Водонепроницаемость и влагозащитный эффект акриловых твердых поверхностей необходимо анализировать с трех сторон: химическая структура материала, механизм взаимодействия между границами раздела и характеристики взаимодействия с окружающей средой. Его защитная эффективность должна быть проверена в сочетании с лабораторными испытаниями и реальными сценариями. Ниже приводится систематическая разработка трех аспектов: источники производительности, методы испытаний и виды отказов:

Во-первых, химическая основа и структурные характеристики водонепроницаемости.

Характеристики низкой поверхностной энергии

Разница в полярности между сложноэфирной группой (-COO-) и алкильной цепью (-CnH2n+1) в акриловой смоле приводит к относительно слабым межмолекулярным силам, придающим поверхности покрытия низкую поверхностную энергию 15-30 мН/м. Например, угол контакта с водой чистого акрилового покрытия может достигать 90–105°, а капли воды на поверхности имеют почти сферическое состояние, что значительно снижает склонность к смачиванию.

Связанная сетевая структура

Трехмерная сшитая сеть, образованная многофункциональными мономерами (такими как тригидроксиметилпропантриакрилат), может предотвратить проникновение молекул воды. Например, покрытие с плотностью сшивки 80% может контролировать степень водопоглощения ниже 0,5%, что намного ниже, чем 3–5% у линейных полимеров.

Строительство микро-наноструктур

Супергидрофобные эффекты могут быть достигнуты за счет формирования на поверхности покрытия шероховатой структуры размером 50-200 нм посредством разделения фаз или темплатного метода. Например, введение микрофаз фторполимера в акриловые покрытия может увеличить угол контакта с водой до более чем 150°, а угол прокатки — до менее 5°.

Во-вторых, механизм и факторы, влияющие на влагозащитный эффект.

Диффузионный барьер молекул воды

Плотная сшитая структура может продлить путь диффузии молекул воды. Например, в среде с относительной влажностью 85% скорость пропускания водяного пара (СПВП) сшитого покрытия может составлять всего 1 г/(м²·24 часа), тогда как для несшитого покрытия может достигать 5 г/(м²·24 часа).

Межфазная адгезия сбалансирована

Адгезия между покрытием и подложкой должна быть больше, чем энергия адсорбции молекул воды на границе раздела. Например, когда адгезия достигает 3 МПа, она может противостоять межфазному проникновению молекул воды в диапазоне от -20 ℃ до 60 ℃, избегая явления отслоения.

Экологическая адаптивность

Изменения температуры повлияют на коэффициент расширения покрытия и поверхностное натяжение воды. Например, при -10℃ кинетическая энергия молекул воды снижается, что может усилить конденсацию влаги в микропорах покрытия. При 40 ℃ давление водяного пара увеличивается, и для поддержания влагостойкости требуется более высокая плотность сшивки.

В-третьих, методы тестирования водонепроницаемости и влагостойкости.

Статический контакт Измерение угла

С помощью оптического измерителя угла контакта прикапывали 2 мкл деионизированной воды при условиях 25℃ и относительной влажности 50% и записывали изменения угла контакта в течение 30 секунд. Например, начальный угол контакта высококачественного акрилового покрытия может достигать 100°, а изменение составляет менее 2° в течение 60 секунд.

Эксперимент по динамическому водопоглощению

Замочите образец с покрытием в деионизированной воде и регулярно взвешивайте его, чтобы регистрировать изменения качества. Например, после 24 часов замачивания покрытие со степенью водопоглощения менее 0,8% можно считать имеющим хорошую водостойкость. Если степень водопоглощения превышает 2%, могут возникнуть дефекты микропор.

Циклическое испытание высокой влажности

Циркуляция в течение 24 часов при относительной влажности 85 % и 40 ℃ и относительной влажности 25 % и 20 ℃ 100 раз подряд. Обратите внимание, нет ли на покрытии вздутий, обесцвечивания или снижения адгезии. Например, если после циркуляции (методом сетки) адгезия снижается не более чем на 1 класс.

Испытание скорости передачи водяного пара

В соответствии со стандартом ASTM E96 WVTR определялся методом чашки или методом инфракрасного датчика. Например, в условиях 38℃ и относительной влажности 90% покрытия с WVTR ниже 2 г/(м²·24 ч) подходят для сценариев с высокими требованиями к влагостойкости.

В-четвертых, виды отказов и стратегии улучшения.

Дефекты покрытия вызывают проникновение

Отверстия или пузыри могут привести к локальному нарушению гидроизоляции. Например, отверстия диаметром 0,1 мм могут увеличить общую скорость водопоглощения покрытия на 30%. Методы улучшения включают оптимизацию процесса распыления (например, увеличение давления распыления до 0,3 МПа) или применение многослойного покрытия.

Рассоединение интерфейса приводит к сбою

Адсорбция молекул воды на границе раздела покрытие-подложка ослабляет адгезию. Например, на бетонном основании, если не проводить обработку грунтовкой, адгезия может снизиться на 40% через шесть месяцев. Решение включает использование усилителей адгезии или увеличение толщины покрытия до более 150 мкм.

Химическая эрозия повреждает структуру

Кислотная и щелочная среда ускорят гидролиз покрытия. Например, после погружения в кислый раствор с pH=2 на 72 часа плотность сшивки покрытия может снизиться на 25%. Направления совершенствования включают введение устойчивых к гидролизу группировок (таких как силоксаны) или повышение твердости покрытия более чем до 2Н.

В-пятых, проверка реальных сценариев применения.

Защита наружных стен здания

В дождливых районах необходимо проверить стойкость покрытия к эрозии дождевой водой. Например, с помощью испытания на распыление, имитирующего 10-летние осадки (приблизительно 3000 мм), наблюдайте, не появляется ли на покрытии порошок или отслаивание.

Упаковка электронного оборудования

В средах с высокой влажностью (например, 85 % относительной влажности, 85 ℃) необходимо проверить защитное действие покрытия на печатной плате. Например, после 1000-часового испытания сопротивление изоляции печатной платы, защищенной влагонепроницаемым покрытием, должно оставаться выше 10¹² Ом.

Антикоррозийная защита подземных сооружений

В случае проникновения грунтовых вод необходимо оценить стойкость покрытия к катодному отслоению. Например, после выдерживания потенциала -1,5 В в течение 28 дней радиус отслаивания между покрытием и металлической подложкой должен составлять менее 5 мм.