Influence of climatic ageing on erosive wear kinetics of polymer nanocoatings

Kotnarowska, D.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Influence of climatic ageing on erosive wear kinetics of polymer nanocoatings

Autorzy

Kotnarowska D.

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

Pobierz

Identyfikatory

Warianty tytułu

Wpływ starzenia klimatycznego na kinetykę zużywania erozyjnego nanopowłok polimerowych

Języki publikacji

Abstrakty

The paper presents the results of erosive resistance investigation carried out on three-layer epoxy-polyurethane coating systems of different polyurethane top coat composition. Alumina nanoparticles with a grain size of 20 nm or silica nanoparticles with a grain size of 12 or 20 nm were applied for the top coat modification. Coating systems with top coats modified using silica nanoparticles with the grain size of 12 nm (nanocoatings) revealed the highest erosive resistance, whereas the lowest one was observed in the case of coating systems with unmodified top coats. Lower erosive wear intensity of nanocoatings follows on their relatively high hardness, as well as low surface roughness. Moreover, nanofillers contained in the top coat reduce the development of defects (pores, cracks) in its structure, increasing the erosive resistance of the coatings. Climatic ageing substantially influenced the formation of polyurethane coatings surface topography. Polyurethane coatings modified with nanofillers showed less change in their surface topography than did unmodified coatings. Therefore, the modification of polyurethane top coats with nanofillers decreases their surface susceptibility to destruction.

W artykule przedstawiono wyniki badań odporności erozyjnej trójwarstwowych epoksydowo-poliuretanowych systemów powłokowych różniących się składem poliuretanowej warstwy nawierzchniowej. Do modyfikacji warstwy nawierzchniowej systemów powłokowych zastosowano nanocząstki tritlenku diglinu (o rozmiarach ziarna d = 20 nm) lub nanocząstki krzemionki (d = 12 nm, d = 20 nm). Najwyższą odporność erozyjną wykazały systemy powłokowe z warstwą nawierzchniową modyfikowaną nanocząstkami krzemionki o rozmiarach ziarna d = 12 nm. Natomiast najmniejszą odporność erozyjną obserwowano w przypadku systemów powłokowych z warstwą nawierzchniową niemodyfikowaną. Mniejsza intensywność zużywania erozyjnego nanopowłok wynika z ich relatywnie wysokiej twardości, a także niskiej chropowatości powierzchni. Ponadto nanonapełniacze zawarte w warstwie nawierzchniowej ograniczają powstawanie w ich strukturze wad (porów, pęknięć), powodując zwiększenie ich odporności erozyjnej. Starzenie klimatyczne istotnie wpłynęło na ukształtowanie topografii powierzchni powłok poliuretanowych. Powłoki poliuretanowe modyfikowane nanonapełniaczem wykazały mniejszą zmianę topografii powierzchni, niż powłoki niemodyfikowane. Zastosowanie zatem modyfikacji nawierzchniowych powłok poliuretanowych nanonapełniaczami zmniejsza podatność ich powierzchni na destrukcję.

Słowa kluczowe

erosion polyurethane nanocoatings nanofillers climatic ageing

erozja nanopowłoki poliuretanowe nanonapełniacze starzenie klimatyczne

Wydawca

Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich

Czasopismo

Tribologia

Rocznik

2018

Tom

nr 2

Strony

57--65

Opis fizyczny

Bibliogr. 32 poz., rys.

Twórcy

autor

Kotnarowska D.

d.kotnarowska@uthrad.pl

Kazimierz Pulaski University of Technology and Humanities, Faculty of Mechanical Engineering, Chrobrego 45, 26-600 Radom, Poland

Bibliografia

1. Lancaster J. K.: Abrasive wear of polymers. Wear 1969, Vol. 14, pp. 223–239.
2. Levy A. V.: Erosion and erosion-corrosion of metals. Corrosion 1995, Vol. 51, No. 11, pp. 872–883.
3. Kotnarowska D.: Kinetics of wear of epoxide coating modified with glass microspheres and exposed to the impast of alundum particles. Progress in Organic Coatings 1997, Vol. 31, pp. 325–330.
4. Kotnarowska D.: Wpływ czynników otoczenia na własności eksploatacyjne ochronnych powłok epoksydowych urządzeń technicznych. Monografia Nr 40, Wydawnictwo Politechniki Radomskiej, Radom 1999, 232 s.
5. Kotnarowska D.: Rodzaje procesów zużywania powłok polimerowych. Monografia Nr 60, Wydawnictwo Politechniki Radomskiej, Radom 2003, 212 s.
6. Ratner S. B., Styller E. E.: Characteristics of impact friction and wear of polymeric materials. Wear 1981, Vol. 73, pp. 213–234.
7. Zahavi J., Schmitt G. F.: Solid particle erosion of reinforced composite materials. Wear 1981, Vol. 71, pp. 179–190.
8. Kotnarowska D.: Destrukcja powłok polimerowych pod wpływem czynników eksploatacyjnych. Wydawnictwo UTH w Radomiu, Radom 2013, 209 s.
9. Bauer F., Gläsel H., J., Hartmann E., Bilz E., Mehnert R.: Surface modification of nanoparticles for radiation curable acrylate clear coatings. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B 2003, Vol. 208, pp. 267–270.
10. Figovsky O. L., Blank N.: Nanocomposite coatings. Increasing their properties during exposure in aggressive media. Conference materials. Advances in Coatings Technology ACT’06, pp. 228–330, November 2006, Warsaw, Poland.
11. Graule T.: Innovative, scratch proof nanocomposites for clear coatings, “Composites (Part A)” 2005, vol. 36, pp. 473–480.
12. Knowles T.: The new toolbox. Nanotechnology in paints and coatings, European Coatings Journal 2006, vol. 3, pp. 16–18.
13. Kotnarowska D.: The influence of the layered structure of polymer coatings on their erosive resistance. Tribologia 2017 nr 2, pp. 85–90.
14. Lü N., Lü X., Jin X., Lü C.: Preparation and characterization of UV-curable ZnO/polymer nanocomposite films. Polymer International 2006, Vol. 56, pp. 138–143.
15. Pilotek S., Tabellion F.: Nanoparticles in coatings. Tailoring properties to applications. European Coatings Journal 2005, Vol. 4, pp.170–177.
16. Yusoh Y., Jin J., Song M.: Subsurface mechanical properties of polyurethane/organoclay nanocomposite thin films studied by nanoindentation, Progress in Organic Coatings 67, 2010, pp. 220–224.
17. Zhang W., Li L., Yao S., Zheng G.: Corrosion protection properties of lacquer coatings on steel modified by carbon black nanoparticles in NaCl solution. Corrosion Science 2007, Vol. 49, pp. 654–661.
18. Malaki M., Hashemzadeh Y., Karevan M.: Effect of nano-silica on the mechanical properties of acrylic polyurethane coatings. Progress in Organic Coatings 2016, Vol. 101, pp. 477–485.
19. Kotnarowska D.: Influence of mechanical factors on surface state of acrylic coatings with nanofillers. Materials Science – Medźiagotyra 2008, Vol. 14, nr 4, pp. 337–340.
20. Kotnarowska D.: Effect of nanofillers on wear resistance of polymer coatings. Solid State Phenomena 2009, vol. 144, pp. 285–290 (ISSN 1012-0394), Pt. B of Diffusion and Defect Data – Solid State Data.
21. Kotnarowska D., Przerwa M., Wojtyniak M.: Influence of Polymer Coatings modification with nanoparticles on their erosion. Journal Of Vibroengineering 2011, Vol. 13, Issue 4, pp. 870–876.
22. Bauer F., Flyunt R., Czihal K., Langguth H., Mehnert R., Schubert R., Buchmeister M. R.: UV curing and matting of acrylate coatings reinforced by nano-slica and micro-corundum particles. Progress in Organic Coatings 2007, Vol. 60, pp. 121–126.
23. Karataş S., Kizilkaya C., Kayaman-Apohan N., Güngör A.: Preparation and characterization of sol-gel derived UV-curable organo-silica-titania hybrid coatings. Progress in Organic Coatings 2007, Vol. 60, pp.140–147.
24. Leder G., Ladwig T., Valter V., Frahn S., Meyer J.: New effects of fumed silica in modern coatings. Progress in Organic Coatings 2002, Vol. 45, pp. 139–144.
25. Sabzi M., Mirabedini S. M., Zohuriaan-Mehr J., Atai M.: Surface modification of TiO2 nanoparticles with silane coupling agent and investigation of its effect on the properties of polyurethane composite coating, Progress in Organic Coatings 65, 2009, pp. 222–228.
26. Wang Y., Lim S., Luo J. L., Xu Z. H.: Tribological and corrosion behaviors of Al2O3/polymer nanocomposite coatings, Wear 260, 2006, pp. 976–983.
27. Xiong M., Wu L., Zhou S., You B.: Preparation and characterization of acrylic latex/nano-SiO2 composites. Polymer International 2002, Vol. 51, pp. 693–698.
28. Kotnarowska D.: Powłoki ochronne. Wydawnictwo Politechniki Radomskiej, Radom 2010, 283 s.
29. Kotnarowska D.: Erozja powłok polimerowych. Monografia nr 134, Wydawnictwo Politechniki Radomskiej, Radom 2009, 144 s.
30. Zubielewicz M., Królikowska A.: The influence of ageing of epoxy coatings on adhesion of polyurethane topcoats and protective properties of coating systems. Progress in Organic Coatings 2009, Vol. 66, pp. 129–136.
31. Żenkiewicz M.: Adhezja i modyfikowanie warstwy wierzchniej tworzyw wielkocząsteczkowych, WNT, Warszawa 2000.
32. Zyska B., Żakowska Z.: Mikrobiologia materiałów. Wydawnictwo Politechniki Łódzkiej, Łódź 2005.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-a45b1c31-dbbb-498b-b85d-715ebb849a00