El rendimiento impermeable y el efecto a prueba de humedad de las superficies sólidas acrílicas deben analizarse a partir de tres dimensiones: la estructura química del material, el mecanismo de interacción de la interfaz y las características de interacción ambiental. Su eficacia protectora debe verificarse en combinación con pruebas de laboratorio y escenarios reales. La siguiente es una elaboración sistemática de tres aspectos: fuentes de rendimiento, métodos de prueba y modos de falla:
Primero, la base química y las características estructurales del rendimiento impermeable
Bajas características de energía superficial
La diferencia de polaridad entre el grupo éster (-COO-) y la cadena alquilo (-CNH2N+1) en la resina acrílica conduce a una fuerza intermolecular relativamente débil, dotando la superficie de recubrimiento con una energía superficial baja de 15-30 mn/m. Por ejemplo, el ángulo de contacto con el agua del recubrimiento acrílico puro puede alcanzar 90 ° -105 °, y las gotas de agua en la superficie presentan un estado casi esférico, reduciendo significativamente la tendencia de humectación.
Estructura de red reticulada
La red reticulada tridimensional formada por monómeros multifuncionales (como el trihidroximetilpropano triacilato) puede evitar la penetración de las moléculas de agua. Por ejemplo, un recubrimiento con una densidad de reticulación del 80% puede tener su tasa de absorción de agua controlada por debajo del 0,5%, que es mucho más baja que el 3% -5% de los polímeros lineales.
Construcción de estructura micro-nano
Los efectos superhidrofóbicos se pueden lograr formando una estructura rugosa de 50-200 nm en la superficie de recubrimiento a través de la separación de fases o el método de plantilla. Por ejemplo, la introducción de microfases de fluoropolímero en recubrimientos acrílicos puede aumentar el ángulo de contacto del agua a más de 150 ° y el ángulo de rodadura a menos de 5 °.
En segundo lugar, el mecanismo y los factores influyentes del efecto a prueba de humedad
Barrera de difusión de la molécula de agua
The dense cross-linked structure can prolong the diffusion path of water molecules. For example, in an environment of 85%RH, the water vapor transmission rate (WVTR) of the cross-linked coating can be as low as 1 g/(m²·24h), while that of the uncross-linked coating may reach 5 g/(m²·24h).
La adhesión interfacial está equilibrada
La adhesión entre el recubrimiento y el sustrato debe ser mayor que la energía de adsorción de las moléculas de agua en la interfaz. Por ejemplo, cuando la adhesión alcanza 3 MPa, puede resistir la penetración interfacial de las moléculas de agua dentro del rango de -20 ℃ a 60 ℃, evitando el fenómeno de la desunión.
Adaptabilidad ambiental
Los cambios de temperatura afectarán el coeficiente de expansión del recubrimiento y la tensión superficial del agua. Por ejemplo, a -10 ℃, la energía cinética de las moléculas de agua disminuye, lo que puede intensificar la condensación en los microporos del recubrimiento. A 40 ℃, la presión de vapor de agua aumenta y se requiere una mayor densidad de reticulación para mantener la resistencia a la humedad.
Tercero, los métodos de prueba para el rendimiento impermeable y a prueba de humedad
Medición del ángulo de contacto estático
Using an optical contact Angle meter, 2 μL of deionized water was dropped in under the conditions of 25℃ and 50%RH, and the changes in the contact Angle within 30 seconds were recorded. For example, the initial contact Angle of high-quality acrylic coating can reach 100°, and the change is less than 2° within 60 seconds.
Experimento de absorción de agua dinámica
Remoje la muestra recubierta en agua desionizada y la sopés regularmente para registrar los cambios de calidad. Por ejemplo, después de 24 horas de remojo, se puede considerar que un recubrimiento con una tasa de absorción de agua inferior al 0,8% tiene una buena resistencia al agua. Si la tasa de absorción de agua excede el 2%, puede haber defectos de micro porcentaje.
Prueba de ciclo de humedad alta
Circula durante 24 horas entre 85%HR y 40 ℃ y 25%HR y 20 ℃ por 100 veces consecutivas. Observe si el recubrimiento muestra ampollas, decoloración o una disminución de la adhesión. Por ejemplo, si la adhesión disminuye en no más del grado 1 después de la circulación (por el método de la cuadrícula).
Prueba de velocidad de transmisión de vapor de agua
According to the ASTM E96 standard, the WVTR was determined by the cup method or the infrared sensor method. For instance, under conditions of 38℃ and 90%RH, coatings with WVTR lower than 2 g/(m²·24h) are suitable for scenarios with high moisture-proof requirements.
Cuarto, modos de falla y estrategias de mejora
Los defectos de recubrimiento causan penetración
Los agujeros o burbujas pueden causar falla de impermeabilización local. Por ejemplo, los agujeros con un diámetro de 0.1 mm pueden aumentar la tasa general de absorción de agua del recubrimiento en un 30%. Los métodos de mejora incluyen optimizar el proceso de pulverización (como aumentar la presión de atomización a 0.3 MPa) o adoptar recubrimiento de múltiples capas.
El desgaste de la interfaz conduce al fracaso
La adsorción de las moléculas de agua en la interfaz de sustrato de recubrimiento debilitará la adhesión. Por ejemplo, en un sustrato de concreto, si no se lleva a cabo un tratamiento de cebador, la adhesión puede disminuir en un 40% después de seis meses. Las soluciones incluyen el uso de promotores de adhesión o aumentar el espesor de recubrimiento a más de 150 μm.
La erosión química daña la estructura
Los ambientes ácidos y alcalinos acelerarán la hidrólisis del recubrimiento. Por ejemplo, después de sumergirse en una solución ácida con pH = 2 durante 72 horas, la densidad de reticulación del recubrimiento puede disminuir en un 25%. Las direcciones de mejora incluyen la introducción de grupos resistentes a la hidrólisis (como siloxanos) o aumentar la dureza del recubrimiento a más de 2 h.
Quinto, Verificación de escenarios de aplicación reales
Construcción de protección de la pared exterior
En áreas lluviosas, es necesario verificar la resistencia del recubrimiento a la erosión del agua de lluvia. Por ejemplo, a través de una prueba de pulverización que simula 10 años de lluvia (aproximadamente 3000 mm), observe si el recubrimiento muestra polvo o pelado.
Embalaje de equipos electrónicos
Para entornos de alta humedad (como 85%HR, 85 ℃), es necesario probar el efecto protector del recubrimiento en la placa de circuito. Por ejemplo, después de una prueba de 1000 horas, la resistencia de aislamiento de la placa de circuito protegida por el recubrimiento libre de humedad debe permanecer por encima de 10¹² Ω.
Anticorrosión de instalaciones subterráneas
En el escenario de la infiltración de agua subterránea, es necesario evaluar la resistencia a la desaprobación catódica del recubrimiento. Por ejemplo, después de mantenerse a un potencial de -1.5V durante 28 días, el radio de despeje entre el recubrimiento y el sustrato metálico debe ser inferior a 5 mm.
