ประสิทธิภาพการกันน้ำและผลการป้องกันความชื้นของพื้นผิวที่เป็นของแข็งอะคริลิคจำเป็นต้องวิเคราะห์จากสามมิติ: โครงสร้างทางเคมีของวัสดุกลไกการปฏิสัมพันธ์ระหว่างอินเตอร์เฟสและลักษณะการปฏิสัมพันธ์กับสิ่งแวดล้อม ประสิทธิภาพการป้องกันของมันควรได้รับการตรวจสอบร่วมกับการทดสอบในห้องปฏิบัติการและสถานการณ์จริง ต่อไปนี้เป็นรายละเอียดอย่างเป็นระบบจากสามด้าน: แหล่งประสิทธิภาพวิธีการทดสอบและโหมดความล้มเหลว:
ขั้นแรกพื้นฐานทางเคมีและลักษณะโครงสร้างของประสิทธิภาพกันน้ำ
ลักษณะพลังงานพื้นผิวต่ำ
ความแตกต่างของขั้วระหว่างกลุ่มเอสเตอร์ (-COO-) และโซ่อัลคิล (-CNH2N+1) ในอะคริลิคเรซินนำไปสู่แรงระหว่างโมเลกุลที่ค่อนข้างอ่อนแอ ตัวอย่างเช่นมุมสัมผัสน้ำของการเคลือบอะคริลิคบริสุทธิ์สามารถถึง 90 ° -105 °และหยดน้ำบนพื้นผิวจะมีสถานะเป็นทรงกลมเกือบลดแนวโน้มของการเปียก
โครงสร้างเครือข่ายเชื่อมโยงข้าม
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
อุปสรรคการแพร่กระจายโมเลกุลของน้ำ
โครงสร้างที่เชื่อมโยงข้ามหนาแน่นสามารถยืดเส้นทางการแพร่กระจายของโมเลกุลของน้ำ ตัวอย่างเช่นในสภาพแวดล้อม 85%RH อัตราการส่งไอน้ำ (WVTR) ของการเคลือบข้ามที่เชื่อมโยงอาจต่ำถึง 1 g/(m²· 24 ชั่วโมง) ในขณะที่การเคลือบแบบไม่เชื่อมโยงอาจถึง 5 กรัม/(m²· 24 ชั่วโมง)
การยึดเกาะแบบอินเทอร์เซียลมีความสมดุล
การยึดเกาะระหว่างการเคลือบและสารตั้งต้นจะต้องมากกว่าพลังงานการดูดซับของโมเลกุลน้ำที่ส่วนต่อประสาน ตัวอย่างเช่นเมื่อการยึดเกาะถึง 3 MPa มันสามารถต้านทานการแทรกซึมของโมเลกุลน้ำภายในช่วง -20 ℃ถึง 60 ℃หลีกเลี่ยงปรากฏการณ์ของการ debonding
การปรับตัวด้านสิ่งแวดล้อม
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
ด้วยการใช้เครื่องวัดมุมสัมผัสแบบออพติคอลน้ำ 2 μlจะถูกทิ้งไว้ภายใต้เงื่อนไขของ 25 ℃และ 50%Rh และบันทึกการเปลี่ยนแปลงของมุมสัมผัสภายใน 30 วินาที ตัวอย่างเช่นมุมสัมผัสเริ่มต้นของการเคลือบอะคริลิคคุณภาพสูงสามารถถึง 100 °และการเปลี่ยนแปลงน้อยกว่า 2 °ภายใน 60 วินาที
การทดลองดูดซับน้ำแบบไดนามิก
แช่ตัวอย่างที่เคลือบในน้ำที่ปราศจากไอออนและชั่งน้ำหนักเป็นประจำเพื่อบันทึกการเปลี่ยนแปลงคุณภาพ ตัวอย่างเช่นหลังจากแช่ 24 ชั่วโมงการเคลือบที่มีอัตราการดูดซับน้ำต่ำกว่า 0.8% ถือได้ว่ามีความต้านทานต่อน้ำที่ดี หากอัตราการดูดซับน้ำเกิน 2%อาจมีข้อบกพร่องขนาดเล็ก
การทดสอบวัฏจักรความชื้นสูง
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
รูเข็มหรือฟองอากาศอาจทำให้เกิดความล้มเหลวในการกันน้ำในท้องถิ่น ตัวอย่างเช่นรูเข็มที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.1 มม. สามารถเพิ่มอัตราการดูดซับน้ำโดยรวมของการเคลือบได้ 30% วิธีการปรับปรุงรวมถึงการเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการฉีดพ่น (เช่นการเพิ่มความดันอะตอมเป็น 0.3 MPa) หรือใช้การเคลือบแบบหลายชั้น
อินเตอร์เฟส debonding นำไปสู่ความล้มเหลว
การดูดซับโมเลกุลของน้ำที่ส่วนต่อประสานการเคลือบผิวจะทำให้การยึดเกาะอ่อนแอลง ตัวอย่างเช่นบนพื้นผิวคอนกรีตหากไม่มีการรักษาด้วยไพรเมอร์การยึดเกาะอาจลดลง 40% หลังจากหกเดือน การแก้ปัญหารวมถึงการใช้ก่อการยึดหรือเพิ่มความหนาของการเคลือบเป็นมากกว่า 150 μm
การพังทลายของสารเคมีทำให้โครงสร้างเสียหาย
สภาพแวดล้อมที่เป็นกรดและอัลคาไลน์จะช่วยเร่งการไฮโดรไลซิสของการเคลือบ ตัวอย่างเช่นหลังจากถูกแช่อยู่ในสารละลายที่เป็นกรดด้วย pH = 2 เป็นเวลา 72 ชั่วโมงความหนาแน่นของการเชื่อมโยงข้ามของการเคลือบอาจลดลง 25% ทิศทางการปรับปรุงรวมถึงการแนะนำกลุ่มที่ทนต่อการไฮโดรไลซิส (เช่น siloxanes) หรือเพิ่มความแข็งของการเคลือบเป็นมากกว่า 2h
ประการที่ห้าการตรวจสอบสถานการณ์แอปพลิเคชันจริง
อาคารป้องกันผนังภายนอก
ในพื้นที่ฝนตกมีความจำเป็นที่จะต้องตรวจสอบความต้านทานของการเคลือบผิวต่อการกัดเซาะของน้ำฝน ตัวอย่างเช่นผ่านการทดสอบสเปรย์จำลองปริมาณน้ำฝน 10 ปี (ประมาณ 3,000 มม.) สังเกตว่าการเคลือบแสดงให้เห็นว่าผงหรือปอกเปลือก
บรรจุภัณฑ์ของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์
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.
