приведены данные о влиянии природы подложки на структуру покрытий из олигоэфирмалеииатфталатов в условиях формирования их при 20 и 80 °С [21]. При формировании покрытий па медной фольге, полученной электролитическим способом, с размером зереп 1-10 см и низкой адгезией (около 0,3 МПа) в покрытиях возникают незначительные внутренние напряжения, не превышающие величины адгезии. Большая скорость протекания релаксациоппых процессов в этих условиях формиро- [c.23]

Экспоненциальный характер зависимости долговечности от величины внутренних напряжений обнаруживается для покрытий, сформированных на различных подложках. Эта закономерность сохраняется при старении покрытий, полученных на стеклянных алюминиевых, асбоцементных, стальных подложках и подложках из различных пород древесины, немодифици-рованных и модифицированных порозаполняющими и грунтовочными составами, хотя природа подложки оказывает существенное влияние на величину внутренних напряжений и срок службы покрытий. Об этом свидетельствуют данные, приведенные на рис. 1.1 для полиэфирных покрытий, сформированных на разных подложках. Так, долговечность покрытий, сформирован- [c.15]

Увеличение запаса адгезионной и когезионной прочности покрытий путем регулирования релаксационных процессов на границе полимер — подложка позволяет значительно повысить долговечность покрытий. Было установлено [116], что эластичные грунтовки способствуют увеличению морозостойкости покрытий, а более жесткие грунтовки (например, стеаратные)—понижению морозостойкости. Однако большинство исследований, направленных на выявление влияния природы подложки, грунтовок и порозаполнителей на свойства и долговечность покрытий, носят визуальный характер. Применение метода изучения внутренних напряжений позволило оценить роль этих модификаторов подложки в определении свойств и долговечности полимерных покрытий. Как видно из рис. 3.7, грунтовки на основе карбамидоформальдегидной смолы и порозаполняющий состав КФ-1 с соотношением жидкой и твердой фазы 1 0,7 ухудшают адгезию покрытий и снижают их долговечность. При использовании составов КФ-1 (с соотношением жидкой и твердой части 1 1) и КФ-2 внутренние напряжения понижаются значительно больше адгезии, которая оценивалась по величине предельных критических напряжений, вызывающих самопроизвольное отслаивание покрытий при определенной их толщине. Показано [117], что применение указанных порозаполнителей позволяет значительно увеличить долговечность полиэфирных по- [c.80]

Различная степень агрегации и упорядочения структурных элементов в отдельных слоях полиэфирных покрытий, сушественная зависимость их структуры от природы подложки и условий формирования определяются, вероятно, дефектностью структуры исходных макромолекул их разнозвенностью, статистическим распределением функциональных групп, широким молекулярно-массовым распределением, способностью молекул олигоэфира и сшиваюшего агента к гомополимеризации. Дефектность структуры покрытий и их неоднородность способствуют замедлению скорости протекания релаксационных процессов при их формировании и локализации внутренних напряжений по границам раздела структурных элементов, различающихся уровнем надмолекулярной организации. Влияние природы подложки на структурные преврашения возрастает при формировании полиэфирных покрытий на пористых материалах типа древесины, асбоцемента, бетона и др. [c.148]

Значительное влияние на свойства покрытий оказывают грунтовочные и порозаполняющне составы, модифицирующие поверхность древесины. При применении выпускаемых промышленностьк> грунтов и порозаполняющих составов в ряде случаев наряду с понижением внутренних напряжений уменьщается адгезия покрытий к древесине и снижается их долговечность (см. рис. 2.38). Эффективными считаются такие грунтовочные и порозаполняю-щие составы, которые существенно понижают величину внутренних напряжений и способствуют увеличению запаса адгезионной и когезионной прочности системы. Эти условия соблюдаются в том случае, когда применяемые для обработки поверхности древесины модифицирующие составы понижают внутренние напряжения в значительно большей степени, чем адгезию, или вызывают резкое понижение внутренних напряжений без изменения адгезии. Первое из этих условий может быть осуществлено при равномерном последовательном чередовании на поверхности подложки участков с малой и высокой величиной адгезии, т. е. участков, содержащих группы различной природы. Одни группы способны вступать в специфическое взаимодействие с функциональными группами пленкообразующего с образованием химических связей, другие не участвуют в таком взаимодействии. При правильном регулярном чередовании таких групп на поверхности и определенном соотношении между адгезией полярным и неполярным участкам подложки можно рез ко понизить внутренние напряжения при значительно меньшем снижении адгезии или неизменном ее значении. Исследования, проведенные авторами с использованием целого ряда модифицирующих составов, показали, что при точечном оклеивании покрытия с подложкой адгезия уменьшается на 20—30%, в то время как внутренние напряжения в полиэфирных покрытиях уменьшаются в 5—10 раз. Это приводит к резкому повышению запаса адгезионной и когезионной прочности покрытий. [c.89]

Новые порозаполнители, отвечающие указанным выще требованиям, были разработаны на основе результатов исследования влияния на внутренние напряжения, адгезию и долговечность покрытий природы поверхности и степени дисперсности различных наполнителей, применяемых для получения порозаполняющих составов. В качестве связующего применялась жидкая часть порозаполни-теля КФ-1, в состав которой входят эфир гарпиуса, льняное масло, сиккатив, уайт-спирит, сольвент, этилцеллозольв [74]. Нанесение такого состава на поверхность древесины на порядок и более понижает адгезию полиэфиров к подложке. Введение в состав указанного пленкообразующего мелкодисперсных наполнителей типа стеклоноро.шка с удельной поверхностью 0,4, каолина с удельной поверхностью 1,7 м г и трепела с той же удельной поверхностью приводит к расслаиванию системы при хранении и понижает адгезию полиэфирных покрытий до 0,1—0,2 МПа (табл. 2.15). [c.90]

ГИЙ на поверхность стеклянной подложки наносились слои из синей и черной красок, входящих в серию 2513, толщиной 5—7 мкм. Получены данные о влиянии природы непористых подложек (например, стекла), черной и синей красок на кинетику нарастания внутренних напряжений при формировании покрытий из акрилового латекса БМ. Наиболее быстро процесс формирования заканчивается на синем подслое. Применение подслоя из краски соцро-вождается понижением внутренних напряжений. Однако одновременно с этим понижается адгезия покрытий с 5 (на стекле) до 2 МПа (на красочном подслое). Уху ДШ1ение адгезии пююрытия к подслою связано с тем, что в состав офсетных красок входят полимеризующиеся композиционные олифы на основе канифольно-малеиновой или фенолоформальдегидных смол [122], содержащие значительно меньшее число активных групп, способных специфически взаимодействовать с латексным покрытием. [c.97]

Формирование пленок на под.южке вносит свои специфические особенности в механизм структурообразования и кинетику протекания поли-.меризационных процессов, что оказывает сушественное влияние на свойства покрытий. Исследование влияния прочности взаимодействия на границе пленка - подложка на структуру и свойства покрытий, скорость протекания полимеризационных процессов и степень их завершенности. кинетику нарастания и релаксации внутренних напряжений изучено на примере модельных систем олигоэфирмалеинат-аэросил. моде.тирующий поверхность стеклянной подложки [26], Природа связей на границе пленка - подложка исс.тедовалась методом ИКС по специально разработанной методике [121]. [c.141]

Толщина покрытий оказывает существенное влияние на их долговечность. Было установлено, что с увеличением толщины покрытий долговечность их снижается гю линейному закону при использовании в качестве критерия долговечности внутренних напряжений и при построении графической зависимости этих параметров в полулогарифмических координатах. Особенность формирования полиэфирных покрытий на древесине состоит в том. что они обнаруживают ярко выраженный анизотропный характер распределения внутренних напряжений в зависимости от направления во.локон древесины. Внутренние напряжения, измеренные в направлении, перпендикулярном направлению волокон древесины. в 8-10 раз больше, чем напряжения вдоль волокон. Это связано, вероятно, с тем, что при формировании покрытий на древесине между отдельными волокнами образуются своего рода клеевые слои, способствующие ориентации структурных элементов в направлении, перпендикулярном направлению волокон. Эффект анизотропии в распределении внутренних напряжений проявляется только при определенной величине адгезионной прочности пленкообразующего к волокшютым подложка.м. определяющей степень ориентации структурных элементов. При исследовании влияния природы волокна на внутренние напряжения и адгезионную прочность в более простых по химическому составу полисти-рольных покрытиях было установ.лено, что отношение величины внутренних напряжений, возникаюших поперек и вдоль во.локон, зависит от величины адгезионной прочности, С понижением адгезии плепкообра-зующего к волокну внутренние напряжения поперек волокон становятся равными напряжения.м вдо.ль волокон, а при малой ве.личине адгезионной прочности эти напряжения меньше, чем вдоль волокон [c.150]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология