Анализ низкотемпературных характеристик сопротивления акриловых твердых поверхностей должен проводиться из трех измерений: структура материала, механический отклик и взаимодействие окружающей среды, а также всесторонняя оценка должна проводиться в сочетании с лабораторными тестами и фактическими сценариями применения. Следующий анализ проводится из трех аспектов: ключевые показатели эффективности, методы испытаний и механизмы отказа:
Во-первых, изменения в физических свойствах в низкотемпературных средах
Влияние температуры перехода стекла (TG)
ТГ акриловой смолы обычно составляет от 0 до 50 ℃. Когда температура окружающей среды ниже, чем ТГ, покрытие изменяется от высокоэластичного состояния в стеклянное состояние, а способность движения молекулярной цепи значительно снижается. Например, покрытие с TG из 10 ℃ может повысить свою гибкость более чем на 50% в среде -10 ℃, что приводит к снижению воздействия.
Низкотемпературное феномен охррения
Хрупкий перелом может возникнуть в покрытии в диапазоне от -30 до -50 ℃. С помощью теста воздействия на выемку можно наблюдать, что покрытие с пластичным переломом при комнатной температуре превращается в хрупкий перелом при низкой температуре, а поперечное сечение показывает зеркальную особенность, что указывает на то, что энергия распространения трещин значительно снижается.
Накопление стресса сокращения
Низкая температура приводит к сокращению объема покрытия. Если коэффициент термического расширения не соответствует субстрату, он может вызвать межфазное напряжение. Например, разница в скорости усадки между покрытием и металлическим субстратом может достигать 0,5% при -20 ℃, что приводит к снижению адгезии или растрескивания покрытия.
Во-вторых, метод тестирования для низкотемпературной производительности
Тест температуры охлаждения с низкой температурой
В соответствии со стандартом GB/T 5470-2008, образцы покрытия помещали в приспособление, охлаждаемое жидким азотом и охлаждали со скоростью 2 ℃/мин. Температура, при которой было записано покрытие. Температура охррения типичных акриловых покрытий составляет от -40 ℃ до -60 ℃. Ниже этой температуры покрытие подвержено катастрофическому повреждению.
Низкотемпературный тест изгиба
После хранения образца с покрытием при -20 ℃, -40 ℃ и -60 ℃ в течение 2 часов немедленно проведите тест на изгиб на 180 °. Соблюдайте, есть ли трещины или очистки на поверхности покрытия. Например, когда радиус изгиба составляет менее 5 мм при -40 ℃, покрытие может развиваться микротрещин на уровне 0,1 мм.
Низкотемпературный тест на адгезию
После поддержания при установленной температуре в течение 30 минут адгезия оценивалась методом сетки. Например, покрытие с классом адгезии 0 при комнатной температуре может упасть до 2 -го уровня при -30 ℃, что указывает на то, что низкая температура приводит к ослаблению межфазной связи.
Низкотемпературный велосипедный тест
Чтобы имитировать разницу температуры между днем и ночью, образец покрытия подвергался 100 холодным и горячим циклам в диапазоне от -40 до 20 ℃, причем каждый цикл длился в течение 2 часов. Обратите внимание, показывает ли покрытие, пудру, пузырьковые или очистки, и оцените его долгосрочную погодную сопротивление.
В-третьих, механизмы отказа в низкотемпературных средах
Растрескивание, вызванное внутренним стрессом
Низкотемпературная усадка вызывает растягивающее напряжение в покрытии. Когда напряжение превышает прочность на растяжение покрытия, оно может запускать трещины, перпендикулярные поверхности. Например, покрытие с толщиной 100 мкм может производить радиальные трещины шириной 0,2 мм при -50 ℃.
Интерфейс, отстраненный
If the adhesion between the coating and the substrate is insufficient, low-temperature shrinkage may cause interface peeling. It can be observed through SEM that the cross-section of the coating treated at -30℃ shows obvious interlayer separation, and the residue at the interface is reduced.
Microphase separation intensifies
At low temperatures, the compatibility between the soft and hard segments in acrylic resin decreases, which may lead to microphase separation. For instance, copolymers with significant differences in Tg may exhibit phase separation structures at the 5-10μm level at -20 ° C, which affects the uniformity of the coating.
Fourth, verification of actual application scenarios
The exterior walls of buildings in extremely cold regions
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
Under extremely cold conditions of -60℃, the impact resistance of the coating needs to be evaluated. For example, a drop hammer impact test was adopted. The coating was impacted at -60℃ with an energy of 1J, and it was recorded whether visible cracks occurred.
Fifth, performance optimization direction
Molecular structure design
The introduction of flexible segments (such as butyl acrylate) can reduce Tg and improve low-temperature toughness. For instance, copolymerizing ethyl acrylate with butyl acrylate can reduce the Tg from 20℃ to -10℃, significantly improving the low-temperature performance.
Crosslinking density regulation
Moderate crosslinking can enhance the strength of the coating, but excessive crosslinking will reduce its flexibility. For instance, by adjusting the dosage of the crosslinking agent, the low-temperature embrittlement temperature can be reduced by 10℃ while maintaining hardness.
Filler modification
Adding nanoscale fillers (such as fumed silica) can inhibit crack propagation. For example, adding 5% nano-fillers can increase the elongation at break of the coating by 20% at -40℃.
