The waterproof performance and moisture-proof effect of acrylic solid surfaces need to be analyzed from three dimensions: the chemical structure of the material, the interface interaction mechanism, and the environmental interaction characteristics. Its protective efficacy should be verified in combination with laboratory tests and actual scenarios. The following is a systematic elaboration from three aspects: performance sources, test methods, and failure modes:
First, the chemical basis and structural characteristics of waterproof performance
Low surface energy characteristics
Der Polaritätsunterschied zwischen der Estergruppe (-COO-) und der Alkylkette (-CNH2N+1) in Acrylharz führt zu einer relativ schwachen intermolekularen Kraft, die die Beschichtungsoberfläche mit einer niedrigen Oberflächenenergie von 15 bis 30 mn/m ausschöpft. Beispielsweise kann der Wasserkontaktwinkel der reinen Acrylbeschichtung 90 ° -105 ° erreichen, und die Wassertröpfchen auf der Oberfläche haben einen nahezu kugelförmigen Zustand, wodurch die Tendenz des Benetzens signifikant verringert wird.
Vernetzte Netzwerkstruktur
The three-dimensional cross-linked network formed by multi-functional monomers (such as trihydroxymethylpropane triacrylate) can prevent the penetration of water molecules. For instance, a coating with a crosslinking density of 80% can have its water absorption rate controlled below 0.5%, which is much lower than the 3%-5% of linear polymers.
Micro-nano structure construction
Superhydrophobic effects can be achieved by forming a rough structure of 50-200 nm on the coating surface through phase separation or template method. For instance, introducing fluoropolymer microphases into acrylic coatings can increase the water contact Angle to over 150° and the rolling Angle to less than 5°.
Second, the mechanism and influencing factors of moisture-proof effect
Wassermoleküldiffusionsbarriere
Die dichte vernetzte Struktur kann den Diffusionsweg von Wassermolekülen verlängern. In einer Umgebung von 85%relativer RH kann beispielsweise die Wasserdampfübertragungsrate (WVTR) der vernetzten Beschichtung nur 1 g/(m² · 24H) betragen, während die der nicht cross-gebundenen Beschichtung 5 g/(m² · 24H) erreichen kann.
Die Grenzflächenadhäsion ist ausgeglichen
Die Adhäsion zwischen der Beschichtung und dem Substrat muss größer sein als die Adsorptionsenergie von Wassermolekülen an der Grenzfläche. Wenn die Adhäsion beispielsweise 3 MPa erreicht, kann sie der Grenzflächendurchdringung von Wassermolekülen im Bereich von -20 ℃ bis 60 ℃ widerstehen, wodurch das Phänomen der Debonding vermieden wird.
Umweltanpassungsfähigkeit
Temperaturänderungen beeinflussen den Expansionskoeffizienten der Beschichtung und die Oberflächenspannung von Wasser. Beispielsweise nimmt bei -10 ℃ die kinetische Energie von Wassermolekülen ab, was die Kondensation in den Mikroporen der Beschichtung intensivieren kann. Bei 40 ° C nimmt der Wasserdampfdruck zu und eine höhere Vernetzungsdichte ist erforderlich, um den Feuchtigkeitsbeständigkeit aufrechtzuerhalten.
Drittens die Testmethoden für wasserdichte und feuchtigkeitsdichte Leistung
Statische Kontaktwinkelmessung
Unter Verwendung eines optischen Kontaktwinkelmessgeräts wurden 2 & mgr; l entionisiertes Wasser unter den Bedingungen von 25 ° C und 50%relativer RH fallen, und die Änderungen des Kontaktwinkels innerhalb von 30 Sekunden wurden aufgezeichnet. Beispielsweise kann der anfängliche Kontaktwinkel einer hochwertigen Acrylbeschichtung 100 ° erreichen, und die Änderung beträgt innerhalb von 60 Sekunden weniger als 2 °.
Dynamisches Wasserabsorptionsexperiment
Einweichen Sie die beschichtete Probe in entionisiertem Wasser und wiegen Sie sie regelmäßig, um die Qualitätsänderungen aufzuzeichnen. Zum Beispiel kann nach 24 Stunden Einweichen eine Beschichtung mit einer Wasserabsorptionsrate von weniger als 0,8% als eine gute Wasserbeständigkeit angesehen werden. Wenn die Wasserabsorptionsrate 2%überschreitet, kann es zu Mikroporenfehlern kommen.
Hochfeuchtigkeitszyklus -Test
Zirkulieren 24 Stunden zwischen 85%RH und 40 ° C und 25%RH und 20 ℃ für 100 aufeinanderfolgende Zeiten. Beachten Sie, ob die Beschichtung Blasen, Verfärbungen oder eine Abnahme der Adhäsion zeigt. Zum Beispiel, wenn die Adhäsion nach dem Kreislauf nicht mehr als Grad 1 abnimmt (nach der Gittermethode).
Wasserdampfübertragungstest
Gemäß dem ASTM E96 -Standard wurde das WVTR nach der Cup -Methode oder der Infrarotsensormethode bestimmt. Beispielsweise eignen sich unter Bedingungen von 38 ° C und 90%RH, beschichtungen mit WVTR unter 2 g/(m² · 24H) für Szenarien mit hohen Anforderungen an feuchtigkeitssicher.
Viertens, Fehlermodi und Verbesserungsstrategien
Beschichtungsfehler verursachen Penetration
Löcher oder Blasen können lokales Wasserdichtungsausfall verursachen. Beispielsweise können Löcher mit einem Durchmesser von 0,1 mm die Gesamtwasserabsorptionsrate der Beschichtung um 30%erhöhen. Verbesserungsmethoden umfassen die Optimierung des Sprühprozesses (z. B. Erhöhen des Zerstäubendrucks auf 0,3 MPa) oder die Einführung von Multikoat-Beschichtung.
Die Debonding der Schnittstelle führt zum Scheitern
Die Adsorption von Wassermolekülen an der Grenzfläche zur Beschichtungssubstrat wird die Adhäsion schwächen. Wenn beispielsweise bei einem konkreten Substrat keine Primerbehandlung durchgeführt wird, kann die Haftung nach sechs Monaten um 40% sinken. Die Lösungen umfassen die Verwendung von Adhäsionspromotoren oder die Erhöhung der Beschichtungsdicke auf über 150 μm.
Chemische Erosion schädigt die Struktur
Acidic and alkaline environments will accelerate the hydrolysis of the coating. For instance, after being immersed in an acidic solution with pH=2 for 72 hours, the cross-linking density of the coating may decrease by 25%. The improvement directions include introducing hydrolysis-resistant groups (such as siloxanes) or increasing the hardness of the coating to more than 2H.
Fifth, verification of actual application scenarios
Building exterior wall protection
In rainy areas, it is necessary to verify the coating’s resistance to rainwater erosion. For example, through a spray test simulating 10 years of rainfall (approximately 3000 mm), observe whether the coating shows powdering or peeling.
Packaging of electronic equipment
Für Umgebungen mit hoher Luftfeuchtigkeit (z. B. 85%RH, 85 ℃) ist es erforderlich, die Schutzwirkung der Beschichtung auf der Leiterplatte zu testen. Zum Beispiel sollte nach einem 1000-Stunden-Test der Isolationswiderstand der durch die feuchtigkeitsfreien Beschichtung geschützten Leiterplatte über 10¹² ω bleiben.
Anti-Korrosion unterirdischer Einrichtungen
In dem Szenario der Grundwasserinfiltration ist es notwendig, die kathodische Auszahlresistenz der Beschichtung zu bewerten. Nachdem beispielsweise 28 Tage lang bei einem Potential von -1,5 V gehalten worden war, sollte der Schälkadius zwischen der Beschichtung und dem Metallsubstrat weniger als 5 mm betragen.
