Metoda badania porowatości powłok polimerowych

• Autorzy: Kotnarowska D.

Warianty tytułu

EN

Method of porosity investigation of polymer coatings

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań oddziaływania wodnego 20% roztworu chlorku sodu na rozwój porów w strukturze powłok epoksydowych. Do badań zastosowano metodę porozymetrii rtęciowej. Zawartość, jak i rozmiary porów w materiale powłok, ulegały zmianie w zależności od okresu ich starzenia, którego maksymalna długość wynosiła 1380 godzin. W początkowym etapie starzenia (t ≤ 360 h) obserwowano zwiększanie średnicy porów, a także zmniejszanie ich skumulowanej objętości oraz całkowitej powierzchni właściwej porów, co można wytłumaczyć zamykaniem nano- i mikroporów. Proces zamykania tych porów zachodzi prawdopodobnie w efekcie oddziaływania narastających w materiale powłoki naprężeń starzeniowych. W dalszym okresie starzenia powłok (t › 360 h) rosła w nich liczba nano- i mikroporów, o czym świadczyła (stwierdzona w badaniach porozymetrycznych) zmniejszająca się średnia średnica porów, przy zauważalnym wzroście zarówno skumulowanej objętości porów, jak również całkowitej powierzchni właściwej porów. Spowodowane to było zmianami starzeniowymi (zachodzącymi pod wpływem destrukcyjnego oddziaływana wodnego 20% roztworu chlorku sodu) w strukturze chemicznej powłok (takimi jak: pękanie wiązań chemicznych, utlenianie), przyczyniającymi się do pogorszenia ich własności mechanicznych (wytrzymałości na rozciąganie i ściskanie, twardości). Pogarszanie się własności mechanicznych wpłynęło na zwiększanie podatności powłok na intensywny rozwój w nich nowych (wspomnianych powyżej) nano- i mikroporów, jak również wzrost rozmiarów porów istniejących. Na przykład, po starzeniu powłok epoksydowych w ciągu 1380 godzin objętość porów wzrosła dwukrotnie, zaś ich powierzchnia właściwa trzykrotnie. Ponadto, w wyniku przeprowadzonych badań udowodniono, że system porów w badanych powłokach epoksydowych ma charakter fraktalny dla dwóch obszarów średnic porów. Pierwszy obszar występuje w przypadku porów o średnicy d >10 μm, zaś drugi dotyczy porów o średnicy 0,025 μm ‹ d ‹ 10 μm.

EN

The paper presents investigations results of aqueous 20% solution of natrium chloride influence on pores development in epoxy coatings structure. Investigations were carried out using mercury porosimetry method. The sizes of pores and their content in coating material underwent changes depending on the ageing period which maximum duration was 1380 hours. In initial stage of ageing (t ≤ 360 h) pores diameter increase was observed as well as decrease of their cumulative volume and specific total surface which can be explained by the fact of nano- and micropores closing. The process of pores closing undergo probably as an effect of increasing ageing stresses action in coating material. In subsequent period of coatings ageing (t › 360 h) the quantity of nano- and micropores increased which evidence was mean diameter of pores decrease (revealed by porosimetry) accompanied by noticeable increase of cumulative pores volume as well as total pores surface. It was caused by ageing changes (occurring under the destructive action of aqueous 20% solution of natrium chloride) in coating chemical structure (like breaking of chemical bonds, oxidation) contributing to their mechanical properties deterioration (tensile and compressive strength, hardness). Deterioration of mechanical properties caused increase of coatings susceptibility to intensive development in their volume of new (above mentioned) nano- and micropores as well as increase of existing pores dimensions. For example, after epoxy coatings ageing for 1380 hours the pores volume increased two times whereas the specific surface of pores increased three times. Moreover, as a result of carried out investigations it was proved that pore system in examined coatings has fractal mode in two areas of pores diameters. First area occurs in the case of pores of diameter d >10 μm whereas the second pertains to the pores of diameter 0,025 μm ‹ d ‹ 10 μm.

Słowa kluczowe

PL

powłoki epoksydowe; powłoki polimerowe; porozymetria rtęciowa; porowatość powłok

EN

epoxy coatings; polymer coatings; mercury porosimetry; porosity of the coatings

• Wydawca: Instytut Naukowo-Wydawniczy "SPATIUM". sp. z o.o.
• Czasopismo: Autobusy : technika, eksploatacja, systemy transportowe
• Rocznik: 2016
• Tom: R. 17, nr 6
• Strony: 943--948
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., il., wykr., pełen tekst na CD

Twórcy

autor

Kotnarowska D.

• Uniwersytet Technologiczno-Humanistyczny w Radomiu, Wydział Mechaniczny, Instytut Eksploatacji Pojazdów i Maszyn

Bibliografia

• 1. Bauer D.R.: Predicting in-service weatherability of automotive coatings; A new approach. Journal of Coatings Technology.
• 2. Bautista A.: Filiform corrosion in polymer-coated metals. Progress in Organic Coatings 1996, Vol. 28, p. 4958.
• 3. Bernal J. L. P., Bello M. A.: Fractal geometry and mercury porosimetry. Comparison and application of proposed models on building stones. Applied Surface Science 185 (2001), p. 99-107.
• 4. Kordek J, Gawenda T., Kępys W.: Powierzchnia właściwa proszków. Porównanie wyników policzonych i zmierzonych metodami przepływowymi i adsorpcyjnymi. Górnictwo i Geoinżynieria. Rok 30, Zeszyt 3/1, 2006, S. 147÷154.
• 5. Kotnarowska D.: Wpływ procesu starzenia na trwałość powłoki epoksydowej. Monografia Nr 12, Wydawnictwo WSI Radom 1994, 206 s.
• 6. Kotnarowska D.: Wpływ czynników otoczenia na własności eksploatacyjne ochronnych powłok epoksydowych urządzeń technicznych. Monografia Nr 40, Wydawnictwo Politechniki Radomskiej, Radom 1999, 232 s.
• 7. Kotnarowska D.: Influence of ageing on mechanical properties of epoxide coating. Materials of conference: Advances in Corrosion Protection by organic Coating, Cambridge 1999, V 2, Extended Abstract 28, p. 1-9.
• 8. Kotnarowska D.: Influence of ultraviolet radiation and aggressive media on epoxy coating degradation. Progress in Organic Coatings 1999, Vol. 37, p. 149-159.
• 9. Kotnarowska D.: Rodzaje procesów zużywania powłok polimerowych. Monografia Nr 60, Wydawnictwo Politechniki Radomskiej, Radom 2003, 212 s.
• 10. Kotnarowska D., Klasek T.: Wpływ starzenia na porowatość powłok epoksydowych. Inżynieria Powierzchni 2007’ Nr 4, s. 15-21.
• 11. Kotnarowska D., Wojtyniak M.: Influence of Ageing on Mechanical Properties of Epoxy Coatings. Diffusion and Defecta Data (Solid State Phenomena) 2009, Vol. 147-149, p. 825-830.
• 12. Kotnarowska D.: Destrukcja powłok epoksydowych starzonych pod wpływem wodnych roztworów chlorku sodu. Inżynieria Powierzchni 2009, nr 3, s. 50-56.
• 13. Kotnarowska D.: Epoxy coating destruction as a result of sulphuric acid aqueous solution action. Progress in Organic Coatings 2010, Vol. 67, p. 324-328.
• 14. Kotnarowska D.: Powłoki ochronne. Wydawnictwo Politechniki Radomskiej. Radom 2010, 320 s. (Wydanie III, poprawione i rozszerzone).
• 15. Kotnarowska D.: Destrukcja powłok polimerowych pod wpływem czynników eksploatacyjnych. Monografia, Wydawnictwo Uniwersytetu Technologiczno-Humanistycznego, Radom 2013, 212 s.
• 16. Kotnarowska Danuta: Powłoki ochronne o zwiększonej trwałości eksploatacyjnej. Logistyka 2015 nr 4, płyta CD.
• 17. Kotnarowska D., Kotnarowski A., Olszewski W.: Analiza przyczyn destrukcji powłok lakierniczych nadwozia samochodów. Logistyka 2015 nr 6, płyta CD.
• 18. Kotnarowska D., Kotnarowski A.: Odporność na zużycie nanopowłok polimerowych. Przetwórstwo Tworzyw’ 2015, nr 3 (ISSN 1429-0472).
• 19. Kotnarowska D.: Destruction of Epoxy Coatings under the Influence of Sodium Chloride Water Solutions. Solid State Phenomena, Pt. B of Diffusion and Defect Data - Solid State Data (ISSN 0377-6883 ) 220, p. 609-614.
• 20. Nguyen T., Hubbard J., Pommersheim J.: A Unified Model for the Degradation of Organic Coatings on Steel in a Neutral Electrolyte. Journal of Coating Technology 1996, 68 (855), 45.
• 21. Przygodzki Wł., Włochowicz A.: Fizyka polimerów. PWN S.A., Warszawa 2001.
• 22. Rigby S. P., Fletcher R. S., Riley S. N.: Characterisations of porous solids using integrated nitrogen sorption and mercury porosimetry. Chemical Engineering Science, 59(2004), p. 41-51.
• 23. Skerry B. S., Eden D. A.: Electrochemical testing to assess corrosion protective coatings. Progress in Organic Coatings 1987, vol. 15, p. 269-285.
• 24. Webb Paul A.: “An Introduction To The Physical Characterization of Materials by Mercury Intrusion Porosimetry with Emphasis On Reduction And Presentation of Experimental Data. Micromeritics Instrument Corp.Norcross, Georgia, 2001.
• 25. Yong Fu Xu, De’ An Sun: A fractal model of soil pores and its application to determination of water permeability. Physica A 316 (2002), p. 56-64.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.