アクリル固体表面の低温抵抗性能の分析は、材料構造、機械的応答、環境相互作用の3つの次元から実行する必要があります。包括的な評価は、実験室テストと実際のアプリケーションシナリオと組み合わせて実施する必要があります。次の分析は、3つの側面から実行されます。キーパフォーマンスインジケーター、テスト方法、障害メカニズム：
まず、低温環境での物理的特性の変化
ガラス遷移温度（TG）の影響
The Tg of acrylic resin is usually between 0℃ and 50℃. When the ambient temperature is lower than Tg, the coating changes from a highly elastic state to a glassy state, and the molecular chain movement ability decreases significantly. For example, a coating with a Tg of 10℃ may have its flexibility reduced by more than 50% in an environment of -10℃, resulting in a decline in impact resistance.
Low-temperature embrittlement phenomenon
脆性骨折は、-30°〜 -50の範囲内のコーティングで発生する可能性があります。 Notch Impactテストでは、室温での延性骨折を伴うコーティングが低温で脆性骨折に変化することが観察でき、断面は鏡のような特徴を示し、亀裂伝播エネルギーが大幅に減少することを示しています。
収縮ストレスの蓄積
低温により、コーティングの体積が収縮します。熱膨張係数が基質のそれと一致しない場合、界面応力を引き起こす可能性があります。たとえば、コーティングと金属基質の収縮率の差は、-20℃で0.5％に達する可能性があり、接着またはコーティング亀裂が減少します。
Second, the testing method for low-temperature performance
Low-temperature embrittlement temperature test
In accordance with the GB/T 5470-2008 standard, the coating samples were placed in the fixture cooled by liquid nitrogen and cooled at a rate of 2℃/min. The temperature at which the coating broke was recorded. The embrittlement temperature of typical acrylic coatings is between -40℃ and -60℃. Below this temperature, the coating is prone to catastrophic damage.
Low-temperature bending test
After keeping the coated sample at -20℃, -40℃ and -60℃ for 2 hours, immediately conduct a 180° bending test. Observe whether there are cracks or peeling on the surface of the coating. For example, when the bending radius is less than 5mm at -40℃, the coating may develop microcracks at the 0.1mm level.
Low-temperature adhesion test
After being maintained at the set temperature for 30 minutes, the adhesion was evaluated by the grid method. For example, a coating with adhesion grade 0 at room temperature may drop to grade 2 at -30℃, indicating that low temperature leads to the weakening of interfacial bonding force.
Low-temperature cycling test
To simulate the temperature difference between day and night, the coating sample was subjected to 100 cold and hot cycles within the range of -40℃ to 20℃, with each cycle lasting for 2 hours. Observe whether the coating shows powdering, bubbling or peeling, and evaluate its long-term weather resistance.
Third, failure mechanisms in low-temperature environments
Cracking caused by internal stress
Low-temperature shrinkage causes tensile stress within the coating. When the stress exceeds the tensile strength of the coating, it may trigger cracks perpendicular to the surface. For example, a coating with a thickness of 100μm may produce radial cracks 0.2mm wide at -50℃.
Interface debonding
コーティングと基質の間の接着が不十分な場合、低温収縮は界面の剥離を引き起こす可能性があります。 -30で処理されたコーティングの断面が明らかな層間層分離を示し、界面の残基が減少することがSEMを通じて観察できます。
微小酵素分離が強化されます
低温では、アクリル樹脂の柔らかいセグメントとハードセグメント間の互換性が減少し、微小酵素分離につながる可能性があります。たとえば、TGに有意差を持つ共重合体は、-20°Cの5-10μmレベルで位相分離構造を示す可能性があり、コーティングの均一性に影響します。
第4に、実際のアプリケーションシナリオの検証
非常に寒い地域の建物の外壁
In an environment of -40℃, the coating’s resistance to freeze-thaw cycles needs to be verified. For example, soak the coated sample in water and freeze it at -40℃, then transfer it to 20℃ for melting. Repeat this 50 times and observe whether the coating peels off.
Cold chain transportation equipment
For cold storage environments ranging from -25℃ to -18℃, it is necessary to test the corrosion resistance of the coating under low-temperature and high-humidity conditions. For example, after the coating is maintained at -20℃ and 90%RH for 72 hours, whether white frost or rust appears on the surface.
Coating of polar equipment
-60℃の極端に寒い条件下では、コーティングの耐衝撃性を評価する必要があります。たとえば、ドロップハンマーインパクトテストが採用されました。コーティングは、1Jのエネルギーで-60℃で影響を受け、可視亀裂が発生したかどうかを記録しました。
5番目、パフォーマンス最適化の方向
分子構造設計
柔軟なセグメント（アクリル酸ブチルなど）の導入は、TGを減らし、低温靭性を改善することができます。 For instance, copolymerizing ethyl acrylate with butyl acrylate can reduce the Tg from 20℃ to -10℃, significantly improving the low-temperature performance.
架橋密度調節
中程度の架橋はコーティングの強度を高めることができますが、過度の架橋は柔軟性を低下させます。たとえば、架橋剤の投与量を調整することにより、硬度を維持しながら、低温の腹部の温度を10°減らすことができます。
フィラーの変更
ナノスケールフィラー（発煙シリカなど）を追加すると、亀裂伝播を阻害できます。たとえば、5％のナノフィラーを追加すると、-40）でコーティングの破損時の伸長が20％増加する可能性があります。
