Основные параметры для определения долговечности полимерного покрытия

Т.Н.Кухта

РУП «Институт БелНИИС», Минск, Беларусь

Важнейшим свойством покрытия является его долговечность - время, за которое прочность и эластичность пленки снижаются на 50% от исходных значений. Оценка долговечности лакокрасочных покрытий в настоящее время занимает большой промежуток времени (3-4 месяца), требует дорогостоящего оборудования, значительных энергозатрат и затрат времени квалифицированного персонала. Поэтому разработка экспресс-метода оценки долговечности полимерного покрытия имеет важное научное и практическое значение.

Целью данной работы было определение основных параметров, влияющих на качество полимерного покрытия в процессе эксплуатации при воздействии погодных факторов, и определяющих его долговечность.

Объектом исследования являлись неадгезированные пленки и полимерные покрытия из полиэфирных порошковых красок.

Для определения основных параметров, необходимых для расчета долговечности полимерного покрытия была проведена оценка климатической стойкости модельных неадгезированных пленок и полимерных покрытий из полиэфирных порошковых красок по изменению энергии активации термоокислительной деструкции пленкообразователя (Е) в результате комплексного воздействия атмосферных факторов на пленки в климатической камере, а также в результате длительного воздействия ультрафиолетового и инфракрасного облучения.

В результате исследований были установлены действующие разрушающие факторы:

- климатические (ΔE^клим );

- ультрафиолетовое облучение (ΔE^УФ );

- внутренние напряжения (ΔE^{вн.напр} ), возникающие из-за различий в коэффициентах термического расширения материала покрытия и защищаемой поверхности (усадочные внутренние напряжения в покрытиях);

- механические воздействия (ΔE^м.в ), статические и динамические нагрузки в результате действия внешних механических сил.

С учетом перечисленных действующих факторов, расчетное значение энергии активации термоокислительной деструкции (Е_рас.) определяется по формуле:

Е_рас.=Е - ΔЕ_разр. (1)

где  Е ¾ значение энергии активации материала изделия профильного до воздействия атмосферных факторов;

ΔЕ_разр. ¾ уменьшение значения энергии активации материала изделия профильного от воздействия атмосферных факторов, определяемое экспериментально.

ΔЕ_разр. =ΔE^клим.+ΔE^УФ+ΔE^{вн.напр.}+ΔE^м.в (2)

Таким образом, используя полученное уравнение можно рассчитать расчетное значение энергии активации термоокислительной деструкции (Е_рас.) для полиэфирной порошковой краски с энергией активации термоокислительной деструкции равной 140 кДж/моль.

Действующие разрушающие факторы:

ΔE^клим. = 50 кДж/моль;

ΔE^УФ = 10 кДж/моль;

ΔE^{вн.напр.} = 7 кДж/моль;

ΔE^м.в. = 3 кДж/моль.

Расчетное значение энергии активации термоокислительной деструкции определяющее долговечность, определяется по формуле (1):

(Е_рас) = 140 – 50 –10 –7 – 3 = 70 кДж/моль.

Расчетная долговечность (τ_Тэ) в годах для полимерного покрытия при конкретном значении температуры эксплуатации определяется по формуле (3):

(3)

где Т_Э – температура эксплуатации покрытия, К;

R – универсальная газовая постоянная, равная R=8,31∙10^-3 кДж/(моль∙К).