Краткие теоретические сведения. Установить влияние состава покрытия на их защитные и механические свойства

Лабораторная работа 6

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЗАЩИТНЫХ ЛАКОКРАСОЧНЫХ ПОКРЫТИЙ

Цель работы.

Установить влияние состава покрытия на их защитные и механические свойства.

Лакокрасочные материалы представляют собой растворы пленкообразующих веществ в растворителях с различными добавками, нанесенные тонким слоем на поверхность (подложку). Они после высыхания образуют твердые пленки.

Лакокрасочные покрытия предназначаются для защиты изделий от внешней среды. Например, металлов – от коррозии, неметаллических изделий – от увлажнения, загнивания, в качестве электроизоляционных материалов и для придания изделию декоративного вида.

Покрытия должны быть механически прочными, гибкими, влагонепроницаемыми прочно сцепляться с окрашиваемой поверхностью.

В качестве пленкообразующих веществ используют: смолы, растительные масла, эфиры целлюлозы (нитролаки). Растворителями являются летучие органические жидкости: спирты, ацетон, бензин, скипидар и др. или их смеси. Для уменьшения вязкости иногда вводят разбавители, являющиеся тоже летучими жидкостями.

Растворы пленкообразующих веществ в растворителях называются лаками. Растворители и разбавители при высыхании полностью удаляются из пленки. Для придания тех или иных свойств в лаки вводят различные добавки.

Платификаторы – дибутилфталат, касторовое масло и др. жидкости, которые улучшают гибкость пленки, но снижают прочность.

Отвердители – вещества с функциональными группами, добавляются к смолам линейной структуры для химического «сшивания» (образования пространственной сетчатой структуры). Отверждение может происходить при комнатной температуре или при нагреве до 100⁰ С и более.

Пигменты – тонкодисперсные порошки, главным образом неорганические окислы, соли металлов, металлическая пудра. Они не растворяются, образуя суспензии. Пигментированные лаки называют эмалевыми красками (эмалями). Назначение пигментов: получение непрозрачной цветной пленки; повышение механической прочности, плотности и, как следствие, снижение проницаемости для влаги. Некоторые пигменты повышают коррозионную стойкость покрытия, являясь замедлителями коррозии. Например, свинцовый сурик, содержащий закись свинца, замедляет коррозию стали за счет образования гидрата окиси железа. Цинковые белила, алюминиевая пудра повышают стойкость к действию ультрафиолетовых лучей. Металлические порошки повышают теплопроводность краски и этим увеличивают теплостойкость покрытия.

Красители – органические вещества в отличие от пигментов растворяются в лаке, образуя цветную прозрачную пленку.

Наполнители —тонкие порошки (мел, тальк, барий), добав­ляемые для загущения массы и снижения стоимости материала.

Лакокрасочные материалы разделяются:

по пленкообразующим веществам — на масло-содержащие, смоляные и эфироцеллюлозные;

по характеру пленки — на обратимые, отверждающиеся за счет испарения растворителей (перхлорвиниловые, эфироцеллюлозные, битумные) и необратимые, отверждающиеся вследствие физико-химических процессов окисления, полимеризации, поликонденсации (растительные масла, термо­реактивные смолы эпоксидные, фенолоформальдегидные и др.);

по температуре сушки — на покрытия холодной и горячей сушки (свыше 60°С);

по назначению — на защитные, электроизоляционные и декоративно-отделочные;

в зависимости от условий эксплуатации за­щитные покрытия разделяются на стойкие в помещении, атмосферостойкие, химически стойкие, водостойкие, термостой­кие, масло- и бензостойкие.

Для обеспечения надежной защиты окрашиваемой поверх­ности покрытия должны быть сплошными, одинаковой и дос­таточной толщины. Минимально допустимая толщина состав­ляет 100—150 мк. С увеличением толщины улучшаются за­щитные свойства покрытий, но ухудшается сцепление пленки с подложкой, снижается прочность самого покрытия, вследствие повышения напряжений от усадки, а также разности коэффициентов линейного расширения плен­ки и подложки. Поэтому для получения оптимальных свойств наносится несколько тонких слоев различного состава, полу­чается многослойное покрытие. Основой является грунтовоч­ный слой (грунт); его наносят непосредственно на окрашива­емую поверхность для защиты от коррозии и создания хоро­шего сцепления с подложкой и последующими слоями. В его составе 70 — 80% пигментов (на 100% пленкообразователя). Грунты могут содержать инертные наполнители (сурик, цин­ковые белила), уплотняющие пленку, пассивирующие грунты содержат пигменты, образующие окисные пленки на металле (цинковый крон и др.).

Шпатлевочный слой наносят при необходимости выравни­вания поверхности; содержит до 200% наполнителей. Верхний слой образует эмали или лаки. Эмали придают цвет и выполняют защитные функции, в их составе 100-150% пигментов.

Маслосодержащие лакокрасочные материалы (лаки, эма­ли, грунты) в качестве пленкообразующих содержат высыха­ющие растительные масла (льняное, тунговое), совмещенные со смолами или битумами. Высыхание происходит при присо­единении кислорода по месту двойных связей и образуется сетчатая структура. Для ускорения сушки масла прогревают с добавками катализаторов (сиккативов) в виде окислов свин­ца, марганца и др. Такой продукт называют олифой. Матери­алы, содержащие масла достаточно водостойки, не размяг­чаются при нагревании до определенной температуры, плен­ки эластичны, но дороги.

М а с л я н о - с м о л я н ы е лаки икраски содержат термо­реактивные глифталевые или чаще пентафталевые смолы. Эти покрытия по сравнению с масляными более теплостойки, до­статочно эластичны, имеют хорошие защитные и механические свойства, быстрее сохнут и являются более дешевыми (их теплостойкость до 130°С).

Смоляные лаки и эмали представляют собой раст­воры природных или синтетических смол в органических раст­ворителях. Большое распространение получили полихлорви­ниловые и перхлорвиниловые покрытия (последние содержат больше хлора). Они негорючие, обладают высокой атмосферо стойкостью и химически стойки, быстро высыхают (за 2—Зч. при 18°С), однако адгезия к металлам у них хуже, чем у маслосодержащих покрытий, и несколько ниже теплостойкость (l00°C).

Наиболее важными техническими характеристиками по­крытий являются защитно-декоративные и механические свой­ства по показателям твердости, эластичности и прочности на удар.

Оценку декоративных изащитных свойств покрытий про­изводят по результатам ускоренного испытания методом по­гружения в неподвижный 3-процентный раствор хлористого натрия стальных пластинок, окрашенных с обеих сторон эма­левыми красками ПХВ14 и ПФ65, с грунтовкой ФЛ-013 ипо­крытых преобразователем ржавчины. Пластинки в растворе выдерживают трое суток при t = 18 — 22°С. Часть покрытия, оставшегося непогруженным, служит для сравнения. По исте­чении установленного времени пластинки вынимают ивизу­ально определяют степень их разрушения, вызванного дейст­вием раствора, пользуясь фотоснимками основных видов раз­рушения покрытий. Результаты осмотра записывают в табли­цу. Причем отсутствиетого или иного разрушения отмечают словом «нет», а наличие, в зависимости от степени разруше­ния, словами «едва заметное», «незначительное», «значитель­ное».

Твердость характеризует механическую прочность лако­красочных покрытий. Сущность метода испытания заключает­ся в определении отношения времени затухания колебаний маятника, установленного на пленке, ко времени затухания колебаний того же маятника, установленного на стеклянной пластинке. Устройство прибора М-3 представлено на рис. 22. Маятник имеет две точки опоры, в виде стальных шариков

Рис.22. Маятниковый прибор (М-3): 1-пусковое

приспособление со шкалой; 2-плита с рамкой;

3-маятник; 4-основание со штативом; 5-отвес

На правильно установленном приборе время затухания ко­лебаний маятника от 5 до 2° на стекле (стеклянное число) должно быть 440±6 с. При ис­пытании, окрашенные пластин­ки с высохшей пленкой укла­дывают на плиту (столик) при­бора пленкой вверх и устанавливают маятник так, чтобы ша­рики находились на поверхнос­ти пленки при положении ма­ятника вблизи нуля. Маятник при помощи пускового приспо­собления отводят до деления шкалы 5°. Рамку опускают, ма­ятник освобождают, заставляя его свободно качаться, и одно­временно с этим включают се­кундомер, отмечая время зату­хания колебаний до 2°.

Прочность при изгибе ха­рактеризует эластичность по­крытий. Малоэластичная плен­ка, как правило, легче разру­шается при резких изменениях атмосферных условий и темпе­ратуры, при ударах, царапи­нах и других повреждениях.

Сущность метода испытания заключается в определении
минимального диаметра стержня, на котором изгибание окрашенной металлической пластинки не вызывает механического разрушения покрытий. Для определения прочности при изгибе применяют прибор «ШГ» (шкала гибкости), который представляет собой набор трех стальных стержней диамет­ром 20, 15, 10 мм и трех стержней (пластинок) с сечением 5X10, 3X10, 1X10 мм (см. рис. 23).

Прочность при ударе является важным показателем каче­ства покрытий, которые в процессе эксплуатации могут под­вергаться механическим воздействиям, например, в подвиж­ном составе и в строительных, дорожных машинах.

Сущность метода испытания заключается в определении максимальной высоты, с которой падает груз весом 1 кг на металлическую пластинку с нанесенным на нее лакокрасоч­ным покрытием, не вызывая нарушения этого покрытия (плен­ки). Устройство прибора V-Ia, показано на рис. 24.

Заранее окрашенную пластинку помещают на наковальню краской вверх под боек. Груз устанавливают вначале на вы­соте 25 см и сбрасывают нажимом на кнопку. Подняв груз, вынимают пластину и с помощью лупы устанавливают состо­яние покрытия: наличие трещин, вмятин и отслаиваний. При отсутствии повреждений испытание повторяют, поднимая груз каждый раз выше на 5 см. Покрытие считается выдержавшим

испытание, если для ПФ-65 не произошло разрушение при ударе с высоты 40 см и для ПХВ-14 — 50 см.

Прочность при ударе вы­ражают числом, обознача­ющим максимальную высо­ту в сантиметрах, с которой падает груз (в килограм­мах), не вызывая механиче­ских разрушений.

Дата добавления: 2014-10-31