El análisis del rendimiento de resistencia a baja temperatura de las superficies sólidas acrílicas debe llevarse a cabo a partir de tres dimensiones: estructura de material, respuesta mecánica e interacción ambiental, y una evaluación integral debe realizarse en combinación con pruebas de laboratorio y escenarios de aplicación reales. El siguiente análisis se lleva a cabo a partir de tres aspectos: indicadores clave de rendimiento, métodos de prueba y mecanismos de falla:
Primero, los cambios en las propiedades físicas en entornos de baja temperatura
La influencia de la temperatura de transición del vidrio (TG)
El TG de resina acrílica suele ser entre 0 ℃ y 50 ℃. Cuando la temperatura ambiente es más baja que TG, el recubrimiento cambia de un estado altamente elástico a un estado vidrioso, y la capacidad del movimiento de la cadena molecular disminuye significativamente. Por ejemplo, un recubrimiento con un TG de 10 ℃ puede tener su flexibilidad reducida en más del 50% en un entorno de -10 ℃, lo que resulta en una disminución en la resistencia al impacto.
Fenómeno de fragilización a baja temperatura
La fractura frágil puede ocurrir en el recubrimiento dentro del rango de -30 ℃ a -50 ℃. Se puede observar a través de la prueba de impacto de Notch que el recubrimiento con fractura dúctil a temperatura ambiente se transforma en fractura frágil a baja temperatura, y la sección transversal muestra una característica similar a un espejo, lo que indica que la energía de propagación de grietas se reduce significativamente.
Acumulación de estrés de contracción
La baja temperatura hace que el volumen del recubrimiento se encoja. Si el coeficiente de expansión térmica no coincide con el del sustrato, puede desencadenar el estrés interfacial. Por ejemplo, la diferencia de la tasa de contracción entre el recubrimiento y el sustrato metálico puede alcanzar el 0,5% a -20 ℃, lo que resulta en una disminución en la adhesión o el agrietamiento de recubrimiento.
En segundo lugar, el método de prueba para un rendimiento de baja temperatura
Prueba de temperatura de fragilidad a baja temperatura
De acuerdo con el estándar GB/T 5470-2008, las muestras de recubrimiento se colocaron en el accesorio enfriado por nitrógeno líquido y se enfriaron a una velocidad de 2 ℃/min. Se registró la temperatura a la que se rompió el revestimiento. La temperatura del fragilidad de los recubrimientos acrílicos típicos es entre -40 ℃ y -60 ℃. Debajo de esta temperatura, el recubrimiento es propenso al daño catastrófico.
Prueba de flexión a baja temperatura
Después de mantener la muestra recubierta en -20 ℃, -40 ℃ y -60 ℃ durante 2 horas, realice inmediatamente una prueba de flexión de 180 °. Observe si hay grietas o pelar en la superficie del recubrimiento. Por ejemplo, cuando el radio de flexión es inferior a 5 mm a -40 ℃, el recubrimiento puede desarrollar microcracks en el nivel de 0.1 mm.
Prueba de adhesión a baja temperatura
Después de mantenerse a la temperatura establecida durante 30 minutos, la adhesión se evaluó mediante el método de la cuadrícula. Por ejemplo, un recubrimiento con adhesión grado 0 a temperatura ambiente puede caer al grado 2 a -30 ℃, lo que indica que la baja temperatura conduce al debilitamiento de la fuerza de unión interfacial.
Prueba de ciclismo a baja temperatura
Para simular la diferencia de temperatura entre el día y la noche, la muestra de recubrimiento se sometió a 100 ciclos fríos y calientes dentro del rango de -40 ℃ a 20 ℃, y cada ciclo duró 2 horas. Observe si el recubrimiento muestra polvo, burbujeante o pelado, y evalúe su resistencia meteorológica a largo plazo.
Tercero, mecanismos de falla en entornos de baja temperatura
Grietas causadas por el estrés interno
La contracción a baja temperatura causa estrés por tracción dentro del recubrimiento. Cuando el estrés excede la resistencia a la tracción del recubrimiento, puede desencadenar grietas perpendiculares a la superficie. Por ejemplo, un recubrimiento con un grosor de 100 μm puede producir grietas radiales de 0.2 mm de ancho a -50 ℃.
Desunión de la interfaz
Si la adhesión entre el recubrimiento y el sustrato es insuficiente, la contracción a baja temperatura puede causar la descamación de la interfaz. Se puede observar a través de SEM que la sección transversal del recubrimiento tratado a -30 ℃ muestra una separación interna de capas obvias, y el residuo en la interfaz se reduce.
Se intensifica la separación de microfase
A bajas temperaturas, la compatibilidad entre los segmentos blandos y duros en la resina acrílica disminuye, lo que puede conducir a la separación de microfase. Por ejemplo, los copolímeros con diferencias significativas en TG pueden exhibir estructuras de separación de fases en el nivel de 5-10 μm a -20 ° C, lo que afecta la uniformidad del recubrimiento.
Cuarto, verificación de escenarios de aplicación reales
Las paredes exteriores de los edificios en regiones extremadamente frías
En un entorno de -40 ℃, la resistencia del recubrimiento a los ciclos de congelación -descongelación debe verificarse. Por ejemplo, remoje la muestra recubierta en agua y congele a -40 ℃, luego transfiérala a 20 ℃ para derretirse. Repita esto 50 veces y observe si el recubrimiento se despega.
Equipo de transporte de cadena fría
Para entornos de almacenamiento en frío que van desde -25 ℃ a -18 ℃, es necesario probar la resistencia a la corrosión del recubrimiento en condiciones de baja temperatura y alta humedad. Por ejemplo, después de mantener el recubrimiento a -20 ℃ y 90%HR durante 72 horas, ya sea helada blanca o óxido en la superficie.
Recubrimiento de equipo polar
En condiciones extremadamente frías de -60 ℃, la resistencia al impacto del recubrimiento debe ser evaluada. Por ejemplo, se adoptó una prueba de impacto del martillo de caída. El recubrimiento se vio afectado a -60 ℃ con una energía de 1J, y se registró si ocurrieron grietas visibles.
Quinto, dirección de optimización del rendimiento
Diseño de estructura molecular
La introducción de segmentos flexibles (como el acrilato de butilo) puede reducir TG y mejorar la tenacidad a baja temperatura. Por ejemplo, la copolimerización del acrilato de etilo con acrilato de butilo puede reducir el TG de 20 ℃ a -10 ℃, mejorando significativamente el rendimiento de baja temperatura.
Regulación de densidad de reticulación
La reticulación moderada puede mejorar la resistencia del recubrimiento, pero la reticulación excesiva reducirá su flexibilidad. Por ejemplo, al ajustar la dosis del agente de reticulación, la temperatura de fragilidad de baja temperatura puede reducirse en 10 ℃ mientras se mantiene la dureza.
Modificación de relleno
Agregar rellenos a nanoescala (como la sílice fumada) puede inhibir la propagación de grietas. Por ejemplo, agregar 5% de nano -llenadores puede aumentar el alargamiento al descanso del recubrimiento en un 20% a -40 ℃.
