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
The three-dimensional cross-linked network formed by multi-functional monomers (such as trihydroxymethylpropane triacrylate) can prevent the penetration of water molecules. For instance, a coating with a crosslinking density of 80% can have its water absorption rate controlled below 0.5%, which is much lower than the 3%-5% of linear polymers.
Micro-nano structure construction
Superhydrophobic effects can be achieved by forming a rough structure of 50-200 nm on the coating surface through phase separation or template method. For instance, introducing fluoropolymer microphases into acrylic coatings can increase the water contact Angle to over 150° and the rolling Angle to less than 5°.
Second, the mechanism and influencing factors of moisture-proof effect
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
Temperature changes will affect the expansion coefficient of the coating and the surface tension of water. For example, at -10℃, the kinetic energy of water molecules decreases, which may intensify the condensation in the micropores of the coating. At 40℃, the water vapor pressure increases, and a higher crosslinking density is required to maintain moisture resistance.
Third, the testing methods for waterproof and moisture-proof performance
Static contact Angle measurement
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
Circulate for 24 hours between 85%RH and 40℃ and 25%RH and 20℃ for 100 consecutive times. Observe whether the coating shows blisters, discoloration or a decrease in adhesion. For example, if the adhesion decreases by no more than grade 1 after circulation (by the grid method).
Water vapor transmission rate test
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.
Fourth, Failure Modes and improvement Strategies
Coating defects cause penetration
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
Acidic and alkaline environments will accelerate the hydrolysis of the coating. For instance, after being immersed in an acidic solution with pH=2 for 72 hours, the cross-linking density of the coating may decrease by 25%. The improvement directions include introducing hydrolysis-resistant groups (such as siloxanes) or increasing the hardness of the coating to more than 2H.
Fifth, verification of actual application scenarios
Building exterior wall protection
In rainy areas, it is necessary to verify the coating’s resistance to rainwater erosion. For example, through a spray test simulating 10 years of rainfall (approximately 3000 mm), observe whether the coating shows powdering or peeling.
Packaging of electronic equipment
For high-humidity environments (such as 85%RH, 85℃), it is necessary to test the protective effect of the coating on the circuit board. For instance, after a 1000-hour test, the insulation resistance of the circuit board protected by the moisture-free coating should remain above 10¹² Ω.
Anti-corrosion of underground facilities
In the scenario of groundwater infiltration, it is necessary to evaluate the cathodic disbondment resistance of the coating. For example, after being maintained at a potential of -1.5V for 28 days, the peeling radius between the coating and the metal substrate should be less than 5 mm.
