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如何避免聚合物涂层失效,导致材料腐蚀

我们知道这些天塑料几乎所有的一切,但我们不经常考虑塑料的几乎是多么困境。聚合物涂层与覆盖房屋墙壁的乳胶涂料一样常见。对于工业用途,聚合物涂料一直在过去半个世纪左右的保护和美化产品。油漆通常在此之前铅或油。

如今,如果您看到涂漆产品,则可能是一种基于聚合物的涂层,在潜在的材料和大气中想要腐蚀该材料的内侧材料和元件之间提供了一个醒目和强大的屏障。在过去十年中,聚合物涂料技术已经推出。涂料更经济,耐用,提供更好的耐腐蚀性,并且在所有这些中,对环境的损害较小。

将聚合物涂层是否用溶解在溶剂中或分散在胶乳中的聚合物或分散在胶乳中,或用聚合物研磨成细,干燥的粉尘,这些涂层是基本上所有制造部门的关键组分。我们的基础设施(即桥梁,石油管道,运输等)每天依靠这些涂料依赖于他们的工作并保护下面的金属免受腐蚀和降解。

为了确保聚合物涂层提供必要的保护,并且还保持其外观(由于美学是涂料和涂料的同样重要的目的),涂层本身必须能够阻塞水分,并且必须在制造期间精确地控制其与金属的粘合剂的完整性。。

每辆彩绘车辆,桥梁,家电,建筑和露台家具的命运在制造商手中,可以通过测量和控制它们应用的表面的清洁度来保证聚合物涂层的可靠性。

什么是聚合物涂层

一种聚合物涂层,在其最基地,是用聚合物粘合剂制成的涂料或涂层,以提供防腐蚀和视觉吸引力的保护。聚合物是一种复合分子,该分子由称为单体中的单体中的更简单的分子组成,这使得这些物质将它们的功能性质作为试图分解下面的材料的电阻层,例如水分,酸,溶剂等。

一种涂料最基本的形式,只是一种溶解在适当的溶剂中的聚合物,例如矿物质,漆稀释剂或有时水,刷涂,喷雾或浸渍。溶剂蒸发并将聚合物背后留下作为涂层。通常涂料含有超出聚合物的许多功能性添加剂,包括颜料,润湿剂,粘度调节剂和更多。最近,已经开发了用于涂漆的技术,而不需要溶剂和粘度改性剂的需要。

另一方面,粉末涂料与颜料混合的聚合物和喷涂到静电表面上的其他添加剂。一旦涂覆,将部分加热以熔化并使粉末颗粒熔化到表面上。因为施用过程不包括液体,所以粉末涂层可以厚,比液体涂料更厚,更经济。

聚合物涂层优势

在传统涂料过程中聚合物涂层具有显着的优点。粉末涂层是100%固体涂层,不需要任何溶剂。这使得它们对制造商非常有吸引力,因为它们不包括购买或处理溶剂的增加的费用,并且他们允许制造商更符合旨在保护环境和空气质量的挥发性有机化合物(VOC)规定。

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粉末涂料还具有在施用过程中产生非常小的废物的优点。传统的绘画过程尽量避免出现丢失的涂料导致涂料 - 否则称为报废材料。与传统的涂装工艺不同,可以收集和重复收集粉末涂料过喷。

聚合物涂层最具实质性优势之一是缺乏它们对其应用材料的其他性质的影响。例如,如果使用聚合物涂层可以保护容器,该容器意味着运输和储存化学品,则涂层无需损害其涂层材料的安全性和机械强度。在过去的十年中,研究在功能涂层中看到了许多进展这增加了易用性,是自清洁,抗菌性,并且具有防污性能。

通常,聚合物涂覆方法可以使用更难的涂层,更耐热,可以粘附到基材上更好,并且比传统涂层更耐用。

聚合物涂层工艺

水性涂​​料不包括VOC,克服前面提到的环境问题,但由于它们对它们的表面清洁度的敏感性,它们比聚合物涂层更耐用。如果表面没有清洁到极高的标准,水基涂料具有牢固地粘附在表面上。

表面制备始终是确保聚合物涂层强粘附的关键方法步骤,但是对于适当的应用,适当地制备应用。涂层的类型和该涂层的性质是在开发表面清洁和处理过程时需要理解的。

通常在制造中,即使液体涂料也是粘附到材料表面的聚合物膜也是粉末涂层的术语聚合物涂层。典型的粉末涂覆工艺与操作者一起装载待涂覆在可以悬挂在天花板上或地板上的输送机上的部件。这是第一关键控制点(CCP),或者制造过程中的任何一点,其中材料表面有机会化学改变(被污染或被污染)。将部分引入过程中的始终是第一个CCP,制造商需要注意在处理之前测量所有进入零件的表面清洁度,以获得对污垢或受污染的材料在一开始的基础上了解。这一步骤允许制造商在零件处理并将公司时间和货币与返工和废料成本降低之前捕获关键清洁度问题。

在该过程中下一步和第二个CCP,包括使用从喷雾洗涤,化学清洁,蚀刻然后漂洗和干燥的任何方法的清洁程序组成。这是过程差距,如果未选中,可以导致涂层,针孔,不一致的覆盖范围内的橙皮纹理和其他非常常见的故障。

必须明白每一次接触部分的东西,即使这东西是肥皂,技师的双手把它从一步到下一个甚至是水,分子水平上污染物可以被转移到表面,导致粉末涂料或者根本不遵守不佳。

清洁表面非常细腻,可以迅速变化。这是因为干净的表面有什么表面科学家称之为“高表面自由活力。“When a surface is clean it wants to react with anything it comes into contact with, which is great for adhesion, but also means that if a surface is exposed to air, contaminated ‘cleaning’ detergents or unclean machinery, substances that are adverse to adhesion can transfer to the material surface.

聚合物涂层的施加通常涉及喷涂设备,该喷涂设备覆盖自动装配线上的悬挂部件的表面。这些部件不仅包括易于涂层的大型平坦表面,它们还包括紧密的角落,边缘,曲线,机械紧固件和其他微小区域对制造商来说,寻求涂覆一致和均匀的涂层。这些区域不仅难以涂覆涂层,由于一种称为法拉第笼养的现象,但是,它们也更难以保证清洁度,这可能导致聚合物涂层从那些区域拉回。如果对聚合物涂层的粘合性有害的污染物存在于这些小空间中的一个中,则可以极难检测它们并防止涂覆故障。

粉末涂层的过程可能是棘手的,因为有几个新的变量在发挥作用,如需要地面的金属部分被涂层,塑料粉末是否回收和再利用正确,等等。但这个过程中有一个方面是绝对重要的,但经常被忽视,或者至少是不受控制的。

在涂层可以粘附到表面之前,需要彻底清洁和制备表面。这几乎没有说。没有粉末涂布过程,不需要某种清洁和表面制备;然而,这些步骤通常仅在视觉上监测,如果有的话,由于缺乏可用于生产线的有效清洁度测量工具。

粉末涂料过程是否每小时手动完成,或通过能够每天涂覆成千上万的部件的自动化完成,如果没有方法可以测量表面在涂覆涂层之前的清洁,然后失败是不可避免的,成本很高。

聚合物涂层故障类型

聚合物涂层失效是社会的大规模经济成本。美国各大桥梁都是生锈的,适当的维护任何金属消防逃生需要一致的防护涂料重复,腐蚀是油管道泄漏和溢出的主要原因。

聚合物防涂型型 - 主要 - 桥梁 - 在美国2013年,70,000座桥梁合格为“在结构上缺乏“ 全国各地。同年,美国土木工程师协会为美国基础设施报告卡为其基础设施提供了D +,并将2020美元的估计投资价格为3.6万亿美元。材料保护与绩效协会(AMPP,以前NACE - 全国腐蚀工程协会)研究所估计“无与伦比的腐蚀每年超过5000亿美元的经济,或大约3.1%的GDP。”

根据这一点美国的腐蚀研究费用由AMPP生产,腐蚀成本为美国石油和天然气勘探和生产行业每年14亿美元。

这些问题可以通过抵消腐蚀和支持结构完整性的保护性聚合物涂层来大量减轻。

聚合物涂层的寿命及其保护潜在物体免受腐蚀或降解的能力取决于两个因素:

  • 涂层以防止水分通过的能力
  • 其对基材的粘附质量

这两个特性密切相关,在这种可靠的粘合中有助于抵抗覆盖物质的水分。

涂料最终将最终降级。聚合物涂层和基材之间的界面不是化学稳定的100%。当基材是钢时,这尤其如此。没有材料具有强度和低成本的钢材的结合,因此它仍然是桥梁,管道和汽车的首选材料,但它的生锈。与聚合物 - 钢界面不同,聚合物涂层和聚合物基材之间的界面更加化学稳定,因此更耐用。这是汽车制造商(越来越多的土木工程师!)为其最新设计寻找先进的复合材料:涂覆的塑料或复合材料没有水分敏感的金属 - 聚合物界面,以随着时间的推移来降低涂层塑料或复合材料。

当我们谈论化学稳定性时,我们指的是在存在通过聚合物涂层的任何水分的存在下保持完整性的能力,在聚合物和基材之间的界面上延伸到界面。这是这种湿度导致腐蚀和粘附丧失的水分。

智能涂料配方降低了水分渗透速率,但不能完全停止它,良好的表面处理技术降低了基板的腐蚀速率,但不能完全阻止它。

然而,当控制涂层和表面质量时,可以减慢劣化率至基本上难以察觉的程度,并且涂层的保护性能可以持续多年。

如何保证聚合物涂层坚固耐用

第一步是确保待涂覆的表面在分子水平下均匀清洁。当两种物质在其表面的顶部2-5分子层上化学相容时,发生强大,可靠的粘附。任何清洁,治疗或制备过程都改变了表面的分子效果。ob平台 使用对这些分子水平变化敏感的方法。

最方便和敏感的方式来询问一个表面的清洁度是使用快速接触角测量优化制造。这些定量测量提供了精确的过程控制方法,因此制造商可以预测涂层结果并构建高性能产品。

近年来,聚合物涂层技术取得了巨大的发展。与传统涂料相比,聚合物涂料具有经济、耐用、耐腐蚀、对环境破坏小等优点。然而,聚合物涂层的质量仅与基材表面的质量一样好。良好的生产规范涉及表面质量的测量和控制,对于想要提高产量、减少风险和浪费、建造可靠的产品或建筑和桥梁的制造商来说至关重要。

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