يجب إجراء تحليل أداء مقاومة درجات الحرارة المنخفضة للأسطح الصلبة الأكريلية من ثلاثة أبعاد: بنية المواد ، والاستجابة الميكانيكية والتفاعل البيئي ، وينبغي إجراء تقييم شامل مع الاختبارات المعملية وسيناريوهات التطبيق الفعلية. يتم إجراء التحليل التالي من ثلاثة جوانب: مؤشرات الأداء الرئيسية وطرق الاختبار وآليات الفشل:
أولاً ، التغييرات في الخواص الفيزيائية في بيئات درجات الحرارة المنخفضة
تأثير درجة حرارة انتقال الزجاج (TG)
عادة ما يكون TG من راتنج الأكريليك بين 0 ℃ و 50 ℃. عندما تكون درجة الحرارة المحيطة أقل من TG ، يتغير الطلاء من حالة مرنة للغاية إلى حالة زجاجية ، وتنخفض قدرة حركة السلسلة الجزيئية بشكل كبير. على سبيل المثال ، قد يكون للطلاء مع TG من 10 ℃ مرونته انخفاض بأكثر من 50 ٪ في بيئة -10 ℃ ، مما يؤدي إلى انخفاض في مقاومة التأثير.
ظاهرة احتضان درجة الحرارة المنخفضة
قد يحدث كسر هش في الطلاء في حدود -30 ℃ إلى -50 ℃. يمكن ملاحظة من خلال اختبار تأثير الشق أن الطلاء مع كسر الدكتايل في درجة حرارة الغرفة يتحول إلى كسر هش عند درجة حرارة منخفضة ، ويظهر المقطع العرضي ميزة تشبه المرآة ، مما يشير إلى أن طاقة انتشار الكراك تقل بشكل كبير.
تراكم إجهاد الانكماش
درجة الحرارة المنخفضة تتسبب في تقلص حجم الطلاء. إذا كان معامل التمدد الحراري لا يتطابق مع معامل الركيزة ، فقد يؤدي ذلك إلى الإجهاد البيني. على سبيل المثال ، قد يصل الفرق في معدل الانكماش بين الطلاء والركيزة المعدنية إلى 0.5 ٪ عند -20 ℃ ، مما يؤدي إلى انخفاض في التصاق أو تكسير الطلاء.
ثانياً ، طريقة الاختبار لأداء درجات الحرارة المنخفضة
اختبار درجة حرارة الحرارة المنخفضة درجات الحرارة
وفقًا لمعايير GB/T 5470-2008 ، تم وضع عينات الطلاء في المباراة المبردة بواسطة النيتروجين السائل وتبريدها بمعدل 2 ℃/دقيقة. تم تسجيل درجة الحرارة التي كسرها الطلاء. تتراوح درجة حرارة الحضور للطلاء الأكريليكي النموذجي بين -40 ℃ و -60 ℃. تحت درجة الحرارة هذه ، الطلاء عرضة للتلف الكارثي.
اختبار الانحناء في درجة الحرارة المنخفضة
بعد الاحتفاظ بالعينة المطلية على -20 ℃ و -40 ℃ و -60 ℃ لمدة ساعتين ، إجراء اختبار ثني 180 درجة على الفور. لاحظ ما إذا كانت هناك تشققات أو تقشير على سطح الطلاء. على سبيل المثال ، عندما يكون نصف قطر الانحناء أقل من 5 مم عند -40 ℃ ، قد يتطور الطلاء المصغرات عند مستوى 0.1 مم.
اختبار التصاق درجات الحرارة المنخفضة
بعد الحفاظ عليها في درجة حرارة المحددة لمدة 30 دقيقة ، تم تقييم التصاق بواسطة طريقة الشبكة. على سبيل المثال ، قد ينخفض الطلاء مع درجة الالتصاق 0 في درجة حرارة الغرفة إلى الصف 2 في -30 ℃ ، مما يشير إلى أن درجة الحرارة المنخفضة تؤدي إلى ضعف قوة الترابط بين الوجهات.
اختبار الدراجات في درجة الحرارة المنخفضة
لمحاكاة اختلاف درجة الحرارة بين النهار والليل ، تعرضت عينة الطلاء إلى 100 دورات باردة وساخنة في حدود -40 إلى 20 ℃ ، مع استمرار كل دورة لمدة ساعتين. لاحظ ما إذا كان الطلاء يظهر المسحوق أو الفقاعات أو التقشير ، وتقييم مقاومة الطقس على المدى الطويل.
ثالثًا ، آليات الفشل في بيئات درجات الحرارة المنخفضة
التكسير الناجم عن الإجهاد الداخلي
انكماش درجة الحرارة المنخفضة يسبب إجهاد الشد داخل الطلاء. عندما يتجاوز الإجهاد قوة الشد للطلاء ، قد يؤدي إلى تشققات عمودي على السطح. على سبيل المثال ، قد ينتج الطلاء بسمك 100μm تشققات شعاعية بعرض 0.2 مم عند -50 ℃.
واجهة debonding
إذا كان التصاق بين الطلاء والركيزة غير كافٍ ، فقد يتسبب انكماش درجات الحرارة المنخفضة في تقشير الواجهة. يمكن ملاحظة من خلال SEM أن المقطع العرضي للطلاء المعالجة عند -30 ℃ يظهر فصلًا داخليًا واضحًا ، ويتم تقليل البقايا في الواجهة.
يكثف فصل ميكروفاس
في درجات الحرارة المنخفضة ، يتناقص التوافق بين الأجزاء الناعمة والصعبة في راتنج الأكريليك ، مما قد يؤدي إلى فصل ميكروفاس. على سبيل المثال ، قد تظهر البوليمرات المشتركة ذات الاختلافات الكبيرة في TG هياكل فصل الطور عند مستوى 5-10μm عند -20 درجة مئوية ، مما يؤثر على توحيد الطلاء.
رابعًا ، التحقق من سيناريوهات التطبيق الفعلي
الجدران الخارجية للمباني في المناطق الباردة للغاية
في بيئة -40 ℃ ، يجب التحقق من مقاومة الطلاء لدورات الجليد. على سبيل المثال ، نقع العينة المطلية في الماء وتجميدها على -40 ℃ ، ثم نقلها إلى 20 ℃ للذوبان. كرر هذا 50 مرة ولاحظ ما إذا كان الطلاء يخلط.
معدات نقل السلسلة الباردة
بالنسبة لبيئات التخزين الباردة التي تتراوح من -25 ℃ إلى -18 ℃ ، من الضروري اختبار مقاومة التآكل للطلاء في ظل درجات الحرارة المنخفضة وعالية الرطوبة. على سبيل المثال ، بعد الحفاظ على الطلاء في -20 ℃ و 90 ٪ RH لمدة 72 ساعة ، سواء ظهر الصقيع الأبيض أو الصدأ على السطح.
طلاء المعدات القطبية
في ظل الظروف الباردة للغاية -60 ℃ ، يجب تقييم مقاومة تأثير الطلاء. على سبيل المثال ، تم اعتماد اختبار تأثير المطرقة. تأثر الطلاء في -60 ℃ مع طاقة 1J ، وتم تسجيل ما إذا كانت تشققات مرئية قد حدثت.
الخامس ، اتجاه تحسين الأداء
تصميم الهيكل الجزيئي
يمكن أن يؤدي إدخال شرائح مرنة (مثل أكريلات البوتيل) إلى تقليل TG وتحسين صلابة درجات الحرارة المنخفضة. على سبيل المثال ، يمكن أن يقلل البليمة الإيثيلي مع الأكريليت مع البوتيل من TG من 20 ℃ إلى -10 ℃ ، مما يؤدي بشكل كبير إلى تحسين أداء درجات الحرارة المنخفضة.
تنظيم الكثافة المتشابكة
يمكن أن يؤدي التشابك المعتدل إلى تعزيز قوة الطلاء ، لكن التشابك المفرط سيقلل من مرونته. على سبيل المثال ، من خلال ضبط جرعة عامل التشابك ، يمكن تقليل درجة حرارة احتضان درجة الحرارة المنخفضة بمقدار 10 ℃ مع الحفاظ على الصلابة.
تعديل الحشو
إن إضافة مواد الحشو النانوية (مثل السيليكا المليئة) يمكن أن تمنع انتشار الكراك. على سبيل المثال ، يمكن لإضافة 5 ٪ من الملاءات النانوية زيادة الاستطالة عند استراحة الطلاء بنسبة 20 ٪ في -40 ℃.
